海洋同位素阶段（缩写为MIS），有时被称为氧同位素阶段（OIS），是我们星球上冷暖交替的年表中发现的片段，至少可以追溯到260万年前。由先驱古气候学家哈罗德·乌里、塞萨尔·埃米利亚尼、约翰·伊姆布里、尼古拉斯·沙克尔顿和其他许多人的连续合作研究而成，错误地利用海洋底部堆积的浮游生物化石（有孔虫）沉积物中的氧同位素平衡来构建我们星球的环境历史。不断变化的氧同位素比率掌握着关于地球表面冰原存在的信息，从而也掌握着行星气候变化的信息。

测量海洋同位素阶段的工作原理

科学家们从世界各地的海底采集沉积物岩芯，然后测量有孔虫方解石壳中氧16与氧18的比率。氧气16优先从海洋中蒸发，其中一些以雪的形式降落在大陆上。因此，当雪和冰川冰形成时，海洋中的氧气会相应地富集。因此，O18/O16比率随时间而变化，主要是作为地球上冰川冰体积的函数。

科学家们认为，地球上冰川冰量变化的原因与使用氧同位素比率作为气候变化指标的证据相符。塞尔维亚地球物理学家和天文学家米卢廷·米兰科维奇（Milutin Milankovic，或米兰科维奇）将地球上冰川变化的主要原因描述为地球绕太阳轨道的偏心率、地轴的倾斜和行星的摆动，使北半球纬度更接近或远离太阳轨道，所有这些都改变了进入地球的太阳辐射的分布。

整理竞争因素

然而，问题是，尽管科学家们已经能够确定全球冰量随时间变化的广泛记录，但海平面上升、温度下降甚至冰量的确切数量，通常无法通过同位素平衡的测量获得，因为这些不同的因素是相互关联的。然而，海平面变化有时可以直接在地质记录中识别出来：例如，在海平面上形成的可数据化洞穴结壳（见Dorale及其同事）。这类额外的证据最终有助于理清相互竞争的因素，从而对过去的温度、海平面或地球上的冰量做出更严格的估计。

地球上的气候变化

下表列出了过去100万年来地球上生命的古年表，包括主要的文化步骤。学者们已经将MIS/OIS清单远远超出了这一范围。

海洋同位素阶段表

来源

爱荷华大学Jeffrey Dorale。

Alexanderson H、Johnsen T和Murray AS。2010用OSL重新测定朝圣者斯塔德（Pilgrimstad）的年代：瑞典中部魏氏山脉（MIS 3）期间气候变暖，冰盖变小？博雷亚斯39（2）：367-376。

北美冰盖动力学和100000年冰川周期的开始〉，《自然》第454卷，R.S.W.van de Wal，《自然》杂志，2008年8月14日。

宾塔尼娅，理查德。“过去百万年的模拟大气温度和全球海平面”，《自然》杂志，2005年9月1日，约翰内斯·奥勒曼斯，罗德里克·S.W·范德瓦尔，第437页。

Dorale JA、Onac BP、Fornós JJ、Ginés J、Ginés A、Tuccimei P和Peate DW。201081000年前马洛卡岛的海平面高度。科学327（5967）：860-863。

霍奇森·达、维莱恩·E、斯奎尔·阿、萨博·K、基利·BJ、桑德斯·KM和维维曼·W·2006。东南极沿海间冰期环境：MIS 1（全新世）和MIS 5e（末次间冰期）湖泊沉积物记录的比较。第四纪科学评论25（1-2）：179-197。

Huang SP、Pollack HN和Shen PY。2008基于钻孔热通量数据、钻孔温度数据和仪器记录的晚第四纪气候重建。地球物理研究35（13）：L13703。

Kaiser J和Lamy F.2010。巴塔哥尼亚冰盖波动与末次冰期南极沙尘变化之间的联系（MIS 4-2）。第四纪科学评论29（11-12）：1464-1471。

Martinson DG、Pisias NG、Hays JD、Imbrie J、Moore Jr TC和Shackleton NJ。1987年代测定和冰河期的轨道理论：高分辨率0-300000年年代地层学的发展。第四纪研究27（1）：1-29。

Suggate RP和Almond PC.2005。新西兰南岛西部末次冰期最大值（LGM）：对全球LGM和MIS 2的影响。第四纪科学评论24（16-17）：1923-1940。