冰河时代依赖于不平等的陆地分布吗?

Question

读这个答案关于春分岁差及其如何影响地球气候的问题，我的理解是，只是因为大陆日照和海洋日照的影响不同，所以春分岁差是冰盖增长的一个因素。

因此，如果所有的大陆都神奇地转换到赤道上(即现在我们有一个由大陆主导的南半球)，我们现在会在“相反”的时间出现冰期吗(即南半球的夏季很短)?

如果所有的大陆在地球上均匀地分布，那么春分的进动在冰河期就完全没有影响了吗?

此外:

造成这种效果的机制是什么?例如，为什么是大陆决定冰的生长，而不是海洋?上一个问题的回答是:“大洲表现出更多的季节性变化”，这个回答有点模糊。

Answer 1

地球的气候在“温室地球”和“冰屋地球”之间切换，“温室地球”在全球范围内几乎没有冰，而“冰屋地球”在地球上间歇性地有冰延伸到远离两极的地方。地球处于冰窖期的时期称为冰河期。最近的一次冰河期始于大约260万年前，至今尚未结束。我们仍处于冰河时代，南极洲和格陵兰岛仍被冰覆盖的事实证明了这一点。冰河时代持续几千万到几亿年。

冰期的特征是冰期，冰远离两极，两极之间被间冰期隔开，间冰期的气候比较温和。冰川期和间冰期持续数万年到数十万年。现在的间冰期大约开始于12000年前。正是米兰科维奇旋回导致了冰川期和间冰期的短暂持续。

当地球处于温室阶段时，这些周期仍然存在。地球在当前冰河期之前的2.5亿至2.6亿年处于温室阶段。这是最长米兰科维奇周期的2000倍左右。米兰科维奇周期不负责温室地球/冰窖地球相。是板块构造决定了地球是处于温室地球阶段还是冰窖地球阶段。

那么，板块构造的哪些方面决定了地球是处于温室阶段还是冰窖阶段呢?下面是一系列描绘地球近代史的图片。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/73/Blakey_35moll.jpg/640px-Blakey_35moll.jpg
3500万年前，几乎没有冰。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2c/Blakey_20moll.jpg/640px-Blakey_20moll.jpg
两千万年前，只有极北极南的一小块冰。

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/7e/Blakey_Pleistmoll.jpg/640px-Blakey_Pleistmoll.jpg当前的冰川期(约260万年前至今)，有时冰的覆盖范围达到纬度45°。

来源:罗恩·艾特，通过wikimedia.org。(Blakey的地图是1200x600，有点宽。我在wikimedia.org网站上使用了640x320的预览版。)

在太平洋的边界上，前冰河时代的地球和我们现在的冰河时代的地球有两个关键的区别。一个是印度尼西亚的海道。由于新几内亚、印度尼西亚和马来半岛的存在，它在300万到400万年前就关闭了。另一个是巴拿马航道。由于巴拿马地峡的形成，它在大约300万年前关闭了。太平洋在赤道附近的闭合极大地改变了全球海洋传送带，从而极大地改变了地球的气候。

那么，这两个海道关闭中的哪一个，如果有的话，是导致最近从温室地球到冰窖地球的转变的原因?许多研究人员将此归咎于巴拿马地峡的形成(Bartoli 2005, Nie 2014)。其他人则声称印尼航道的关闭是罪魁祸首(Cane and Molner 2001, Molner 2008)。但也有人说“以上都不是”(Lunt 2008)。目前还没有定论，但请注意，史密斯和皮克林在2003年声称，板块构造是造成过去6.2亿年里四个主要冰窖的原因。

巴托利，G.等人(2005)。巴拿马的最终关闭和北半球冰川作用的开始地球与行星科学通讯， 237.1: 33-44。

艾特,罗恩。cpgeosystems.com/paleomaps.html(网站)

凯恩，马克A，和彼得莫尔纳(2001)。“印度尼西亚海道的关闭是大约300万至400万年前东非干旱化的前兆。”自然411.6834: 157 - 162。

伦特，丹尼尔·J.等人(2008)。“上新世晚期格陵兰岛的冰川作用受到大气中二氧化碳水平下降的控制。”自然454.7208: 1102 - 1105。

莫尔纳，彼得(2008)。“中美洲海道的关闭和冰河时代:一个批判性的回顾。”古海洋学23.2.

聂俊生等(2014)。“太平洋的变暖推动了上新世的降温和亚洲季风的加剧。”科学报告4.

史密斯，艾伦G.和凯文T.皮克林(2003)。“海洋门户是地球冰窖形成的关键因素。”地质学会杂志160.3: 337 - 340。

Answer 2

首先，让我们试着了解岁差是如何影响气候的:

岁差对气候的影响是由两个因素引起的
(1)轴向进动
(2) Apsidal岁差

日全食的进动本身不会引起气候状态的变化。然而，这种运动与轴向进动(地轴的陀螺仪运动)具有相同的意义。这种效应使进动周期从26kyr缩短到21kyr。

这两种效应结合在一起，就造成了我们所知的二分岁差。如果你认为这是一个循环过程，两个极端的进动配置如下所示:

看到NH + +。在这个构型中，北半球夏季处于近日点。因此，在北半球夏季，地球离太阳最近，因此北半球有一个强烈的夏季。在北半球冬季，地球离太阳最远，因此北半球也有一个弱冬季。因此，在这种岁差结构中，地球在北半球有极端的季节。

现在请看SH++。在这个构型中，SH夏季位于近日点。因此，在SH夏季，地球离太阳最近，因此南半球有一个强烈的夏季。在SH冬季，地球离太阳最远，因此南半球也有一个弱冬季。因此，在这种岁差结构中，地球的南半球有极端的季节。

现在回到你的问题，陆地如何影响气候。如果地球是对称的，即使在那时，冰河时代也会在地球历史的同一时期发生。然而，由于北半球的陆地偏向，它们的强度会有所不同。

Answer 3

我不确定分点进动的影响与陆地-海洋分布相比有多大。所以很难回答如果我们重新分配土地会发生什么。但我可以试着回答你的问题“为什么大陆表现出更多的季节变化”。

原因将是它们的热容之间的巨大差异。在季节尺度上，陆地的有效热容比海洋的热容小得多[1]．因此，陆地的升温和降温相当快，而海水的温度变化不大，保持在更接近平均值的水平。因此，与海洋相比，在相同的日照量下，陆地的温度会更高或更低。在降温趋势下，较低的温度往往会增加陆地上的冰盖，从而增加反照率，从而减少吸收的太阳能，从而导致更多的降温。这种正反馈应该也适用于海洋，但在陆地上，它的速度要快得多，从而导致在较长时间的冷却期内形成冰盖。