The Pleistocene Glacial Cycles and Millennial-Scale Climate Variability

ABSTRACT

The Pleistocene glacial cycles are the most prominent climate variations over the past three million years. They are the climatic response to variations in the incoming solar radiation, insolation, due to the deviations of the Earth's orbital configuration from the perfect Keplerian orbit is caused by the influence of the other planets in the solar system. This climatic response to astronomical forcing is highly non-linear, which is most pronounced expressed in the changing duration of the glacial cycles through the Middle Pleistocene Transition around a million years ago, where the duration of glacial cycles changed from 40 kyr to approximately 100 kyr without any corresponding changes in the astronomical forcing. In the late Pleistocene glaciations, the Northern Hemisphere ice sheets have grown larger than before, causing an increased cooling through the ice-albedo feedback, which makes it harder with increased insolation to cause deglaciation. The cold climate with extended glaciations has also made the climate more unstable, where strong millennial-scale oscillations related to changes in the Atlantic Meridional Overturning Circulation are observed in the paleoclimatic records.

RÉSUMÉ

[Traduit par la rédaction] Les cycles glaciaires du Pléistocène constituent les variations climatiques les plus importantes des trois derniers millions d'années. Ils sont la réponse climatique aux variations du rayonnement solaire entrant, l'insolation, attribuables aux déviations de la configuration orbitale de la Terre par rapport à l'orbite képlérienne parfaite causée par l'influence des autres planètes du système solaire. Cette réponse climatique au forçage astronomique est hautement non linéaire, ce qui s'exprime le plus clairement dans le changement de la durée des cycles glaciaires pendant la transition du Pléistocène moyen, il y a environ un million d'années, où la durée des cycles glaciaires est passée de 40 kyrs à environ 100 kyrs sans aucun changement correspondant dans le forçage astronomique. Au cours des glaciations de la fin du Pléistocène, les calottes glaciaires de l'hémisphère nord se sont agrandies, provoquant un refroidissement accru par le biais de la rétroaction de l'albédo de la glace, qui rend plus difficile la déglaciation en cas d'augmentation de l'insolation. Le climat froid et l'extension des glaciations ont aussi rendu le climat plus instable, où de fortes oscillations à l'échelle millénaire liées aux changements de la circulation méridienne de retournement de l'Atlantique sont observées dans les archives paléoclimatiques.

KEYWORDS:

• glacial cycles
• ice age models
• Milankovitch theory
• millennial-scale climate variability
• ice core records
• dynamical climate models

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

This is TiPES contribution no. 160. The TiPES (Tipping Points in the Earth System) project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement no. 820970.