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海洋同位体ステージ（MIS）、海洋酸素同位体ステージ、または酸素同位体ステージ（OIS ）は、深海コアサンプルから得られた酸素同位体データに基づいて推定される、地球の古気候における温暖期と寒冷期の交互の期間です。現在（スケールではMIS 1）から遡ると、偶数番目のステージは酸素18のレベルが高く、寒冷な氷河期を表し、奇数番目のステージは酸素18の値が低く、温暖な間氷期を表します。データは、掘削された海洋堆積物コア、サプロペル、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と有孔虫（プランクトン）の残骸から得られます。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に基づいて開発され、海洋学者グスタフ・アレニウスが導入した以前のシステムを修正したものです。現在では、 考古学やその他の分野で第四紀（過去260万年）の年代を表すために広く使用されており、古気候学や地球の初期気候の研究のためにその期間の最も完全で最良のデータを提供しています[ 1 ]。これは「他の第四紀の気候記録と相関させる基準」を表しています[ 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、幅広い海洋生物の殻やその他の硬い部分の主要な化学成分である方解石中の酸素18と酸素16同位体の比率は、方解石が形成された当時の水温によって変化するはずだと予測したことに依拠しています[ 3 ] 。
現在までに約600万年前まで遡る100以上のステージが特定されており、その規模は最終的には1500万年前まで遡る可能性がある。特にMIS 5などの一部のステージは、「MIS 5a」のようにサブステージに分けられ、5a、c、eは温暖期、b、dは寒冷期である。また、「ホライズン」（期間ではなくイベント）を参照するための数値システムも使用でき、例えばMIS 5.5はMIS 5eのピークポイントを表し、5.51、5.52などは、さらに詳細なレベルでの記録のピークとトラフを表す。より最近の期間については、ますます精密な時間分解能が開発され続けている。[ 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、カリブ海で掘削を開始し、コアデータの収集を始めた。1967年にはさらに重要な進展があり、ニコラス・シャクルトンは、当時明らかになっていた海洋同位体比の時間的変動は、エミリアーニが考えていたように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あり、氷床が拡大すると、より重い酸素18よりも軽い酸素16同位体を優先的に取り込むと示唆した。[ 5 ]同位体比の周期は、氷期と間氷期の陸上の証拠 と一致することがわかった。その後、一連の段階全体のグラフによって、氷の予期せぬ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。
最近の氷床コアサンプルでは、古代の花粉堆積の研究により、現在の氷河の氷床のサイクルが裏付けられました。現在、いくつかの方法により、さらに詳細な情報が得られるようになっています。新しい年代が発見され、新しい地域が地質学的に調査されるにつれて、段階を命名された期間に一致させる作業が進んでいます。海洋の同位体記録は、陸上の記録よりも完全で詳細であるように見え、鮮新世から更新世にかけての氷河作用のタイムラインを特定することを可能にしました。[ 6 ]現在では、北アメリカの歴史的なローレンタイド氷床などの主要な氷床 の規模の変化が、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、軌道強制のミランコビッチ サイクルの天文学的データ、つまり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、すなわち「軌道理論」とも一致します。実際、第一次世界大戦中に彼が形成したミランコビッチの理論と MIS データがこれほどよく一致したことは、いわゆる10 万年問題など、いくつかの点に問題が残っているにもかかわらず、この理論が広く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 データを裏付けています。[ 8 ]堆積物には堆積残留磁化も付与されるため、地球の地磁気逆転と相関させることができます。古いコア サンプルでは、個々の年ごとの堆積を区別することは通常できないため、年代はコア内の地磁気情報から取得されます。[ 9 ]大気中の二酸化炭素 などのガスの比率に関するその他の情報は、氷床コアの分析によって得られます。
の米国国立科学財団の資金提供を受けたSPECMAPプロジェクトは、酸素同位体記録の標準的な年代記を1つ作成しましたが、他にもいくつかあります。この高解像度の年代記は、複数の同位体記録から導き出され、合成曲線は平滑化され、フィルタリングされ、天文変数の既知のサイクルに合わせて調整されました。複数の同位体プロファイルの使用は、単一の同位体記録に含まれる可能性のある「ノイズ」エラーを排除するために設計されました。 [ 10 ] 1970年代と1980年代に米国政府が資金提供したもう1つ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年前の最終氷期最盛期の地球規模の気候マップを作成するという目的を大部分達成し、研究の一部は、最後の間氷期である約120,000年前の気候にも向けられました。 1970年代までに得られた理論の進歩と大幅に改善されたデータにより、「壮大な総合」が可能となり、1976年にJD Hays、Shackleton、 John Imbrieによって発表された論文「地球の軌道の変動：氷河期のペースメーカー」（ Science誌掲載）。この論文は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関係を扱っている。 [ 11 ]
2010年、国際層序委員会第四紀層序小委員会は他のMIS年代リストを廃止し、更新されたLisiecki & Raymo (2005) LR04底生層序表の使用を開始した。これはLorraine LisieckiとMaureen Raymoによって編集されたものである。[ 12 ]
以下は、最新の MIS の開始日 (MIS 5 のサブステージを除く) です (Lisiecki & Raymo 2005、LR04 底生スタック)。数値は、Lisiecki のウェブサイトからのもので、単位は千年前です。[ 13 ] MIS 5 のサブステージの数値は、境界ではなくサブステージのピークを示しています。
リストは261万4000年前から始まるMIS 104まで続く。
以下は、最新の MIS の開始日をkya (千年前) で示したもので、現在は古いバージョンのシーケンスに基づいています。最初の数値は、Aitken & Stokes が Bassinot et al. (1994) から導出したもので、括弧内の数値はステージ 4 については Martinson et al. による別の推定値、その他については Imbrie et al. (1984) の SPECMAP の数値です。ステージ 1～16 については、SPECMAP の数値はここに示されている数値から 5 kya 以内の誤差です。MIS 21 までのすべての数値は、Aitken & Stokes の表 1.4 から取得されていますが、MIS 5 のサブステージは Wright の表 1.1 から取得されています。[ 17 ]
いくつかの古い段階、百万年前（mya）：[ 18 ]