氷河時代
現在の氷河時代である第四紀氷河時代(英語版)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(英語版)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。
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。
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(英語版)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。
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。
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。
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。
↑ Crowley, T. J. (1995). “Ice age terrestrial carbon changes revisited”. Global Biogeochemical Cycles 9 (3): 377–389. Bibcode: 1995GBioC...9..377C. doi:10.1029/95GB01107. http://www.agu.org/pubs/crossref/1995/95GB01107.shtml. に基づく。
↑ Imbrie, J.; Imbrie, K.P (1979). Ice ages: solving the mystery. Short Hills NJ: Enslow Publishers. ISBN 978-0-89490-015-0. https://books.google.com/books?id=aboTAQAAIAAJ
↑ この定義によれば、我々は氷河時代の間氷期―完新世―の只中にいることになる。
↑ Gribbin, J.R. (1982). Future Weather: Carbon Dioxide, Climate and the Greenhouse Effect. Penguin. ISBN 0-14-022459-9
1 2 3 4 5 6 岩田修二 2011, p. 318
1 2 3 4 5 6 7 8 岩田修二 2011, p. 279
↑ 日本雪氷学会 2014, pp. 174–175【氷期】の項目。
↑ 日本雪氷学会 2014, p. 32【間氷期】の項目。
1 2 日本雪氷学会 2014, p. 169【氷河期】の項目。
↑ 日本雪氷学会 2014, pp.