ทวีปต่าง ๆ ในปัจจุบันอยู่ใกล้ตำแหน่งนี้ตั้งแต่สมัยไพลสโตซีนแล้ว คือ แผ่นธรณีภาคที่เป็นฐานของทวีปต่าง ๆ ไม่น่าจะเคลื่อนเกินกว่า 100 กม. ตั้งแต่จุดเริ่มต้นของสมัยปัจจุบัน

ตามข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ ภูมิอากาศโดยทั่วไปของสมัยไพลสโตซีนอาจกล่าวได้ว่าเป็นเอลนีโญแบบต่อเนื่อง โดยมีลมค้าในมหาสมุทรแปซิฟิกตอนใต้ที่อ่อนกำลังลงหรือกำลังพัดไปทางทิศตะวันออก มีอากาศร้อนที่กำลังลอยขึ้นใกล้กับประเทศเปรู มีน้ำทะเลอุ่นที่กำลังกระจายไปจากมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันตกและจากมหาสมุทรอินเดียไปทางทิศตะวันออก และมีลักษณะของเอลนีโญแบบอื่น ๆ อีก[11]

ธารน้ำแข็ง

ภูมิอากาศสมัยไพลสโตซีนเปลี่ยนไปตามวงจรธารน้ำแข็งที่ขยายใหญ่ลงมาจนถึงละติจูด 40 ในบางที่มีการประเมินว่า ในขณะที่ขยายใหญ่ที่สุด พื้นที่โลกประมาณ 30% จะปกคลุมด้วยน้ำแข็งนอกจากนั้นแล้ว ยังมีชั้นดินเยือกแข็งคงตัว (permafrost) ที่ขยายลงมาทางทิศใต้เริ่มจากที่สุดของธารน้ำแข็งเป็นระยะทางร้อย ๆ กม. ในทวีปอเมริกาเหนือและในยูเรเชีย.อุณหภูมิเฉลี่ยที่เขตติดธารน้ำแข็งก็คือ -6 °Cและที่ติดกับชั้นดินเยือกแข็งคงตัวก็คือ 0 °C

ในยุคที่ธารน้ำแข็งขยายตัว จะมีน้ำเป็นปริมาณมากแข็งจับอยู่กับธารน้ำแข็งของทวีปซึ่งหนาประมาณ 1,500-3,000 เมตร มีผลเป็นการลดระดับน้ำทะเลเป็นอย่างน้อย 100 เมตรทั่วโลก แต่ในระยะช่วงคั่นยุคน้ำแข็งเช่นในปัจจุบัน ฝั่งที่ติดชายทะเลช่วงยุคน้ำแข็งก็จะจมอยู่ใต้น้ำ

ธารน้ำแข็งมีผลทั่วโลกทวีปแอนตาร์กติกามีน้ำแข็งปกคลุมทั่วสมัยไพลสโตซีนและสมัยไพลโอซีนที่มาก่อนเทือกเขาแอนดีสทางใต้ก็มีน้ำแข็งปกคลุ่มทั่วเชื่อมกับปาตาโกเนียมีธารน้ำแข็งในประเทศนิวซีแลนด์และรัฐแทสเมเนียนอกจากนั้นแล้ว ธารน้ำแข็งที่กำลังละลายอยู่ในปัจจุบันที่ยอดเขาเคนยา ยอดเขาคิลิมันจาโร และทิวเขารูเวนโซรี ในแอฟริกาตะวันออกและกลาง ทั้งสามก็ใหญ่กว่านี้และธารน้ำแข็งก็มีอยู่ด้วยในภูเขาประเทศเอธิโอเปีย และทางทิศตะวันตกของเทือกเขาแอตลาส

ส่วนทางซีกโลกเหนือ ธารน้ำแข็งหลายแห่งจับเป็นก้อนเดียวกันอเมริกาเหนือทิศตะวันตกเฉียงเหนือ (North American northwest) ปกคลุมไปด้วยพืดน้ำแข็ง Cordilleranส่วนทิศตะวันออกปกคลุมไปด้วยพืดน้ำแข็ง Laurentideพืดน้ำแข็ง Fenno-Scandian ปกคลุมยุโรปเหนือรวมทั้งสหราชอาณาจักรเทือกเขาแอลป์ปกคลุมด้วยพืดน้ำแข็ง Alpineมีโดมน้ำแข็งทั่วไซบีเรียและไหล่ทวีปอาร์กติกทะเลติดกับทวีปอาร์กติกก็ล้วนแต่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง

ทางทิศใต้พืดน้ำแข็งต่าง ๆ เกิดทะเลสาบขนาดใหญ่มากมายเพราะว่าทางออกของทะเลจับเป็นน้ำแข็ง และอากาศที่เย็นกว่าทำให้เกิดการระเหยช้าเมื่อพืดน้ำแข็ง Laurentide หดตัวลง อเมริกาเหนือตอนกลางทางเหนือกลายเป็นทะเลสาบ Agassiz ทั้งหมดมีแอ่งน้ำเป็นร้อย ๆ ที่ในปัจจุบันแห้งหมดหรือเกือบจะเแห้งแล้ว ที่ล้นไปด้วยน้ำในอเมริกาเหนือทางทิศตะวันตกเช่นมีทะเลสาบที่มี่ชื่อว่า Bonneville ที่ทะเลสาบเกรตซอลต์ในปัจจุบันเป็นส่วนส่วนในยูเรเชีย ก็มีทะเลสาบใหญ่ ๆ ที่เป็นผลจากการละลายของน้ำแข็งแม่น้ำก็ใหญ่กว่า มีน้ำไหลเชี่ยวกว่า และไหลเป็นแบบแม่น้ำประสานสาย (Braided river)ทะเลสาบในแอฟริกาก็เต็มกว่า เพราะว่าน้ำระเหยน้อยกว่าแต่โดยเปรียบเทียบกัน ทะเลทรายก็ใหญ่กว่าและแห้งกว่าด้วยมีฝนตกน้อยกว่าเพราะมีะการระเหยของน้ำทะเลและน้ำอื่น ๆ น้อยกว่า

ในสมัยไพลสโตซีน ประมาณว่าพืดน้ำแข็ง East Antarctic ละลายอย่างน้อยก็ 500 เมตร เทียบกับการละลายเริ่มตั้งแต่ช่วงยุคน้ำแข็งใหญ่สุดครั้งสุดท้าย (Last Glacial Maximum) ที่ละลายเพียงแค่ 50 เมตรเริ่มน่าจะตั้งแต่ 14,000 ปีก่อน[12]

เหตุการณ์สำคัญ

มียุคน้ำแข็งใหญ่ ๆ 11 ยุค และยังมียุคน้ำแข็งน้อย ๆ อีกมากมายในสมัยไพลสโตซีน[13]ยุคน้ำแข็งใหญ่ภาษาอังกฤษเรียกว่า glacial ส่วนช่วงคั่นยุคน้ำแข็งเรียกว่า interglacialแต่ว่าในช่วงยุคน้ำแข็ง ธารน้ำแข็งก็มีทั้งการขยายและการหดตัวแบบย่อย ๆการขยายตัวแบบย่อย ๆ เรียกว่า stadial (ยุคน้ำแข็งน้อย)ส่วนช่วงระหว่างการขยายตัวแบบย่อย ๆ เรียกว่า interstadial (ช่วงคั่นยุคน้ำแข็งน้อย)

เหตุการณ์เหล่านี้จะต่าง ๆ กันขึ้นอยู่กับละติจูด ภูมิประเทศ และภูมิอากาศแต่ยุคน้ำแข็งใหญ่ในที่ต่าง ๆ ก็ยังมีความสัมพันธ์กันโดยทั่วไปดังนั้น ถ้าประวัติยุคน้ำแข็งของที่ที่หนึ่งยังไม่ได้กำหนด ผู้ตรวจสอบอาจจะนำชื่อยุคน้ำแข็งของอีกที่หนึ่งมาใช้แต่โดยทั่วแล้ว เป็นเรื่องไม่ถูกต้องที่จะนำชื่อยุคน้ำแข็งของอีกที่หนึ่งมาใช้ในอีกที่หนึ่ง

ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 20 มีเพียงไม่กี่เขตเท่านั้นที่มีการศึกษาดังนั้นจึงมีชื่อยุคน้ำแข็งที่ใช้เพียงไม่กี่ชื่อแต่ทุกวันนี้ นักธรณีวิทยาของประเทศต่าง ๆ เริ่มเพิ่มความสนใจในการศึกษาเกี่ยวกับวิทยาธารน้ำแข็งสมัยไพลสโตซีนผลที่ได้ก็คือ เริ่มมีชื่อต่าง ๆ เพิ่มขึ้น และจะมีเพิ่มขึ้นอีกต่อไปนอกจากนั้นแล้ว หลักฐานบนดินบางครั้งก็ถูกครอบงำโดยเหตุการณ์ใหญ่ ๆ แม้ว่าจะมีหลักฐานอื่น ๆ ที่ได้จากการศึกษาวงจรของความเปลี่ยนแปลงทางภูมิอากาศ

ชื่อธารน้ำแข็งในตารางต่อไปนี้เป็นชื่อที่ใช้ตามประวัติ แต่เป็นการกำหนดแบบง่าย ๆ ซึ่งวงจรต่าง ๆ ตามภูมิอากาศและภูมิประเทศที่จริง ๆ สลับซับซ้อนยิ่งกว่านี้ และเป็นชื่อที่ไม่ใช้โดยทั่วไปแล้วโดยเปลี่ยนมาใช้การเรียกโดยตัวเลข เพราะความสัมพันธ์ต่าง ๆ ที่พบบ่อยครั้งไม่ค่อยแม่นยำหรือไม่ถูกต้อง และก็ได้มีการยอมรับยุคน้ำแข็งใหญ่อื่น ๆ ยิ่งไปกว่า 4 ยุคที่จะกล่าวดังต่อไปนี้[13][14][15]

คล้ายกับการใช้คำว่า glacial และ interglacial ก็มีการใช้คำว่า pluvial (ช่วงฝนชุก) และ interpluvial (ช่วงฝนน้อย) ด้วย (โดยมาจาก pluvia แปลว่า ฝน)ช่วงฝนชุกก็คือช่วงที่อากาศอบอุ่นกว่าและมีฝนชุกกว่าก่อนหน้านี้ ช่วงฝนชุกเชื่อว่าเป็นเหมือนกับวงจรยุคน้ำแข็งในเขตที่ไม่มีน้ำแข็ง และในบางกรณีก็เป็นอย่างนั้นจริง ๆเพราะว่า ช่วงฝนตกก็เป็นวงจรด้วยและช่วงฝนชุกและช่วงฝนน้อยก็มีอยู่อย่างทั่วไป

แต่จริง ๆ แล้ว ช่วงฝนชุกไม่มีความสัมพันธ์กับยุคน้ำแข็งนอกจากนั้นแล้ว ช่วงฝนชุกในที่ต่าง ๆ ก็ไม่ได้สอดคล้องกันแบบทั่วทั้งโลก ไม่เหมือนกับยุคน้ำแข็งดังนั้น การสอดคล้องเข้ากันในบางที่ความจริงก็เป็นเรื่องบังเอิญเท่านั้นมีเพียงชื่อฝนชุกในที่ไม่กี่เขตเท่านั้นที่มีการกำหนดประกอบพร้อมกับชั้นหิน

วงจร

ผลของปัจจัยต่าง ๆ ต่อเหตุการณ์ที่พื้นผิวโลกมีลักษณะเป็นวงจรรวมทั้งภูมิอากาศ กระแสน้ำมหาสมุทร กระแสลม และอุณหภูมิ เป็นต้นความเป็นวงจรหรือเป็นรูปคลื่นเหล่านี้ มีเหตุจากการเคลื่อนไหวเป็นวงจรแบบต่าง ๆ ของโลก ซึ่งในที่สุดก็จะดึงให้ปัจจัยต่าง ๆ มีความเป็นไปที่สอดคล้องกับตนเองและการเกิดธารน้ำแข็งแบบเป็นวงจรของสมัยไพลสโตซีนก็ได้รับอิทธิพลเช่นเดียวกัน

วงจรมิแลนโกวิช

ธารน้ำแข็งในสมัยไพลสโตซีนเกิดเป็นวงจรของยุคน้ำแข็ง (glacial) สลับช่วงคั่นยุคน้ำแข็ง (interglacial) และยุคน้ำแข็งน้อย (stadial) สลับช่วงคั่นยุคน้ำแข็งน้อย (interstadial)ปัจจัยการทำงานของวงจรภูมิอากาศเชื่อว่าเป็นแบบวงจรมิแลนโกวิช (Milankovitch cycles)ซึ่งเป็นความแตกต่างของการแผ่รังสีดวงทิตย์มาสู่เขตต่าง ๆ ของโลก ที่มีความผันเปลี่ยนอย่างเป็นวงจรเพราะเหตุของวงจรการเคลื่อนย้ายของโลก

แต่ว่า วงจรมิแลนโกวิชไม่ใช่เป็นปัจจัยเดียวที่ทำให้เกิดความแตกต่างในภูมิอากาศ เพราะไม่สามารถอธิบายแนวโน้มระยะยาวของการเย็นลงของภูมิอากาศในช่วง Plio-Pleistocene หรือความต่าง ๆ ของแกนน้ำแข็งกรีนแลนด์ (Greenland Ice Cores) ในช่วงเป็นพัน ๆ ปีได้วงจรมิแลนโกวิชสามารถใช้อธิบายเหตุการณ์เกิดธารน้ำแข็งเป็นคาบ ๆ ที่ 100,000 40,000 และ 20,000 ปีได้ดีซึ่งเข้ากับข้อมูลการเปลี่ยนแปลงทางภูมิอากาศที่พบในแกนน้ำแข็ง (ในไอโซโทปของออกซิเจน)ช่วงคั่นน้ำแข็งที่กำลังเป็นไปในปัจจุบัน (ที่รู้จักกันว่าสมัยโฮโลซีน หรือ Postglacial หรือ Present Interglacial) เทียบกับช่วงคั่นน้ำแข็งครั้งก่อน ซึ่งเริ่มขึ้นเมื่อ 130,000 ปีก่อน (ที่รู้จักกันว่า ช่วงคั่นน้ำแข็ง Eemian) บอกเป็นนัยว่า ยุคน้ำแข็งครั้งต่อไปอาจจะเริ่มอีกประมาณ 3,000 ปี

วงจรอัตราของไอโซโทปออกซิเจน

ในการวิเคราะห์อัตราไอโซโทปของออกซิเจน ความต่าง ๆ ของอัตรามวล 18O ต่อ 16O (ซึ่งเป็นไอโซไทปของออกซิเจน) ที่พบในแคลไซต์ในแกนตัวอย่าง (core sample) ที่ได้ในทะเล วัดโดยใช้สเปกโทรมิเตอร์วัดมวล สามารถใช้วิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงทางอุณหภูมิของน้ำทะเลและโดยปริยาย การเปลี่ยนแปลงของภูมิอากาศโลกโดยน้ำทะเลที่เย็นจะมีผลเป็นอัตรา 18O ที่สูงกว่า

ส่วนเทคนิคที่เพิ่งมี ใช้ตัวอย่างแกนน้ำแข็งแม้ว่าจะมี 18O ที่น้อยกว่าน้ำทะเล แต่หิมะที่ตกลงบนธารน้ำแข็งในแต่ละปีก็ยังมีอัตรา 18O ต่อ 16O ที่ก็ยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเฉลี่ยของแต่ละปีตามหลักฐานที่ว่านี้ โลกมีระยะการเปลี่ยนแปลง 102 ระยะ (Marine isotope stage) เริ่มตั้งแต่ 2.588 ล้านปีก่อนซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของช่วง Gelasian ของสมัยไพลสโตซีนต้นโดยระยะแรก ๆ มักจะตื้น (คือมีการเปลี่ยนแปลงน้อย) และบ่อยครั้งแต่ว่าระยะหลัง ๆ มักจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรงและห่างกันมากกว่า

โดยธรรมเนียมแล้ว ระยะต่าง ๆ จะมีการกำหนดโดยตัวเลขถอยหลังจากสมัยโฮโลซีน เริ่มตั้งแต่ MIS1ยุคน้ำแข็งจะมีตัวเลขคู่ส่วนช่วงคั่นยุคน้ำแข็งจะมีตัวเลขคี่ยุคน้ำแข็งเริ่มที่ MIS2-4 ในช่วง 85,000 - 11,000 ปีก่อน และยุคน้ำแข็งที่หนาวที่สุดก็คือช่วง 2, 6, 12, และ 16ส่วนช่วงคั่นยุคน้ำแข็งที่อุ่นที่สุดก็คือ 1, 5, 9 และ 11