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科學家提出古氣候的證據：當全球氣溫下降，可能造成高緯度的海水分層（
stratification）現象、並且將二氧化碳留存在深層海水中、使得大氣中的二氧化碳含量
減少，增強全球冷卻效應。
在大約距今3千萬年前（第三紀中期），冰期再次出現。過去的研究指出，造成這次地表
降溫的因素，除了地球的軌道變化、減少地表接收的太陽輻射量之外，大氣中二氧化碳濃
度下降可能帶來加成的效果，一般認為高緯度的海洋在此時扮演著舉足輕重的角色。
海洋中的浮游植物吸收溶解在水中的二氧化碳進行光合作用，藉著生物呼吸作用以及當生
物死亡分解後，二氧化碳會被重新釋放到水層中，只有少部分的生物糞粒或殘骸會沈入深
海，使得二氧化碳轉化為其他形式的碳留存在深海中，增加海洋的總碳量。因此，海洋生
物如同幫浦一樣，將碳從表層海水傳送到深海，再藉著海水的垂直混合作用，將二氧化碳
（也包含一些營養鹽）往上傳送並重返大氣。
科學家認為海水的密度分層會阻斷二氧化碳往上傳送的過程；海水的分層現象主要受溫度
與鹽度控制，低緯度的海洋因表層溫暖的海水而產生分層作用，使密度隨深度增加，造成
海水垂直對流不明顯。至於高緯度的海洋由於表層溫度低、海水對流混合，使得現今高緯
度海洋成為向上輸送二氧化碳的主要管道。
普林斯頓大學的Daniel M. Sigman與同事，找到了支持在距今兩百七十萬年前高緯度海水
分層的證據。他們分析取自北太平洋副極區（Subarctic North Pacific Ocean）與南極
海的ODP(Ocean Drilling Program)鑽井岩心，比較兩處蛋白石質的微體生物化石累積量
（biogenic opal accumulation）及沈積物的氮同位素含量變化（代表營養鹽的多寡）。
結合兩項觀測，科學家認為生物化石累積量的減少，來自於營養鹽的供應量下降，而營養
鹽則受制於海水的分層。科學家認為造成冰河時期高緯度海水分層的原因，主要受到鹽度
的控制：當溫度逼近冰點時，海水密度受到鹽度變化的影響會大於溫度變化。因此，在冰
河時期容易因降水、蒸發多寡及海冰的消長，導致鹽度改變而造成海水分層，結果將使水
層中二氧化碳無法重回大氣，造成大氣中的二氧化碳濃度下降。
Woods Hole海洋研究所的Roger Francois表示，這個研究其實過度簡化造成全球冷卻的因
素，然而他們的確提供一個簡單的機制，並貼切地說明過去的一段氣候變遷。哲學家齊克
果說：「表象如浮標，本質如魚鉤」，我們期待科學家在複雜的古氣候研究中，洞察海洋
在過去氣候變遷扮演的角色，這將有助於預測未來氣候的變化，好讓我們為氣候變化可能
帶來的衝擊做萬全的準備。
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人類之所以偉大，正在於他是一座橋樑而非目的；
人類之所以可愛，正在於他是一段跨越與完成。
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