海洋同位体の段階

海洋同位体段階( MIS )、海洋酸素同位体段階、または酸素同位体段階( OIS ) は、深海コアサンプルから得られた酸素同位体データから推定される、地球の古気候における交互に繰り返される温暖期と寒冷期である。スケールの MIS 1 である現在から遡って、偶数段階は酸素 18レベルが高く寒冷な氷河期を表し、奇数段階は酸素 18 の数値が低く温暖な間氷期を表す。データは、掘削された海洋堆積物コア、腐泥、および過去の気候を反映するその他のデータに含まれる花粉や有孔虫(プランクトン) の残骸から得られ、これらはプロキシと呼ばれます。

MIS タイムスケールは、1950 年代のチェーザレ・エミリアーニの先駆的な研究から開発され、現在では 考古学やその他の分野で第四紀 (過去 260 万年)の年代測定に広く使用されているほか、古気候学や地球の初期の気候の研究にこの期間の最も完全かつ最良のデータを提供するものでもあります。 ^[1]「他の第四紀の気候記録を相関させる基準」となっています。^[2] エミリアーニの研究は、1947 年の論文でハロルド・ユーリーが予測した、さまざまな海洋生物の殻やその他の硬い部分の主成分である方解石の酸素 18 と酸素 16の同位体の比率は、方解石が形成された水温によって変化するはずだという予測に依存していました。^[3]

100 以上のステージが特定されており、現在では約 600 万年前まで遡り、将来的には 1500 万年前まで遡る可能性がある。一部のステージ、特に MIS 5 はサブステージに分かれており、たとえば「MIS 5a」では、5 a、c、e は温暖で、b と d は寒冷である。また、「地平線」（期間ではなくイベント）を示す数値システムも使用される可能性があり、たとえば MIS 5.5 は MIS 5e のピーク点を表し、5.51、5.52 などは、さらに詳細なレベルで記録のピークと谷を表す。より最近の期間については、タイミングの精度がますます向上し続けている。^[4]

1957年、エミリアーニはコア掘削船と設備を利用するためにマイアミ大学に移り、カリブ海で掘削してコアデータを収集し始めた。1967年にはさらに重要な進歩があった。ニコラス・シャクルトンが、その頃までに明らかになっていた海洋同位体比の経時的変動は、エミリアーニが考えていたような水温の変化によるものではなく、主に氷床の体積の変化によるもので、氷床が拡大したときに、より重い酸素18よりも軽い酸素16同位体を多く取り込んだのだと示唆したのだ^{[5] 。同位体比の周期は、}地上の氷河期と間氷期の証拠 と一致することがわかった。その後、一連の段階全体をグラフにすると、予想外の氷の前進と後退が明らかになり、また、氷期と間氷期の詳細も明らかになった。

今日の氷河の最近の氷床コアサンプルは、古代の花粉堆積の研究を通じてサイクルを実証しました。現在、いくつかの方法により、さらなる詳細が可能になっています。新しい日付が発見され、新しい地域が地質学的に調査されるにつれて、ステージと命名された期間の一致が進んでいます。海洋の同位体記録は、陸上の同等のものよりも完全かつ詳細であるように思われ、鮮新世-更新世の氷河作用のタイムラインを特定できるようになりました。^{[6]現在では、北米の歴史的な}ローレンタイド氷床などの主要な氷床 のサイズの変化が、酸素同位体比の変動を支配する主な要因であると考えられています。^[7]

MIS データは、ミランコビッチ周期の軌道強制力、または地球の自転軸の傾きの周期的なわずかな変化によって引き起こされる日射量の変動の影響に関する天文学的データとも一致しています(「軌道理論」)。実際、MIS データがミランコビッチが第一次世界大戦中に確立した理論と非常によく一致したことは、いわゆる10 万年問題など、いくつかの時点で問題が残っていたにもかかわらず、理論が一般に受け入れられるようになった重要な要因でした。比較的最近の期間については、放射性炭素年代測定と年輪年代学のデータも MIS データを支持しています。^[8]堆積物は堆積残留磁化も獲得し、地球の地磁気反転と相関させることができます。古いコアサンプルの場合、個々の年間堆積を区別することは通常できず、コアの地磁気情報から年代が決定されます。^[9]その他の情報、特に大気中の二酸化炭素 などのガスの比率については、氷床コアの分析によって得られます。

の米国立科学財団が資金提供したSPECMAPプロジェクトは、酸素同位体記録の標準的な年表を1つ作成しているが、他にもある。この高解像度の年表は複数の同位体記録から導き出され、その合成曲線はその後、天文変数の既知の周期に合わせて平滑化、フィルタリング、調整された。複数の同位体プロファイルの使用は、単一の同位体記録内に含まれる可能性のある「ノイズ」エラーを排除するように設計された。 ^[10] 1970年代から1980年代に米国政府が資金提供した別の大規模な研究プロジェクトは、気候：長期調査、マッピング、予測（CLIMAP）であり、約18,000年前の最終氷期極大期における地球の気候の地図を作成するという目的をほぼ達成し、一部の研究は最終間氷期中の約120,000年前の気候にも向けられた。 1970年代までに理論が進歩し、データが大幅に改善されたことで、「大統合」が可能になった。これは、JDヘイズ、シャクルトン、ジョン・インブリーが1976年に発表した論文「地球の軌道の変化：氷河期のペースメーカー」（サイエンス誌）、現在でも広く受け入れられており、MISの時間スケールと軌道理論の因果効果を扱っている。 ^[11]

2010年に国際地層学委員会の第四紀層序小委員会はMIS年代の他のリストを廃止し、更新されたLisiecki & Raymo (2005) LR04 Benthic Stackの使用を開始しました。これはLorraine LisieckiとMaureen Raymoによって編集されました。^[12]

以下は、最新のMIS（Lisiecki & Raymo 2005、LR04 Benthic Stack）の開始日（MIS 5サブステージを除く）です。数千年前の数字はLisieckiのWebサイトから引用したものです。^[13] MIS 5のサブステージの数字は、境界ではなくサブステージのピークを示しています。

MIS開始日

• MIS 1～14千年前、ヤンガードリアスの終わりは完新世の始まりを示します。LR04の14千年前という日付は、あまり研究されていない時間間隔を考慮する必要があり、一般的に受け入れられている11.7千年前という日付が好まれます。^[14]
• MIS 2 – 29 (最終氷期極大期)
• MIS 3 – 57 ^[a] (MIS 2-4は最終氷期、北米ではウィスコンシン氷河期、北ヨーロッパではヴァイクゼル氷河期と呼ばれる)
• MIS4 – 71
• MIS 5 – 130 は通常、a から e に細分化されます。
  • MIS 5a – 82（間氷期サブステージのピーク）
  • MIS 5b – 87（氷河期のピーク）
  • MIS 5c – 96 (間氷期サブステージのピーク)
  • MIS 5d – 109 (氷河期のピーク)
  • MIS 5e – 123 (最終間氷期のピーク、エミアン期とも呼ばれる)
• MIS 6 – 191 (最終氷期、北米ではイリノイ氷期、北ヨーロッパでは後にザール氷期、イギリスでは後にウォルストン氷期とも呼ばれる)
• MIS 7 – 243（イギリスのアヴェリー間氷期）
• MIS 8 – 300 (英国の初期ウォルストニアン)
• MIS 9 – 337（イギリスのパーフリート間氷期）^[16]
• MIS10 – 374
• MIS 11 – 424 (イギリスではホクスニアン間氷期、中央ヨーロッパではホルスタイン間氷期)
• MIS 12 – 478 (イギリスのアングリア氷河期、北ヨーロッパのエルスター氷河期)
• MIS13 – 524
• MIS14 – 563
• MIS15 – 621
• MIS16 – 676
• MIS17 – 712
• MIS18 – 761
• MIS 19 – 790 (ブルンヌ – 松山 反転)
• MIS20-814
• MIS21 – 866

リストは 261 万 4 千年前から始まる MIS 104 まで続きます。

以下は、最も最近の MIS の開始日をkya (数千年前) で表したものです。最初の数字は、Aitken & Stokes が Bassinot ら (1994) から導き出したもので、括弧内の数字はステージ 4 については Martinson らによる代替推定値、その他については Imbrie ら (1984) の SPECMAP の数字です。ステージ 1 から 16 については、SPECMAP の数字はここで示した数字から 5 kya 以内です。MIS 21 までのすべての数字は Aitken & Stokes の表 1.4 から引用したものですが、MIS 5 のサブステージは Wright の表 1.1 から引用しています。^[17]

• MIS 1～11 kya、ヤンガードリアスの終わりは完新世の始まりを示し、現在まで続いている。
• MIS 2 – 24最終氷期極大期付近
• MIS3 – 60
• MIS4 – 71 (74)
• MIS 5 – 130 には、エミアン期が含まれます。通常は a から 5e に細分されます。
  • MIS 5a – 84.74
  • MIS 5b – 92.84
  • MIS 5c – 105.92
  • MIS 5d – 115.105
  • MIS 5e – 130.115
• MIS6 – 190
• MIS7 – 244
• MIS8 – 301
• MIS9 – 334
• MIS10 – 364 10 ...
• MIS 11 427、MIS 1に最も類似しています。
• MIS12 – 474
• MIS13 – 528
• MIS14 – 568
• MIS15 – 621
• MIS16 – 659
• MIS 17 – 712 (689)
• MIS 18 – 760 (726)
• MIS 19 – 787 (736)
• MIS 20 – 810 (763)
• MIS 21 – 865 (790)

いくつかの古い段階（百万年前）: ^[18]

• MIS 22 – 103万年前、ヨーロッパのバベル朝時代の終わりを示す
• MIS 62 – 1.75、ティリアーノの終点
• MIS 103 – 2.588、INQUAタイムスケールにおける鮮新世の終わりと更新世の始まり(古い定義ではこの変化は 1.806 百万年前とされており、MIS の日付は影響を受けません)

• 氷河期のタイムライン
• 地質学的温度記録
• 古温度計
• 人新世
• マリンテラス
• 氷床コア

• Aitken, Martin J および Stokes, Stephen、Taylor, Royal Ervin Taylor および Aitken, Martin Jim (編)、Chronometric dating in archaeology、第 1 章、1997 年、Birkhäuser、ISBN 0-306-45715-6、ISBN 978-0-306-45715-9、Google ブックス  
• アンドリュース、ジョン・T.、「氷河期イベントの年代測定と地球規模の気候変動との相関関係」、ノラー、ジェイ・S.、ソワーズ、ジャネット・M.、レティス、ウィリアム・R.（編）、『第四紀地質年代学：方法と応用』、2000年、アメリカ地球物理学連合、ISBN 0-87590-950-7、ISBN 978-0-87590-950-9、  
• 「Concise」、Ogg、James George、Ogg、Gabi、Gradstein FM、The Concise Geologic Time Scale、2008 年、ケンブリッジ大学出版局、2008 年、ISBN 0-521-89849-8、ISBN 978-0-521-89849-2  
• クロニン、トーマス・M.、古気候学：過去と現在の気候変動を理解する、コロンビア大学出版、2010年、ISBN 0-231-14494-6、ISBN 978-0-231-14494-0、Googleブックス  
• ペティット、ポール、ホワイト、マーク (2012)。『イギリスの旧石器時代：更新世世界の端にある人類社会』アビンドン、イギリス：ラウトレッジ。ISBN 978-0-415-67455-3。
• Sowers, Janet M.、「第四紀の地形と堆積物と地球の気候変動との相関関係」、Noller, Jay S.、Sowers, Janet M.、Lettis, William R. (編)、第四紀地質年代学: 方法と応用、2000 年、アメリカ地球物理学連合、ISBN 0-87590-950-7、ISBN 978-0-87590-950-9、  
• Wright, James D.、「海洋安定同位体記録における地球規模の気候変動」、Noller, Jay S.、Sowers, Janet M.、Lettis, William R. (編)、第四紀地質年代学: 方法と応用、2000 年、アメリカ地球物理学連合、ISBN 0-87590-950-7、ISBN 978-0-87590-950-9、Google ブックス^{[永久リンク切れ]}  

• Cohen, KM および Gibbard, PL、「過去 270 万年間の地球規模の年代層序相関表 (2011 年更新版)」、第四紀層序小委員会、国際層序委員会: ケンブリッジ。

• 海洋同位体サブステージ 5e とエミアン間氷期、ニュージャージー州シャクルトン、2003 年
• 65万年間の温室効果ガス濃度、RealClimate、2005年
• 過去 200 万年間の氷河の変動、P Huybers、2007 年
• 海洋同位体ステージ 31 の極地古気候の特徴、リード・シェラー、2007 年
• 海洋同位体ステージ 11 間氷期の海洋強制、Alexander J. Dickson、Christopher J. Beer、Ciara Dempsey、Mark A. Maslin、James A. Bendle、Erin L. McClymont、Richard D. Pancost、2009 年
• 二酸化炭素濃度がこれほど高かったのは1500万年前、アラドナ・トリパティ、2009年
• 米国NCDC
• NASA スペックマップ
• 過去 270 万年間の地球規模の年代層序相関表、v.2010、国際層序委員会