地球起源以來的約46億年中，氣候曾發生過多次巨大變化�，F在人們還無法了解地球早期的氣候狀況，只能通過某些直接和間接的方法，推測約20億年以來的氣候變化。前寒武紀以來，至少出現過多次全球性的大冰期。

　　一般認為，對地質時期溫度的估計從中生代（距今2.3～0.67億年）起才比較可靠。據H·弗洛恩估計，中生代時的年平均溫度在兩極附近為8～10℃，低緯度熱帶地區為25～30℃。

　　新生代（距今約6700萬年以來）氣候的主要特征是中緯度溫度緩慢地下降，而熱帶地區卻無明顯變化。它導致南極洲冬季降雪，山岳冰川逐漸增加，大洋底水溫下降。大約在距今500萬年以前,南極地區已出現冰蓋。到250萬年前,北半球冰島等地區也開始出現山岳冰川，以后格陵蘭等地的現代冰川又相繼形成。于是，地球氣候逐漸進入到一個新的大冰期，即第四紀大冰期。

　　第四紀大冰期開始時間有很大爭論，但多數人認為始于距今 200萬年以前。第四紀氣候是以大陸冰蓋和中、高緯度山岳冰川為主要特征，統稱為第四紀大冰期。在第四紀內，依據冰川覆蓋面積的變化，可劃分出幾次冰期和間冰期。由于氣候變化隨地區的差異和研究方法的不同，各地劃分的冰期有所不同。

　　第四紀中以里斯冰期的冰川作用最為強烈，當時地球有十分之二到十分之三的大陸面積為冰川覆蓋（現在約為十分之一）。在亞洲，冰蓋到達貝加爾湖附近。

　　冰期氣溫平均比現代低 8～10℃。間冰期氣溫比現代高，北極地區氣溫較現在高10℃以上，低緯度地區也較現在高5～6℃。冰期和間冰期溫度的巨大變化，導致其他氣候要素和自然地理因子的變化：①雨帶分布的變化。冰期時，極地冰原面積擴大，極地反氣旋增強，極地高壓帶向中、低緯度地區擴展，迫使行星極鋒帶移至中、低緯度地區，導致中、低緯度地區低氣壓活動頻繁，雨量充沛，湖水面積擴大。例如，亞洲中部、非洲北部和中部、北美洲西部等,在冰期時均為濕潤地區,但在間冰期時，上述地區的氣候常很干燥。②雪線的升降。冰期時,全球山岳雪線普遍下降,大多數山岳雪線下降1000～1400米，熱帶地區雪線下降700～900米。③海平面的升降。冰期時，地球表面的水相當大的一部分形成巨大冰蓋而留在陸地上，海平面因此降低。例如，玉木冰期時的海平面比現代低約 100米。在間冰期最暖時期的海平面，可能比現代高出15～30米，甚至更高。④生物群落的遷移。在冰期時，冰川擴張，氣候帶向低緯度地區移動。在間冰期時，冰川退縮，極地地區氣溫升高，氣候帶向高緯地區移動。與氣候帶相應，生物群落也隨之南北遷移。例如：克里米亞（里斯冰期）的地層里發現過北極狐、北極鹿化石；在南高加索，從冰期地層里發現過猛犸象化石，這些都屬于極地動物。在間冰期，北冰洋沿岸有虎、麝香牛等喜溫動物群活動。

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