Климатические условия четвертичного периода изучены гораздо подробнее по сравнению с климатом более раннего времени. Из многочисленных работ, посвященных исследованию природных условий и климатов четвертичного периода, следует выделить труды И. П. Герасимова и К. К. Маркова (1939), Дварцбаха (1950; 1968), В. H. Сакса (1953), К. К. Маркова (1955, 1960), Эмилиани (1955 и др.), Юинга и Донна (1956, 1958 и др.), Флинта (Flint, 1957), Цейнер (1959), Л. Б. Рухина (1962), Флена (1963, 1964 и др.), Бутцера (1964), Фейрбриджа (1967), А. А. Величко (1973) и других.
За исключением последнего относительно очень короткого отдела четвертичного периода — голоцена, весь этот период соответствует плейстоцену, на протяжении которого климатические условия были необычными по сравнению с предшествовавшими условиями мезозойской эры и третичного периода, когда термическая зональность была сравнительно слабо выражена. В плейстоцене усилилось похолодание в средних и высоких широтах, что способствовало возникновению крупных континентальных оледенений, которые неоднократно расширялись, достигая средних широт, а затем отступали в высокие широты. Во время развития континентальных оледенений увеличивалась площадь морских льдов, занимавших большие пространства. Число четвертичных оледенений и их датировки известны только приблизительно.
Исследования, проведенные в Альпах в прошлом веке, позволили выделить четыре главных европейских оледенения, названные Гюнц, Миндель, Рисc и Вюрм. В дальнейшем выяснилось, что каждое из этих оледенений распадалось на несколько стадий, в интервалах между которыми ледники отступали. Альпийские оледенения совпадали с развитием ледяного покрова на равнинных территориях Евразии и Северной Америки, который занимал обширные пространства в высоких и умеренных широтах.
По-видимому, периоды развития и отступания ледников занимали меньшую часть общей длительности плейстоцена, более продолжительными были сравнительно теплые межледниковые эпохи, когда ледяной покров на континентах исчезал, сохраняясь только в горных районах и высоких широтах.
Установлено, что наступание и отступание ледников в Европе, Азии и Северной Америке происходило более или менее синхронно, такое же соответствие имело место между ледниковыми эпохами в северном и южном полушариях.
Ледяной покров на континентах в эпохи оледенений перемещался дальше всего в районах с более влажным морским климатом, в сравнительно сухом климате Северной Азии он занимал очень небольшую площадь. При наиболее сильных оледенениях континентальный ледяной покров в северном полушарии доходил в среднем до 57° с. ш., достигая в отдельных районах 40° с. ш. Толщина его на значительной части площади составляла сотни метров, а в ряде областей достигала километра и более.
Несомненно, что при развитии континентальных оледенений граница морских полярных льдов также перемещалась в более низкие широты. Это значительно увеличивало общую площадь постоянного ледяного покрова на нашей планете.
При каждом наступании ледников снеговая линия в горных районах, не охваченных оледенением, спускалась на сотни метров, иногда до километра и более.
Наряду с этим в ледниковые эпохи происходило значительное увеличение площади зоны вечномерзлых почв. Граница вечной мерзлоты при развитии оледенений перемещалась в более низкие широты на расстояния, достигавшие нескольких тысяч километров.
Характерной чертой ледниковых эпох было обусловленное развитием мощных континентальных оледенений снижение уровня Мирового океана до 100—150 м по сравнению с современным уровнем. В теплые межледниковые эпохи уровень океана поднимался до нескольких десятков метров по отношению к его положению в наше время. В соответствии с колебаниями уровня океана его площадь изменялась до нескольких процентов от ее начальной величины. Климат ледниковых эпох характеризовался заметным понижением температуры воздуха во всех районах земного шара. В теплые межледниковые эпохи температуры воздуха была выше современной, хотя изменение температуры по сравнению с нашим временем в этом случае было меньше по абсолютной величине, чем в эпохи оледенений.
Менее ясен вопрос о связанных с оледенением изменениях режима осадков. Имеющиеся данные указывают, что условия увлажнения в различных районах земного шара при оледенениях менялись по-разному. Это свидетельствует об изменении системы атмосферной циркуляции, обусловленном развитием оледенений, которое связано с изменением контрастов температуры между полюсами и экватором.
Наряду с этим в эпохи максимального развития оледенений количество осадков во многих континентальных районах снижалось, что, по- видимому, объяснялось уменьшением испарения в результате понижения температуры и из-за того, что значительная часть поверхности океанов была покрыта льдами.
Следует отметить, что первые континентальные оледенения в высоких широтах, по-видимому, возникли еще в эоцене — миоцене. Центральные части этих оледенений располагались в горных районах.
Развитие больших континентальных оледенений, не связанных с горными системами, является характерной особенностью плейстоцена.
