據外媒報導，追蹤洋流的歷史是古海洋學家的工作，如紐約州立大學賓漢姆頓分校地質科學和環境研究系的總統多樣性博士後Adriane Lam。 Lam是”上新世到更新世早期（5-2.5Ma）黑潮延伸體區域的重建揭示了一個動態的海流”這篇論文的主要作者，該文章最近發表在《古海洋學和古氣候學》雜誌上。

研究共同作者包括地質科學和環境研究助理教授Molly Patterson，以及密蘇里大學的Kenneth MacLeod、德克薩斯大學奧斯丁分校的Solveig Schilling、馬薩諸塞大學阿默斯特分校的R. Mark Leckie、英格蘭布裡斯托大學的Andrew Fraass和特拉華大學的Nicholas Venti。

北太平洋的主要西部邊界流，即黑潮延伸體區域，類似於沿北美東海岸流動的灣流。 Lam解釋說，在風的驅動下，邊界流是海洋的「主力軍」，將熱量、鹽分和氣體從赤道海域轉移到中緯度地區。

這種溫暖源於沿赤道聚集在西太平洋的表層水，稱為西太平洋暖池。 黑潮（也稱日本暖流）帶著這些水向北走，經過日本海岸，然後在北緯36度向東走，在那裡它加入了開放的太平洋。 在這一點上，它成為黑潮延伸體區域。

海流和延伸線將大量的熱量和水分從溫暖的水中蒸發到北半球的低層大氣中。 正因為如此，它們説明塑造了日本和北美西海岸的降水模式，以及颱風的路徑。 除了影響天氣之外，黑潮還可能影響氣候，儘管它對千年和百萬年的時間尺度的影響仍不清楚。

黑潮在生態系統和漁業方面也發揮著重要作用。 在西北太平洋，它與親潮（千島寒流）相遇，親潮將極地的冷水帶向南方。 在這兩股洋流交匯的地方，由於冷暖水域的混合，形成了強烈的溫度梯度。 它還創造了一個上升流的區域，隨著洋流向東流動，深海中營養豐富的水域被帶到了海面。

不僅僅是水的混合：生活在各自洋流中的暖水和冷水生物也在生態系統之間的過渡區域流動，這被稱為生態區。 其居民包括幾種魚類和浮遊生物，它們最終為日本多產的漁業提供動力，並構成該國經濟的一個主要部分。

由於它們對生物多樣性、天氣和氣候的影響，瞭解像黑潮這樣的邊界洋流將如何應對氣候變化和大氣中二氧化碳水準的增加是至關重要的。 Lam說，今天，這些洋流的升溫速度比海洋的其他區域快兩到三倍。

海洋模型研究和觀測數據也顯示，黑潮延伸體區域正在向北移動，並增加其運輸能力，但研究人員還不知道這些變化將如何影響生活在那裡的生物體，或當地和區域的天氣和氣候模式。

最近發表的研究是第一個重建250萬到500萬年前的黑潮的研究，這個時期跨越了全球變暖和變冷的時期，以及現在中美洲的一個主要海道的關閉。 觀察海流的遙遠過去可能會回答一些關於其未來的問題。

過去和未來的海洋

在橫跨250萬至530萬年前的更新世，大氣中的二氧化碳濃度接近我們今天面臨的水準：約為350至450ppm。 今天的大氣中的二氧化碳濃度約為415ppm。

Lam說：「個時期的有趣之處在於，大陸的排列與今天相似，這使得上新世成為一個很好的時間段，可以用來類比地球系統將如何應對二氧化碳濃度增加和變暖。 ”

她指出，在陸地方面存在著一些差異。 直到大約250萬年前，北美和南美之間還存在一條水道，使來自太平洋和大西洋的地表水混合在一起。 當中美洲航道關閉時，它可能使黑潮延伸到目前的配置中。

上新世包括一個從300萬年前到330萬年前的時期，被稱為”mid-Piacenzian Warm Period”（mPWP），該時期的二氧化碳水準增加，全球變暖。 一旦這個時期結束，冷卻就恢復了，伴隨著北半球高緯度地區的冰川和海冰的增長。

在最近發表的研究中，研究人員利用曾經生活在黑潮地區表層水域的海洋浮游生物的殼化石的化學特徵，重建了整個黑潮地區。

“我們的數據表明，在上新世間歇性變暖的第一階段，海流變暖並可能將其緯度位置向北轉移。” 她說：「然後它又冷卻下來，也許在一個短暫的全球冷卻期將其位置移回南方。 ”

重建洋流

科學家們使用不同的技術來重建洋流的歷史，這取決於有關的時間尺度。 對於較短的時間尺度，他們依靠觀測數據來觀察洋流的路徑在季節上、每年或每十年的變化。 但是當涉及到氣候變化時，該數據集可能會有所欠缺。

“這就是為什麼利用數百萬年前的沉積記錄，通過深層時間重建西部邊界海流的行為是有用和必要的，”Lam解釋說。 “通過沉積記錄的鏡頭，海流的短期變化被平均化了，所以我們基本上只能恢復表明洋流的長期、較大變化的信號。”

在這項研究中，研究人員使用了從生活在表層海洋的浮遊生物化石中獲得的化學信號，以及從Shatsky海隆（西北太平洋海底的一個位置）獲得的三個深海沉積物核心。 在過去的1.7億年裡，浮遊有孔蟲一直生活在開放的海洋中;它們耐用的外殼，被稱為”測試”，是由碳酸鈣製成的，當它們死亡時，會積聚在洋底。

在之前的一項研究中，計算了後來的化學研究中使用的每個地點的浮遊生物化石的多樣性。 她發現，從1200萬年前到今天，沙茨基海隆最北端的地點的多樣性是最高的。 這一發現表明，由海流創造的生態區已經存在了很長時間–很可能黑潮也是如此。

研究人員不知道在mPWP期間海流是如何變化的，也不知道化學信號在多大程度上受到鹽度和溫度變化的影響。 為了更好地了解情況，Lam和來自紐約州立大學其他學校的同事目前正在進行一項研究，將使用不同的化學方法來回答這些問題。

“海洋受到氣候變化的巨大影響，我們必須思考如何保護海洋和海洋生物。” Lam說：「這對黑潮延伸體區域來說尤其如此，因為這個區域是我們世界海洋中生物多樣性最高的地方。 ”