氷期になるしくみ

 2002.1.27


 氷期の定義は、たぶん、大陸上に氷床が発達し、地球全体が寒冷化する 時期を指すのですが、それもどの程度の期間を指した氷期か、によって、 説明が異なります。
 地球史的に見ると、氷床が存在する時期というのは限られていて、ほと んどの時代は今の南極大陸やグリーンランドのような氷床はありませんで した。ですから、大きな意味ではじつは現在も氷期の最中である、と言う ことができます。
 もちろん、細かく見れば、氷期−間氷期サイクルの中の間氷期にあたり ますので、ふつうは氷期と言うときには、この200万年余りの間継続し ている、十万年くらいのスケールで繰り返して起きた、氷床の拡大・発達 と縮小のサイクルの、寒冷期の方を指すことが多いのですが。

 それで、大きな時間スケールで、大陸上に氷床が発達できる条件は、ひ とつには南極あるいは北極周辺に、大陸があることと、もう一つには大気 の温室効果の低下があります。
 大陸は分裂・集合を繰り返しますが、その過程で、南極や北極周辺に大 陸がある場合に、そこに降り積もった雪が氷床に発達する可能性がありま す。極域が海だと、夏に氷が融けますし、また氷床として氷が積み重なる ことができない…台がない、浮いた氷は断熱材になって、それより深いと ころの熱を大気圏外にあまり逃がさない…ということになります。

 大気の温室効果の問題は、大気には火山活動などで二酸化炭素がある割 合で供給されていて、また生物の光合成活動などで、大気から二酸化炭素 が除去されています。このバランスが偏ると、大気中の二酸化炭素が増減 することになります。
 過去の、例えば4.5億年ほど昔(オルドビス紀末〜シルル紀)の氷期は、 造礁性サンゴの出現で、二酸化炭素が消費されたことが関係していると見 られますし、3-2.8億年ほど前(石炭紀末〜ペルム紀)の氷期は、石炭紀に 発達した大森林による石炭形成と、その過程での二酸化炭素の吸収が効い ているとも考えられています。
 逆に、大陸が分裂を開始した中生代には、火山活動による二酸化炭素の 放出が多く、したがって氷床は全く形成されず、温暖な気候が続いたと考 えられています。
 現在の氷床の発達は、大陸移動の進行と共に火山活動が低下したことと、 大陸の配置が極にやや寄っていて、氷床が形成されやすいことの両方があ るようです。

 次に、十万年のスケールで氷床が形成されるしくみですが、地球の自転 や公転のわずかなずれがきっかけとなって、極地方の夏が寒くなり、冬に 降った雪が融けずに残り、積み重なっていくことがきっかけになると考え られています。夏が寒くなるには、近日点と遠日点の位置のずれや、公転 軌道の位置のずれ、地球の歳差運動(自転軸の傾きの変化)などが絡み合 っています。
 いったん、地表を雪や氷が覆うようになると、そこでは太陽光が反射さ れやすくなり、熱が吸収されにくくなり、より寒くなる、という正のフィ ードバックが働き、寒冷化が急速に進行すると考えられています。

 しかし、実際のところ、氷期の開始や終了はかなり急激な変化でして、 それがどのようなメカニズムで進行するか、最近は深層流の変化など、海 洋の働きも重視されていて、海水の循環による熱輸送がうまくいかなくな ると、極地方が寒冷化する、ということも氷期のきっかけになると考えら れていたり、一筋縄ではいきません。


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