ミランコビッチサイクルと地球の気候

氷河期と間氷期

人間の活動の影響を受ける前の 150 年間の地球の気候を研究することで、将来の地球の進化を予測することが可能になります。 短期間（数十年）の気候変動はありましたが、長期（数万年）の変動を説明できるようにしたのはミランコビッチサイクルです。
天体の動きによって受ける太陽光が変化するため、天体の動きと地上の気候変動の間には強い相関関係があります。 この相関関係は過去 2,500 万年間にわたって確立されてきました。
太陽系が太陽と地球のみで構成され、他の惑星が存在しない場合、太陽の周りの地球の回転は変化しません。 時間の経過とともに日照量が変化することはありません。
古気候理論では、軌道離心率、地軸傾き、春分点の歳差運動という 3 つの天文現象が関係します (後述)。

これらの天文現象は、主な結果として氷河期と間氷期の連続をもたらす自然気候変動の一部の原因となっています。
氷床は氷期と間氷期のサイクルに合わせて拡大し、その後退縮します。 たとえば、21,000 年前の最後の氷河期の極大期には、氷冠はさらに大きく、北ヨーロッパとアメリカを覆っていました (反対の画像)。
氷冠は過去 2,500 万年間、常に存在していました。 実際、氷冠のない地球は始新世 (5,600 万年から 3,400 万年前) に遡ります。 5,000万年前には氷床はほとんどなく、気温が10℃から25℃の間で変動する南極にはヤシの木が生い茂っていました。
私たちは現在、間氷期と呼ばれる温暖期にいます。完新世。 完新世は、11,700 年前に始まった第四紀です。

画像: 北半球の氷床の変化。 出典 - ブリジット・ヴァン・ブリート＝ラノエ

ミランコビッチの3つのパラメータ

ミランコビッチサイクルは、長期にわたる気候変動を説明するのに役立ちます。 それらは極地の氷の体積の変化、したがって海面の変化に対応します。 過去 260 万年 (第四紀) の間に、ミルティン ミランコヴィッチ (1879-1958) のパラメーターに関連する、10 万年の非常に顕著な期間を伴う大きな振幅が観察されています。
3 つのサイクルは、約 25,000 年、約 41,000 年、約 100,000 年の期間をカバーします。
-L'偏心太陽の周りの地球の軌道の形状を定義します。 これは、円と比較した楕円の平坦化の程度を特徴付けます。 現在の非常に低い離心率は 0.017 です。 太陽系内の他の惑星の位置に応じて、100,000 年と 400,000 年の 2 つの周期の影響を受けて、0 (円) から 0.06 の間で変化します。
-L'傾き黄道に対する地球の回転軸の傾きです。 これは、回転軸と軌道面の垂線との間の角度です (現在 23.5°)。
惑星の擾乱により、地球の軌道面の傾きは変化し、約 41,000 年の期間にわたって 24.5° から 22° の間で振動します。 さらに、この軸の振動は、鉛直の周りを回転するコマの軸のような円錐の表面を描きます。 地球の地軸は、約 26,000 年ごとに完全な円錐状に回転します。
- そこには歳差運動春分点のずれは地軸の振動に関係しています。 現在、北半球の夏至は遠日点付近で起こるため、夏は温暖で、冬はそれほど寒くありません。 約 12,000 年前、夏至は近日点近くで起こり、夏は非常に暑く、冬は非常に寒かったです (南半球は逆の状況です)。 夏が寒いため、高緯度では冬の雪が降り続き、その高いアルベドが冷却と毎年の氷の蓄積を促進します。 回転軸のオフセットは星を基準にして測定されます。 ある世紀から次の世紀（同じ日付）まで、星は同じ方向に見えません。 北極星は時間とともに変化します。 8000年前は白鳥座α星が北極星、4800年前はりゅう座α星、1万2000年後にはこと座α星になる…。
傾斜に関連して、このサイクルは約 26,000 年の期間にわたって発生します。

ミランコビッチ パラメーターの組み合わせは、北半球の氷床に蓄えられる氷の量に影響を与えます。
過去 200 万年にわたり、海洋堆積物は 3 つのミランコビッチ サイクル (約 25,000 年、約 41,000 年、約 100,000 年) を記録しました。 約10万年周期は主な波であり、その中で2つの高調波が見つかり、1つは約25,000年、もう1つは約41,000年で、少しずつシフトします。
気候に関しては、ほぼ一定の間隔で繰り返される 2 つの期間があります。
- 約10万年続く氷河期。
- 約2万年続く間氷期。
最後の氷河期は 115,000 年前に始まり、11,700 年前に終わりました。 最後の氷期極大は約 21,000 年前に達しました。 寒冷化はゆっくりと起こり8万年続きますが、温暖化は2万年後に突然起こります。
現在、私たちは間氷期の終わりにあり、8万年かけてゆっくりとした寒冷化が始まると予想されています。

注意: 気候変動と軌道強制力との相関関係を探るには、ミランコビッチ時間スケールでの十分に細かい気候指標が必要です。
現在、使用されている指標は、海洋および湖の堆積物、サンゴ、年輪、氷床コア、花粉、岩石層序、海洋炭酸塩配列などです。
大陸の氷の全球体積を推定するために一般的に使用される指標は、底生有孔虫の炭酸塩骨格に含まれる酸素の同位体 18 と酸素 16 の同位体比です。 これらは通常、海底に掘削された海洋堆積物から抽出されます。

画像: 地球の軌道の離心率の変動。

画像: 軸の傾きの変化。

画像: 春分点の歳差運動の変化。 出典 - © 2004 シリル・ラングロワ