一般認為這個轉型事件發生在約320萬年前至240萬年前之間。上新世時期前後（~3.2 Ma），全球氣候整體比較溫暖，而進入更新世（2.4 Ma），全球顯著降溫。
這一氣候轉變對應北半球重大冰川開始形成的關鍵時期，在北半球形成大量冰蓋、高緯度冰川、冰蝕地貌。
這一時期的轉變通常與全球氣候和環境的重大變化相關，標誌著地球進入了新的冰期時代。
基本介紹
- 中文名：上新世-更新世轉型
- 外文名：Plio-Pleistocene transition
- 別名：上新世-更新世氣候轉型期
現象描述,北半球冰川形成,CO2含量變化,全球構造變化,天文軌道周期,
現象描述
新生代以來，全球氣候至少經歷了始新世-漸新世轉型、中中新世革命和上新世末期的三次台階式降溫，上新世-更新世轉型是上新世的溫暖氣候向更新世冰期-間冰期氣候轉換的重要時段。在大約2.5 Ma地球從一個以低幅度氣候變化為主要特徵的溫暖地球，轉變為一個主要以北半球冰川作用和大幅度氣候周期為特徵的較冷時期。
上個世紀90年代，科學界通過海洋鑽探計畫和北大西洋深海鑽探計畫，通過豐富的深海沉積記錄，包括深海氧同位素、浮游有孔蟲組合、介形蟲類和冰筏屑等多種指標來解釋北大西洋氣候變化，反映全球氣候在上新世-更新世之交有變冷的顯著趨勢。
北半球冰川形成
上新世-更新世轉型時期，全球氣候變冷的趨勢下，北半球回響最敏感，冰川活動逐漸活躍，北極冰蓋也開始形成。格陵蘭島的冰蓋在中新世晚期就開始形成，並逐漸累積。然而直到3.3 Ma，格陵蘭冰蓋才發生明顯擴張，冰川作用逐漸加劇，並記錄在冰筏碎屑(IRD)記錄中。
北半球的冰筏碎屑（IRD）從3.0 Ma開始逐漸增加，格陵蘭、斯堪的納維亞和北美地區之間的冰蓋同步發展始於2.72-2.75 Ma，反映地球此時已經出現了第一個巨大的大陸冰原。歐亞大陸的最北極大約在2.74 Ma形成冰蓋，北美大陸於2.54 Ma覆蓋大量冰蓋，為顯著冰期。進入更新世後，這些冰原在冰期-間冰期旋迴中反覆增加和縮小。
雖然上新世-更新世氣候轉型在北半球的氣候回響最顯著，然而關於北半球冰川大量形成的形成機制仍然具有大量爭議。巴拿馬地峽的構造閉合(Keigwin, 1982; Maier-Reimer et al., 1990)，青藏高原的隆升(Raymo et a., 1988;Rea et al., 1998)，印度尼西亞海道的關閉(Cane and Molnar, 2001)，溫躍層的淺灘化(Philander and Fedorov, 2003)，軌道斜率調控(Haug and Tiedemann, 1998;Maslin et al., 1998)和北太平洋分層的變化(Haug et al., 1999;Sigman et al., 2004)都被認為是北半球冰川的形成機制。
CO2含量變化
上新世晚期-早更新世二氧化碳濃度下降是全球變冷和北半球大陸冰川作用加劇的最可能原因。用沉積物烯酮和B11多指標分析上新世二氧化碳濃度變化，研究表明，上新世晚期的二氧化碳濃度高於330-450 ppm，而到2.81 Ma時，其CO2濃度值下降到 180-280 ppm 之間，從而允許天文軌道驅動北半球出現冰期。
海洋作為巨大的碳儲庫儲存了 90%以上的無機碳，深海碳儲庫的變化可能主導了碳交換的速率。在晚上新世氣候急劇變冷時期，由於CO2含量的急速下降，地球系統的海洋-大氣-生物圈系統內部種的碳交換速率也發生急劇變化，導致海洋中層和深水環流模式經歷了重組（Billupset al., 1998）：包括熱帶溫躍層和溶躍層的長期變淺（Chaisson and Ravelo, 1997;Ravelo et al., 2004; Wara et al., 2005）以及南半球深水的富營養化（Hodell and Venz-Curtis, 2006）。
上新世暖期的二氧化碳濃度高於工業化前的水平，與現今水平相當，或將在不久的將來（未來幾十年）達到相當的水平。
全球構造變化
在上新世時期發生的兩次重大構造事件，即中美洲（巴拿馬）海道和印尼海道的關閉，導致了如今全球地理構造格局的形成，海洋通道的改變深遠地影響了全球和區域氣候。
有觀點認為巴拿馬海道的關閉影響了熱帶氣候，並為高緯度地區提供了熱量和水分，然而海道關閉的氣候回響實際上比北半球冰川的出現早了100萬年。因此這種觀點仍有爭議。另一方面，印尼海道的構造重組也可能會導致熱帶印度洋溫躍層的冷卻和變淺，這導致了全球溫躍層變淺。
天文軌道周期
北半球冰蓋的形成可能需要二氧化碳濃度和天文強迫的協同作用。一旦大氣中的CO2濃度達到某個閾值，軌道斜率的變化將決定冰川形成的時間。
隨著地軸傾角的減小，高緯度地區由於接收的太陽輻射減少發生冷卻，高低緯之間的太陽輻射梯度增加，這將導致低緯向高緯能量和水汽輸送增強，進而促進冰蓋的增長。另外，由於高緯-低緯的溫度梯度的增強引起沃克環流的增強，通過增加低雲量和表面反照率進而促進北部高緯度冰蓋的擴張，並減少了向北太平洋釋放的熱量，為北半球冰蓋的形成提供了一個正反饋機制。
