10万年周期の認知

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10万年周期の認知

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/09/10 05:33 UTC 版)

「10万年問題」の記事における「10万年周期の認知」の解説

地球の公転軌道や歳差の変動が極地への日照量に影響を与え、その結果として氷期と間氷期の繰り返しが生じるという見方は、20世紀の初めにはすでに形成されていた。1920–30年代にはミランコビッチによって軌道変動に基づく日射量サイクルが定量的に求められた。1970年代までに地質学的な気候変動指標の研究が進み、時系列で記録されたデータから周期性を読み取るスペクトル解析の手法が確立すると、日射量のミランコビッチ・サイクルと氷期サイクルの関連性は広く認められるようになった。その中で10万年周期の問題もまた浮上してきた。ElkibbiとRialは2001年に、ミランコビッチの軌道強制モデルが持つ5つの難点の1つとして10万年の周期性を挙げた。 古気候の指標としておそらくもっとも有用なのは、Δ18Oで表される酸素の同位体分別（英語版）であろう。酸素分別は氷床の量と地球全体の温度によって主に制御されており、これに基づくタイムスケール（海洋酸素同位体ステージ）が作られている。 1976年にHaysらは、海底堆積物からのδ18O記録に基づいて、ミランコビッチ・サイクルに含まれる歳差および軌道傾斜の成分は古気候記録に線形の影響（直接比例）を与える一方で、10万年周期の離心率成分は系の非線形性を通じて「ペースメーカー」の役割を果たしていると論じた。 1990年代末には、南極ボストーク基地で採取された氷床コア中の空気や海底堆積物の有孔虫化石からδ18O記録を得ることができるようになり、氷床体積と温度の両方に影響を与える日射量との比較が行われ始めた。シャックルトンは2000年の論文で、ボストーク氷床コアから得られた大気δ18O記録のタイムスケールを軌道強制の推定値によってチューニングし、さらに軌道強制への線形応答と見られる成分（直接比例成分）をスペクトル解析によって特定し、差し引いた。残った信号を同様に処理した海洋コア同位体記録と比べることで、氷床体積、深海温度、そしてドール効果による信号への寄与が分離された 。 こうして得られた氷床体積記録には10万年周期の変動成分が見られ、サンゴの年代測定に基づく海水準記録と一致した。また周期の起源が軌道離心率であった場合に予想されるように、離心率の変動を数千年のタイムラグで追いかけていることが分かった。その一方、深海温度記録は離心率の変動と同期しており、南極温度やCO2濃度の記録も同様だった。これにより、離心率は気温・深海温度・CO2濃度に対して、地質学的な時間スケールでは即時的な影響を与えていると見られた。シャックルトンは「軌道離心率の効果は、おそらく大気CO2濃度への影響を通じて古気候記録に入ってくる」と結論した。