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请再回头看一下图2-3的温度曲线。看看从6 600万年前直到现在的那条粗而平滑的曲线。这条线是以平均50万年为一个时间间隔连接而成，反映了长期的降温趋势。现在，请注意一下叠加在主线上的带有尖峰的折线，那代表着许多时间点的实际气温数据。曲线越向右，气温的波动幅度就越大，这是怎么回事？
为了看清楚这些细节，下面是过去500万年的放大图（见图2-4）。
图2-4 过去500万年的全球温度变化
注：实线是每50万年为一个时间间隔的平均地表温度曲线；竖向折线为实际数据点。请注意在最后的数百万年间，竖向折线的波动幅度越来越大。
资料来源：Kate Baldwih根据Hansen等人2013的数据绘制。
看看这曲线的右端区域过去的200万年间的温度分布。这里还有近80万年的细节放大（见图2-5）。
图2-5 过去80万年的全球温度变化
注：气温下降时是冰原扩展的冰川期；气温峰值出现在冰原收缩时持续时间更短的间冰期。
资料来源：Kate Baldwin根据Hansen等人2013年的数据绘制。
究竟发生了什么？
欢迎进入冰川期。始新世以来的长期降温趋势使地球进入了3亿年里最冷的时期。没错，3亿年。这些高低起伏的尖峰说明，在过去的200万年里，地球在两种非常不同的状态间摇摆。这些温度的循环代表着冰川期和间冰期。
气温下降时是冰川期，巨大的冰原占据了北半球，比如在北美洲，厚厚的冰层覆盖了整个加拿大，冰川最远到达了俄亥俄州南部。气温的峰值出现在持续时间较短的间冰期，此时冰盖有所消融。现在，我们处在一个已经持续了11 700年的间冰期中。
现在还不清楚是什么导致了冰川期的出现。不管是何种诱因，很明显的一点是，大气中二氧化碳的含量从上新世的大约415 ppm的高位，下降到了冰川期开始时（更新世）的约280 ppm。 31 这一新的、更低的二氧化碳含量看起来是一个关键的阈值，这时其他的机制开始启动，比如冰对阳光的反射，从而导致进一步降温。
不过这种降温并不是固定的，而是周期性的。在地球再一次变冷之前，一定有什么因素导致了气温回升。这个因素是太阳，更准确地说，是地球接收的阳光。冰川周期的规律性源自地球轨道及倾斜角度的微小变化，这些变化会影响北半球高纬度地区的光照量。在过去的100万年里，最显著的两个周期分别持续了大约10万年和2.3万年。较长的周期是由于其他大行星导致地球近乎圆形的轨道出现了偏差，这种偏差决定了冰川期和间冰期的更替。较短的周期是由于太阳和月亮引起的地球自转轴的摆动，这种摆动决定了较长冰川周期内冰川期和间冰期的出现。
然而，太阳的辐射并不是温度的主要决定因素。当地球开始变暖时，二氧化碳会从海洋中释放出来，使地球加速升温。而当海洋变冷，它会储存更多的二氧化碳。在过去的80万年里，二氧化碳的含量在180 ppm和280 ppm之间波动，直到最近它已超过了400 ppm，这里就不展开介绍了。 32 结果，空气中的二氧化碳含量水平跟地表温度在长周期里紧密相关。
但是长轨道周期和二氧化碳并不是故事的全部。研究发现，冰川期的气候比任何人所预测的都要动荡。