氷河時代
氷河時代(ひょうがじだい、ice age)は、地球の気候が寒冷化し、地表と大気の温度が長期にわたって低下する期間で、極地の大陸氷床や高山域の氷河群が存在し、または拡大する時代である。氷河学では北半球と南半球の両方において広大な氷床が存在することを示す。
長期に及ぶ氷河時代のうち、律動する個々の寒冷な気候の期間は氷期と呼ばれ、氷期と氷期の間の断続的な温暖期は間氷期と呼ばれる。
最後の氷河時代は約260万年前の更新世に始まり、第四紀氷河時代という。それは今もグリーンランド氷床、北極、そして南極大陸に氷床が存在していることからいえる。
なお、当項目の記述内容は、まだ立証が十分でない仮説であったり、論争が続いていたりするような内容を含む。
氷河学的には、地球の歴史の中で、地球上に大陸並みの大きさの氷床が存在している時代を氷河時代という。地球史において、広大な氷床が南極大陸とグリーンランドに存在する現在(新生代第四紀)は氷河時代である。また、地球上に氷床がない時代を温室期というのに対し、氷河時代のことを氷室期という場合もある。氷河時代の中でも、中緯度地域まで氷河や氷床に覆われるような、特に氷河の発達した寒冷な時期を氷期という。氷期と氷期の間の温暖期で、相対的に氷河が縮小した時期を間氷期という。さらに、氷期や間氷期の間にも氷河・氷床の極大期と極小期があり、それぞれ亜氷期と亜間氷期と呼ばれる。
最近は気候変動関連の文章などで「氷期」ではなく「氷河期」という用語を使う人が増えているが、日本雪氷学会は「氷河期は氷河時代と氷期の両方の意味で使用されてきたが、混乱を避けるため、今後は氷期と同義とし、できれば本用語の使用は避け、氷期を使用するべきである」としている。一方、英語では、氷河時代を ice age, glacial age、氷期を glacial period, glaciation, glacial、間氷期を interglacial period, interglacial などと表記するが、実際には英語圏の研究者でさえ ice age と glaciation を区別せずに使う者が多いなど、使い分けが明確でない場合もみられる。
新生代氷河時代(現在の氷河時代)は、始新世中期(4900万年前)から始まったとされている。その根拠は、南極での最初の氷河の存在の記録が始新世中期の陸上堆積物から確認できること、漸新世初期に南極大陸で氷床が成長を始めたことである。なお、中生代(6550万年前以前)は地球全体が温暖で、北極や南極を含めて地球上に氷床が存在しない温室時代だった。
中生代にはゴンドワナ大陸の一部だった現在の南極大陸が分裂して南へと移動を始め、やがて南極大陸が孤立したが、ドレーク海峡での海流の影響で南極環流が生じ、南極への海洋熱輸送が遮げられた。そして、南極氷床が成長するとともに、その周りの南極海の水温が下がったことで、冷たい深層海洋大循環が生じ、それが地球全体の寒冷化をもたらし、北半球の氷床形成に結びついたとする説がある。この説は新生代氷河時代に至った大まかな原理として現在では広く認められている。古第三紀と新第三紀は温暖だったけれども第四紀になって寒冷化が急激に進行したという、旧来の気候変化像は正しいとはいえず、気候の寒冷化はいくつもの段階を経て進行したと考えられている。北半球における氷床の発達の原因としては、パナマ地峡の形成による大規模な海流の変化、ヒマラヤ山脈の隆起による地球大気系の大きな変化などが提唱されている。
1742年にジュネーヴ在住の技師で地理学者の Pierre Martel (1706–1767) は、サヴォワのアルプス山脈にあるシャモニーの渓谷を訪れた。2年後に旅の報告書が出版され、渓谷の住民が、迷子石の散布の原因が氷河にあると考え、かつて氷河がより遠くまで広がっていたと述べたことが報告されている。後に同様の説明が他のアルプス地方の各地からも報告された。1815年に、大工でシャモア猟師の Jean-Pierre Perraudin (1767–1858) は、スイスのヴァレー州のヴァル・ド・バーニュにある迷子石は以前もっと遠くまで達していた氷河によって運ばれてきたものであると説明した。1834年には、ベルナー・オーバーラントのマイリンゲン出身の無名の木こりも、スイス系ドイツ人の地質学者ジャン・ド・シャルパンティエ (1786–1855) との議論の中で、同様のアイデアを主張した。ヴァレー州のヴァル・ド・フェレ、スイス西部のゼーラントから、そしてゲーテのゲーテ的科学のほか、世界各地で似通った説明がなされている。バイエルンの博物学者エルンスト・フォン・ビブラ (1806–1878) が1849年から1850年にかけてチリのアンデス山脈を訪れたとき、現地の住民は、化石化したモレーンは過去の氷河作用によるものと考えたそうである。
一方では、ヨーロッパの学者たちは何が漂移性物質(迷子石など)の散布を引き起こしたのだろうかと考え始めた。18世紀の中頃から、一部の者は運搬手段の一つとしての氷河について討論した。スウェーデンの鉱山技師 Daniel Tilas (1712–1772) は、1742年に、スカンディナビア地方とバルト地方の迷子石の存在を説明するために海氷の漂積を提案した最初の人物だった。1795年にスコットランドの哲学者で博物学者のジェームズ・ハットン (1726–1797) は、アルプス山脈の迷子石は氷河の作用によるものだと説明した。それからおよそ20年後の1818年、スウェーデンの植物学者ヨーラン・ヴァーレンベリ (1780–1851) は、スカンディナビア半島の氷河作用の理論を発表した。彼は氷河作用を地域的な現象と考えた。
そのわずか数年後、デンマーク系ノルウェー人の地質学者イェンス・エスマルク (1762–1839) は、一連の世界規模の氷河時代について主張した。1824年に発表した論文の中で、エスマルクは気候変動が氷河時代の原因であると提唱した。彼は氷河時代が地球軌道の変化から生じたということを示そうとした。それから数年の間に、エスマルクの発想は、スウェーデン、スコットランド、ドイツの科学者らに分けて討論され、引き継がれた。ノルウェーの氷河学者ビョルン・G・アンデルセン (1992) の批評によると、エディンバラ大学のロバート・ジェイムソン (1774–1854) はエスマルクのアイデアに対して比較的好意的だったようだという。スコットランドの古代の氷河についてのジェイムソンの所見は、ほとんどおそらくエスマルクに刺激されたものだった。ドイツでは、ドライスィヒャッカーのアカデミーで森林学の教鞭をとっていた地質学者のアルブレヒト・ラインハルト・ベルンハルディ (1797–1849) が、テューリンゲン南部の都市マイニンゲンでの観察研究により氷河時代の存在を示す証拠が具体化されたことで、エスマルクの学説を受け入れた。1832年に発表した論文の中で、ベルンハルディはかつての極地の氷原について、温帯のドイツ中部にまで進出していたと推測した。
1829年、これらの討論とは独立して、スイスの民間技師イグナス・ベネツ (1788–1859) は、アルプス山脈とその近くのジュラ山脈および北ドイツ平原の迷子石の散布の原因は巨大な氷河にあると説明した。彼がスイス自然科学アカデミーでこの論文を発表したとき、ほとんどの科学者はそれに懐疑的だったが、とうとうベネツは友人のジャン・ド・シャルパンティエを納得させた。シャルパンティエはベネツのアイデアをアルプス山脈に限定した氷河時代説に変容させた。彼の考えはヴァーレンベリの学説に似ていた。事実、2人は地球史について、同じ火山仮説2017年8月を共有していたが、シャルパンティエの場合はむしろ火成論を支持していた。1834年にシャルパンティエはスイス自然科学協会で論文を発表した。その間に、ドイツの植物学者カール・フリードリヒ・シンパー (1803–1867) は、バイエルンの高山地方の迷子石の表面に生える蘚類(コケ)を研究していた。彼は、そのような多くの石はどこからやって来たのだろうかと考え始めた。1835年の夏に、彼はバイエルン・アルプスを回遊した。シンパーは、氷河は高山地方の迷子石の運搬手段だったに違いないとの結論に達した。1835年から1836年にかけての冬に、彼はミュンヘンで講演した。シンパーはその時、寒冷な気候と凍った水で全球が覆い尽くされた時代 ("Verödungszeiten")  があったに違いないと仮定した。シンパーは1836年の夏を、大学時代の友人であるルイ・アガシー (1801–1873) とジャン・ド・シャルパンティエと共に、スイス・アルプスのベー (ヴォー州)に近い Devens で過ごした。シンパーとシャルパンティエ(このほかにベネツを含むかもしれない)は、アガシーに地球が氷河で覆われた時代があったことを納得させた。1836年から翌年にかけての冬に、アガシーとシンパーは一連の氷河時代説を展開した。彼らは主に、先行するベネツとシャルパンティエの論に頼りつつ、彼ら独自の野外調査も取り入れた。アガシーは当時既にベルンハルディの論文を熟知していたとみられる。1837年の初頭に、シンパーは氷河の時代を表す "Eiszeit" (「氷河時代」の意)という術語を新造した。1837年7月24日にヌーシャテルで開かれたスイス自然科学協会の年次総会の講演で、アガシーは彼らの学説を総合して、ジュラ山脈近くで見つかる迷子石は氷河時代の広大な氷床によって運ばれたのだとする氷河時代説を発表した。聴講者はこれにかなり批判的で、気候史に関する当時の定説の見解と矛盾していたこともあって、一部にはこの新説に反対する者もいた。同時代のほとんどの科学者らは、地球はその誕生時の溶融状態から徐々に冷却されてきたのだと考えていた。
この拒絶を乗り越えるために、アガシーは地質学的野外調査に着手し、実際にジュラ山脈にまで足を運んだ。彼は1840年に "Études sur les glaciers" (『氷河の研究』)と題した本を出版した。シャルパンティエは、自身もアルプス山脈の氷河時代についての本を出す準備をしていたため、これに気を悪くした。アガシーに深く掘り下げた氷河の研究を紹介したのはシャルパンティエ自身だったのだから、アガシーはシャルパンティエの優位を認めるべきだったと感じていた。それだけでなく、アガシーは、個人的な口論の結果として、自著の中でシンパーに一切言及しなかった。
全てまとめて、氷河時代説が科学者らに完全に受け入れられるようになるまでには数十年を要した。これは、氷河時代の原因についての信頼できる説明をした1875年の "Climate and Time, in Their Geological Relations" の出版を含む、ジェームズ・クロールの研究に続いて、1870年代後半に国際的な規模で受容が進んだ。
ただし、この最初の段階で研究されたのは現在の氷河時代の中で過去数十万年に起こった氷期(今でいう第四紀氷河時代の氷期の一部)についてである。新生代よりも古い時代に存在したとされる氷河時代の形成過程の詳細については、2011年現在も未だ明らかにされていない。
氷河時代の存在を示す証拠は主に地質学的証拠、化学的証拠、古生物学的証拠の3種類ある。
地質学的証拠は、岩が磨かれたり削られたりした跡(擦痕)や、そのような侵食作用を受けてきた独特の形状の岩(羊背岩など)、氷河末端や縁辺に堆積した角礫(モレーン)、独特の氷河地形(ドラムリン、氷河谷など)、ティル(氷礫土)やティライト(氷礫岩)等の氷河性堆積物など、様々な形で得られる。しかし、繰り返し起こる氷河時代が、それ以前の氷河時代の地質学的証拠を変形・消去することで、解釈を難しくしている。その上、これらの証拠は正確に年代を特定するのが難しく、初期の学説では、間氷期と比べると氷期は短かっただろうと考えられていた。海底堆積物コアと氷床コアの採取・解析による研究手法が出現すると、氷期は長く、間氷期は短いという、真の状況が明らかになったが、それでも現在の理論に到達するまでには時間がかかった。
化学的証拠は、主として堆積物や堆積岩および海底堆積物コアに含まれている化石中の同位体比の変化から得られる。直近の氷期の氷床コアについては、それに含まれる気泡から得られる氷および大気のサンプルから、気候プロキシ (気候)(代替指標)を提供する。重い同位体を含んでいる水ほど蒸発熱が大きいため、より寒冷な環境ではその割合は減少する。これにより温度記録が構築される。しかし、この証拠は同位体比に記録された他の要因によって混乱させられることがある。
古生物学的証拠は、化石の地理的分布の変化から得られる。氷期の間は、寒冷な気候に適応した生物が低緯度地域に分布し、温暖な環境を好む生物は絶滅するか、または低緯度地域でかろうじて生き長らえるかである。この証拠も、次のような要件が整わないと解釈するのは難しい。まず、堆積物のシーケンス (地質学)が長い期間にわたり、広範囲の緯度に及び、そしてそれらを容易に相互に関連づけられること。次に、古代の生物が数百万年の間、変化することなく生き延び、それらの生物の温度選好が容易に診断できること。最後に、重要な関連のある化石が発見され、報告されていること。
これらの数々の困難が伴うにもかかわらず、氷床コアと海底堆積物コアの分析は、過去数百万年にわたる氷期と間氷期の存在を示している。これらもまた、モレーン、ドラムリン、迷子石のような、氷河時代と大陸地殻現象との連関を裏付けている。それゆえに、大陸地殻現象は、氷床コアと海底堆積物コアが入手可能な時間範囲よりもはるかに早い時期に形成された地層で発見された、初期の氷河時代の存在を示すもっともな証拠として受け入れられている。
地球上では、過去に少なくとも5回の大きな氷河時代があった。それらは、ヒューロニアン氷河時代、クライオジェニアン、アンデス-サハラ氷河時代、カルー氷河時代、そして第四紀氷河時代である。これらの時代のほかは、地球は高緯度地域でさえ氷結していなかったと思われる。
ヒューロニアン氷河時代は原生代初期、約22億年前の氷河時代であり、低緯度氷床の存在を示す古地磁気学的証拠が残っている。最初期の確立した氷河時代から存在している岩石群は、ヒューロニアンと呼ばれ、およそ24億年前から21億年前の原生代初期に形成されたと考えられている。数百キロメートルの長さのヒューロニアン超層群はヒューロン湖の北岸の北10–100 kmに露出しており、スーセントマリー付近から延びている。ヒューロン湖の北東、マリーからサドバリーにかけては、石化したティル(氷礫土)の巨大な層とともに、ドロップストーン(氷河で運搬され、氷河が解けたときに落下して堆積した大きな石)、ヴァーブ(氷縞粘土)、アウトウォッシュ(融氷流水堆積物)、磨き削られた基盤岩がある。相関関係のあるヒューロニアン堆積物はミシガン州マーケットの近くで発見され、西オーストラリア州から見つかった古原生代の氷成堆積物と相関関係が成立した。
これまでに十分裏づけされてきた氷河時代の中で、過去10億年の間でおそらく最も厳しかったものは、8億5000万年前から6億3000万年前(クライオジェニアン)に起きた。このときは氷床が赤道まで達し、スノーボールアース(雪玉地球、全球凍結)を作り出したとされる。スノーボールアースは火山によって作り出された温室効果ガス(二酸化炭素(Co2)など)の蓄積により終焉を迎えたのかもしれない。「大陸氷床と海上の流氷の存在は、ケイ酸塩の風化と光合成の両方を抑制しただろうが、それらは現在Co2の二つの大きな溜まり場である。」この氷河時代の終結は、続いて起きたエディアカランとカンブリア爆発を招いたといわれているが、。
アンデス-サハラ氷河時代
アンデス-サハラ氷河時代は4億6000万年前から4億2000万年前、オルドビス紀後期とシルル紀に存在した。
カルー氷河時代は、デボン紀の始まりに起きた陸上植物の進化により、長い期間にわたって地球上の酸素濃度が増加し、Co2濃度が減少した結果とされる。カルー氷河時代の名は南アフリカのカルー地方で見つかった氷河性漂礫土に因み、同地方でこの氷河時代の存在を示す証拠が初めてはっきりと同定された。石炭紀とペルム紀初期の間の3億6000万年前から2億6000万年前まで、ある程度の間隔を置きつつも極地の氷冠が南アフリカまで広がっていた。相互に関係する堆積物は、アルゼンチンから、また古代の超大陸ゴンドワナ大陸の中心にあったことがわかっている。
現在の氷河時代である第四紀氷河時代は更新世(約258万年前から)に始まり、北半球の氷床が拡大し始めた。それ以来、地球では4万年と10万年の時間スケールで周期的に氷床の発達と後退を繰り返してきており、これらは氷期と間氷期、あるいは氷床拡大期や氷床後退期などと呼ばれる。地球は現在、間氷期にあり、最後の氷期(最終氷期)は約1万年前に終わった。その大陸氷床で現在まで残存しているのは、グリーンランド氷床と南極氷床、およびバフィン島にあるような比較的小規模な氷床である。
2016年、最近で最大の火星の氷河時代の存在を示す証拠が科学誌 Science に掲載された。その内容は、ちょうど37万年前には、火星は赤いというより白く見えただろうというものである。
氷河時代の間でも(少なくとも現在の氷河時代では)気候が比較的温暖な時期と寒冷な時期がある。より寒冷な時期は氷期、より温暖な時期は間氷期と呼ばれ、氷期と間氷期が約10万年周期で交互に訪れてきた。
氷期は、地球のほとんどを覆う寒冷化・乾燥化していく気候と、両極地方から低緯度地域に向かって拡大する大陸氷と海氷の塊に特徴づけられる。氷期でなければ氷床に覆われていなかったはずの地域の山岳氷河は、標高のより低い方へ広がる。これは雪線がより低くなるためである。海水準は氷冠の海水面の上で大量の海水が凍結して海水量が減るために低下する。また、海洋循環のパターンが氷河作用により乱されていることを示す証拠もある。北極地方と南極地方で重大な大陸氷河作用があったので、我々は現在、氷河時代の極小期にいる。そのような氷期の極大期と極大期の間の時期は間氷期として知られている。氷期と間氷期は、ミランコビッチ・サイクルと呼ばれる地球の公転軌道の周期的変化とも合致していた。
この約11,700年間、地球は完新世として知られる間氷期(ないし後氷期)にあり、2004年に科学誌 Nature に掲載された記事は、現在の間氷期は28,000年間続いた以前の間氷期に最も類似しているかもしれないことを論じている。軌道強制力の変化の予測によれば、次の氷期が始まるのは、人為的な地球温暖化がないとしても、少なくとも今から5万年後になるだろうと示唆されている。さらに、化石燃料の集約的利用が続く限り、増加した温室効果ガスに由来する人為的強制が地球の軌道強制力よりも重大な影響を及ぼすかもしれない。
各氷期は、より厳しい気候をもたらす正のフィードバックと、気候を和らげて(これまでの全ての事例にみられたように)氷期を終わらせる負のフィードバックの影響を受けやすい。
雪氷は地球のアルベド(反射能)を増大させ、太陽エネルギーの多くを反射し、あまり吸収しない。したがって、気温が低下すると、雪氷原が成長し、正のフィードバック効果は、負のフィードバック機構との競合で地球システムを平衡状態に至らせるまで続く。また、氷床の拡大がもたらす森林の減少がアルベドを増大させる。
1956年に Ewing と Donn が提唱した別の理論は、氷のない北極海は高緯度地域の降雪量を増やすという仮説である。低温の氷が北極海を覆うとき、海面からはほとんど蒸発または昇華せず、降水量の点では極地方はかなり乾燥した状態にあり、その降水量は中緯度の砂漠地帯と同等である。この少ない降水量により、夏季には高緯度地域に降った雪が解ける。氷のない北極海は長い夏の間に太陽放射を吸収し、より多くの海水を蒸発させることで北極地方の大気中の水蒸気量が増す。降水量が多いと、この雪の一部は夏の間に解けることはないかもしれないため、より標高と緯度の低い地域で氷河が形成されることがあり、上述したアルベドの増大により、陸上の気温は下がる。さらに、この仮説によると、海洋の流氷の欠乏によって北極海と北大西洋との間で海水の交換が増加することで、北極海は温められ、北大西洋は冷やされる。温暖化サイクルの間に北大西洋に淡水が流れ込むことは、地球の海洋大循環を減少させるかもしれない。メキシコ湾流の影響の減少による海洋循環の減少は、北ヨーロッパに及ぼす冷却効果があるだろうとされ、夏の間も保持される低緯度地域の雪の量が増えることになるだろうと考えられている。また、氷河拡大期には氷河はセントローレンス湾を通って流れ下り、メキシコ湾流をせき止めるほど遠くまで北大西洋に広がるかもしれないことも示されている。
氷期に形成される氷床はその真下にある陸地を侵食する。すると、やがて海水面より上にある陸地の面積は減り、氷床の形成を可能とするスペースも減少していくことになる。これはアルベドのフィードバックを和らげるばかりでなく、氷床の形成に伴う海水準の低下も引き起こす。
もう一つの要因は氷河最拡大期と共に起こる乾燥状態が増すことで、氷河を維持するために使われる降水量が減少する。この要因または他の何らかのプロセスによって誘発される氷河の後退は、氷河の拡大に関して類似する逆のポジティブフィードバックによって強められ得る。
Nature Geoscience 誌上で発表された研究によれば、人間の排出した二酸化炭素 (Co2) は次の氷期の到来を遅らせる。研究者らは地球の軌道のデータを使って、歴史上の温暖な間氷期2017年12月が現在の間氷期とほとんど同じように見えることを突き止め、ここから次の氷期が通常なら1500年以内に始まるだろうと予測している。さらに続けて研究者らは、二酸化炭素の排出量がかなり多いために、次の氷期はやって来ないだろうとも述べている。
氷河時代の原因は、大きなスケールの氷河時代の期間についても、氷河時代の期間内で繰り返す比較的小さな氷期・間氷期についても、完全に理解されてはいない。氷河時代の原因に関する一致した見解は、いくつかの要因が重要だということである。それらの要因とは、大気の組成、地球の公転軌道の変化(ミランコビッチ・サイクル)、プレートの動き、太陽の出力変化、地球-月系の軌道の相互関係、火山活動の影響などである。
これらの要因のいくつかは互いに影響を及ぼし合う。例えば、地球の大気組成(特に温室効果ガスの濃度)の変化は気候を変えることがある一方、気候変動自体も大気組成を変化させることがある(例えば、大気中のCo2と反応する風化作用による変化)。
アメリカのモーリーン・レイモとウィリアム・ラディマンとその他の古気候学者たちは、チベット高原とコロラド高原は、全地球の大気中に含まれるCo2を除去できるだけの能力を持つ、膨大なCo2の「排気浄化装置」 ("scrubbers") であり、4000万年続く新生代寒冷化の傾向の原因となる重大な要素であるとする仮説を提唱している。さらに、両高原の隆起(およびCo2の排気浄化能力)のおよそ半分は、過去1000万年の間に発生したと主張している。
2009年には、日射量の変化が氷河時代以後に地球が温暖化する初期の要因となることを示す更なる証拠が示され、第二の要因として変化の規模の原因は温室効果ガスの増加にあることが挙げられた。
ある2012年の研究報告では、恐竜は消化作用の過程で、現在人間が放出するメタンと同等の量のメタンを放出したであろうことが分かり、それは1億5000万年前にかなり温暖な気候をもたらした一つの要因だったかもしれないことが示された。
アメリカの古気候学者ウィリアム・ラディマンは原始人新世仮説を提唱している。その仮説によれば、人新世とは、人類の活動が最初に地球の気候と生態系に重大な地球規模の影響を及ぼし始めた、地球史の中で最も新しい時代を指していうのだが、それは工業時代を迎えた18世紀に始まったのではなく、8,000年前に遡って、我々の祖先の集中した農業活動によって始まったのだという。ミランコビッチ・サイクルの周期的パターンに続いて、大気中の温室効果ガスの濃縮が止まったのもその頃だった。ラディマンは自説の中で、初期の氷期はおそらく数千年前に始まったであろうが、その予定されていた氷期の到来は、初期農耕民の活動によって阻止されたのではないかと述べている。また、農耕によって、産業革命までに0.8℃気温が上昇したと見積もられている。
2008年12月17日に開かれたアメリカ地球物理学連合の会合で、科学者たちは議論の余地のある意見を支持する証拠について詳しく述べた。その意見とは、アジアにおける大規模な稲作農業の導入が、ヨーロッパにおける大量の森林伐採と相まって、過去1000年間にわたり、大気中に相当な量の温室効果ガスを排出したことによって、世界の気候を変え始めたというものである。それとは逆に、温暖な大気が海洋を温めることで、海水中に吸収される二酸化炭素の吸収効率が大幅に下がって地球温暖化を強化することになり、新しい氷河時代の開始を阻止する可能性がある。
地質学的記録は、氷河時代は赤道から両極へと向かう暖流を止めるか減少させる位置に大陸があるときに始まり、それゆえに氷床が形成されることを示しているようである。氷床は地球のアルベドを増大させ、それによって太陽放射の吸収を抑える。吸収される太陽放射が少ないと大気は冷える。冷えることで氷床が成長し、さらに反射能を増大させて正のフィードバック循環に入る。氷河時代は風化が減少して温室効果ガスが増加するまで続く。
赤道から両極へと向かう暖かい海水の流れを止めるか減少させるような位置を取る大陸として知られているものは3つある:
極地に居座る大陸(例:今日の南極大陸)
ほぼ陸地に囲まれている極地の海(例:今日の北極海)
赤道のほとんどを覆う超大陸(例:クライオジェニアン期のロディニア大陸)
今日の地球には南極を覆う大陸があり、北極の海がほぼ陸地に囲まれているので、地質学者は、地質学的に近い将来、地球は再び氷期を経験することになるだろうと信じている。
ヒマラヤ山脈は現在の氷河時代の主な要因であると信じている科学者もおり、その理由は、ヒマラヤの山々が地球の総雨量を増加させていることで、大気中の二酸化炭素が洗い流され、その温室効果を減少させているというものである。ヒマラヤ山脈の形成はインド・オーストラリアプレートがユーラシアプレートと衝突した約7000万年前に始まった。インド・オーストラリアプレートは今も年に67 mmずつ北上しているため、ヒマラヤ山脈は年に5 mm程度のペースで隆起を続けている。ヒマラヤ山脈の歴史は4000万年前の始新世中期以来の地球の平均気温の長期的な低下とだいたい一致する。
古気候レジームの一因となるもう一つの重要な要因は海流の変動で、海流は大陸の位置、海水準及び塩分濃度、その他の要因によって変動する。海流には気候を冷却する能力(例:南極氷床の形成を促進する)と加熱する能力(例:冷帯気候とは対照的にブリテン諸島を暖める)がある。およそ300万年前のパナマ地峡の閉塞により、熱帯の大西洋と太平洋の間の海水の交流・交換が止まり、現在の北アメリカを覆う強い氷河作用の時代の到来を告げることとなった。
海流の変動によって最近の氷期振動をうまく説明できると示唆する分析結果もある。最終氷期の間、主として北半球の氷床では、海水準は20–30 m変動し、海水が隔離された。氷が集まり、海水準が十分に下がると、ベーリング海峡を通る流量は減少し、北大西洋からの流量が増大する結果となった。これは大西洋の熱塩循環を再編成し、北極地方への熱輸送量を増加させ、極地に蓄積された氷を融解して他の大陸氷床を減少させた。これによる海水の放出によって海水準は再び上昇し、北半球の氷床の蓄積に付随して、太平洋からの冷たい海水の進入が取り戻された。