2020, Vol.40
大约57 Ma前, 地球气候为温暖状态(暖室期), 当时两极没有冰盖; 大约40 Ma前南极间歇性地出现冰盖, 至34 Ma永久性冰盖形成[1]。在上新世中期之前, 北半球高纬地区很少冰盖, 全球气温也比现今高2~3 ℃; 之后, 北半球冰量显著扩大和大陆冰盖扩展, 地球气候逐渐进入冷室状态[2~4]。北半球冰盖扩大开始于3.6 Ma结束于2.4 Ma(图 1), 在这一过程中全球冰量增加了0.4%, 等同于全球平均海平面降低43 m[3]。北半球冰盖扩大是一个缓慢的全球变冷过程[2], 缓慢构造驱动如大洋海道的关闭或者山体的隆升可能是北半球冰盖形成和扩大的根本起因[3]; 3.15 Ma到2.75 Ma, 随着南极冰川的增大, 强烈的极地盐跃层的发展改变了深部洋流, 增强了两半球间的温盐的传输, 也可能是造成北半球冰盖扩大的原因[4]。
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图 1 第四纪冰期旋回气候记录 (a)地球轨道参数[26]:偏心率(100 ka, 蓝色)、岁差(20 ka, 红色)和斜率(41 ka, 绿色); (b)表层海水温度记录:西太平洋暖池中心ODP806站浮游有孔虫Mg/Ca温度[7](蓝色)、南海南部ODP1143站U37k′温度[6](绿色); (c)pCO2:南极冰芯记录[8](紫色)、中国黄土高原古土壤重建记录[19](红色散点); (d)全球底栖有孔虫δ18O堆栈[5](黑色); (e)500 ka来底栖δ18O[5](黑色)、暖池中心表层海水温度[7](蓝色)和南极冰芯pCO2[8](紫色)记录对比图中蓝色横线标识工业时代前大气pCO2 (280 ppm); 灰色底纹指示“中更新世转型”时段(1200~800 ka[18]), 即冰期旋回周期由41 ka(斜率周期)向100 ka(偏心率周期)的过渡(如图 1d下方所示); 图 1e底部T-Ⅰ等标识冰期终止期(Termination)1~5 Fig. 1 Climatic records of Quaternary glacial cycles. (a)Earth's orbital parameters[26]:eccentricity(100 ka, blue), precession(20 ka, red)and obliquity(41 ka, green); (b)Sea surface temperature estimates: planktonic foraminiferal Mg/Ca-temperature from ODP Site 806, center of the western Pacific warm pool[7](blue)and U37k′ based temperature from ODP Site 1143, southern of the South China Sea[6](green); (c)pCO2:Antarctica ice core records[8](purple)and proxy-based reconstruction from bulk paleosols of the Chinese Loess Plateau[19](red scattering dots); (d)Global stacked benthic δ18O records[5](black); (e)Comparison of benthic δ18O[5](black), sea surface temperature in the center of the western Pacific warm pool[7](blue)and Antarctica pCO2[8](purple)records over the past 500 ka. Horizontal dashed blue line marks the pre-industry CO2 level(280 ppm); Gray shading denotes the interval of the 'Mid-Pleistocene Transition'(ca. 1200~800 ka[18])when glacial cycles transited from the period of 41 ka to 100 ka(as shown at the bottom of Panel (d)); T-Ⅰ etc. at the bottom of Panel (e) denote glacial terminations 1~5 |
北半球冰盖扩大后, 地球进入了冰期和间冰期交替出现的气候状态, 即第四纪冰期旋回。在过去800 ka里, 两个相邻冰期的间隔大约为100 ka, 在冰盖、大气CO2和热带表层海水温度以及季风等记录中均有出现[5~12](图 1)。对于冰期发生的机制, 大量的研究将目光聚焦于高纬度地区[5, 13~17]和大气CO2驱动[8~9, 18~21]。然而, 晚第四纪以来在高纬地区古气候记录表现为强烈100 ka周期的背景下, 低纬地区出现许多以20 ka岁差周期为主的古气候记录[10~11, 22~24], 在冰期终止期也存在热带海区表层海水温度超前于冰盖变化的现象[7, 13]。第四纪全球气候变化中, 低纬地区气候过程的作用不应当被忽视[25]。
本文将浅略阐述高纬和CO2对冰期旋回气候驱动中存在的一些解释问题, 尝试从地球表面能量获得和再分配的角度出发, 根据水的特殊属性和在能量再分配过程中起到的重要作用, 凸显低纬地区强烈的水-汽活动特征, 并浅析低纬过程在全球气候变化中的重要性。
1 高纬驱动高纬驱动的大部分研究工作是在由米兰科维奇提出的轨道驱动假说、并经过多年发展后而成体系的米兰科维奇理论。该理论认为第四纪冰期-间冰期旋回的产生是由地球轨道参数(即偏心率、斜率和岁差)变化导致的北半球高纬度地区夏季太阳辐射量周期性的变化, 是引起冰期-间冰期变化的主要因素[27]。随着研究的深入, 米兰科维奇理论逐渐面临着一些无法解释的现象, 包括地质记录中的偏心率周期信号比65°N 6月份太阳辐射量的100 ka偏心率周期滤波强的现象、过去800 ka来进入冰盛期需要90 ka而进入间冰期只需要10 ka、一些低纬地区的气候记录中没有明显的100 ka偏心率周期而以20 ka岁差周期为主、在冰期旋回以41 ka斜率周期为主的早更新世气候记录中缺乏岁差变率、气候记录中的周期如何由41 ka转为100 ka等等, 这些内容在许多文献中均有述及[14, 18, 20, 27~28]。比如, 第四纪冰期旋回中100 ka周期可能并不是由地球轨道偏心率变化而引起的。通常将气候数据中100 ka周期峰值的形状与偏心率或者岁差“封套(envelope)”的形状相类比, 但是它们在线性和非线性模型中却并不相匹配; 相反, 轨道的倾向(inclination)参数却与气候数据的频谱具有很好的匹配性[29]。近年来的研究表明, 由于南极冰量的突然增加, 可能激发了冰期旋回由以41 ka周期为主过渡到以100 ka周期为主[30]; 深层水供给降低表层水淡化, 造成南大洋分层, 从而降低大气CO2浓度, 延长了冰期, 100 ka周期得以出现[31~32]。地球轨道斜率影响季节变化的幅度、改变赤道与极地之间太阳辐射量的梯度。因此, 一般认为斜率对高纬区的影响比较大, 可将冰盖的涨缩作为轨道驱动气候过程的代表。尽管低纬海区的古气候记录中也有存在斜率周期主导的现象, 但仍被认为是与高纬气候具有一定的联系[33]。模拟表明, 斜率驱动的热带气候变化可以在没有高纬度冰盖波动的情形下出现, 低纬度地区古气候记录中的斜率周期信号应当是因斜率变化造成的穿越赤道太阳辐射量的梯度而起, 与米兰科维奇理论的65°N夏季太阳辐射量曲线没有关系[34]。
高纬驱动(包括南北半球)和低纬过程重要性之争在过去几十年来未曾停歇。比如冰期终止期Ⅱ(Termination Ⅱ)时南极Vostok冰芯中封存的大气CO2和南半球的温度同步变化, 但领先于北半球冰盖的消融[35]。过去450 ka以来冰期-间冰期热带太平洋表层海水温度的差异可达3~5 ℃[7](图 1), 且在末次两个冰消期时热带海区表层海水温度的变化与南极气候变化同步, 但早于冰盖的变化[13]。当然, 也有研究结果显示, 冰消期南半球和深海变暖领先CO2增加和热带变暖[36]。无论如何, 热带海区表层海水在冰期-间冰期旋回中3~5 ℃的温差应当会对热量和水汽向高纬地区的输送产生重要影响。北大西洋深层水形成并通过北大西洋径向翻转流向较低纬度的输送是北半球高纬驱动的重要一环, 然而现今的北大西洋经向翻转流的模式可能只于全新世才出现, 在末次盛冰期时北大西洋深层水与现今的是反向流动的[37]。
2 大气CO2驱动在地质历史上, 除了新元古代的“雪球地球”外, 包括第四纪冰期, 显生宙地球曾经出现过4个冰期。另外3个分别为晚侏罗世-早白垩世冰期、晚奥陶世冰期和石炭纪-二叠纪冰期[38]。地质历史上大气CO2浓度的变化被认为是气候变化的主要驱动因子之一, 因此人们对于每一个冰期的研究都将之与大气CO2浓度的变化相关联。模拟研究显示, 大气CO2浓度低于100 ppm时能够激发冰期的产生[39]。比如, 晚石炭CO2浓度为约150~700 ppm, 到二叠纪早期达到了非常低的值, 为100±80 ppm[40], 导致了冰期的出现。有研究表明, 新生代以来当大气CO2浓度降到约750 ppm时南极可以出现冰盖, 降到约280 ppm时北半球开始出现冰盖[21]。
在过去800 ka以来, 大气CO2的含量与地球两极冰盖和全球温度的变化具有密切的协同演化的关系(图 1)。比如, 冰芯中CO2浓度与冰盖消长以及全球气温具有非常一致的变化关系[8~9], 在800 ka以来的每个冰期旋回中, 大气CO2、全球气温和深海温度都率先降低, 主要的冰盖增长出现得稍晚些[15]。并且, 在第四纪冰期旋回中, 大气CO2浓度的降低或者深海碳储库能力的加强, 可能是冰期[41]和古气候记录中100 ka周期[31]形成的原因。当然也有研究显示, 在第四纪冰期旋回由41 ka到100 ka周期的过渡期时, 大气CO2浓度曾出现过峰值, 但在此过渡期的前后却并没有明显的差异[19](图 1c)。
第四纪冰期旋回中大气CO2浓度总体上在180~300 ppm之间[8, 19](图 1)。也就是说, 在工业时代前的650 ka里, 大气CO2浓度几乎没有超过300 ppm。有研究推测, 如果大气CO2不超过240±5 ppm的话, 当前的暖期(间冰期)状态将会在1.5 ka年后结束[42]。美国斯克里普斯海洋研究所Charles David Keeling观测发现CO2浓度已经由1958年的318 ppm上升到目前的411 ppm, 是近800 ka以来CO2浓度最高值。相比较, 冰期时CO2浓度的最低值只有185 ppm[8]。人们估算了工业时代以来消耗的化石燃料向大气中应当排放的CO2量, 发现与从大气中实际观测到的CO2量相比要高得多[43], 也就是一部分CO2从大气中失踪了。最近的研究表明, 自工业革命以来到1990年代中期, 海洋吸收了大约30%的人类排放CO2[43], 很可能是由于海洋中大量的如颗石藻(Coccolithophorides)和有孔虫(Foraminifer)等浮游生物的有机硬体和无机钙质骨骼通过有机碳和碳酸盐“泵”的形式将海水中溶解的CO2埋藏到海底而退出大气循环[44]。
大气CO2对气候的驱动在于其温室效应, 因其与人类活动密切相关而被认为是最重要的温室气体。然而, 大气CO2并不一定是气候变化的主要驱动力, 在显生宙里至少有1/3的时间即是如此, 或者说重建的地质历史时期的大气CO2浓度不可信[38]。比如, 对于晚奥陶世的冰期, 如果没有地球轨道斜率的驱动, 在大气CO2水平是工业时代前(为280 ppm)10倍的情况下冰盖仍可以生长。即便是加入了轨道驱动后, 大气CO2为工业时代前8倍的情形下, 冰盖都可以生长[45]。
3 低纬地区在全球气候系统中的重要性在回顾了高纬和大气CO2驱动后, 我们发现追本溯源于地球上能量的来源和再分配过程, 可能更有助于了解气候变化的细节、过程和反馈。囿于有限的认识, 我们粗略梳理一下成于图 2。人类所能感知的地球表面能量的来源有二:来自外部的太阳辐射和地球内部的热能。来自地球内部的热能实际上仅占地球表面总能量收支的0.03%(https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_internal_heat_budget), 因此可以忽略。在长期平均态下, 大气顶部的能量是平衡的, 从外部(太阳)进来的能量总量与通过红外辐射的释放和阳光反射的方式向外输出的能量总量相等(https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget)。气候驱动是叠加在地球能量平衡之上的波动。当前, 相比向外太空释放的热量, 地球吸收太阳的能量更多。据推断, 这个能量不平衡在2005~2010年时间里为0.58±0.15 W/m2[46]。从太阳吸收能量和向外太空释放热量的暂时不平衡, 会导致地球变暖, 直到能量平衡再建立。在地球能量平衡的背景下, 地球表面能量通过正负反馈的载体和与之相关的过程迁移后进行再分配, 便应当是气候现象。在外部驱动力和内部驱动力的“联合经营”下, 通过相关的过程将能量在地球表面再分配而最终导致气候的变化(图 2)。
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图 2 地球表面能量的来源、保存(损失)和分配过程影响因素思维导图 图中所示加号“+”代表正反馈, 减号“-”代表负反馈 Fig. 2 Diagram of energy on the Earth surface: source, absorption and loss, and influencing factors on its redistribution that ultimately lead to climate change. The symbol of '+' marks positive feedbacks and '-' negative feedbacks |
在图 2所示的所有“正负反馈载体”中, 硫化物气溶胶等的气候驱动比较复杂[46]。气溶胶的主要功能是增加云滴凝结核的数量和增强云层的反射[47], 一方面反射太阳光到外太空(降温效应), 另一方面吸收太阳辐射光(加热效应)而间接地影响气候[46]。目前气溶胶的气候驱动是负反馈的, 推测为-1.6±0.3 W/m2, 主要通过云层变化产生间接的气候驱动[46]。陆地和植被的气候驱动效应为本文欠缺之处, 在此跳过不予追述。大气CO2气候驱动和高纬(冰盖)驱动也已在前有述, 水/汽的重要性因此而得以凸显。
水汽与CO2和甲烷同为温室气体, 且是最有强效的温室气体。但是水的行为基本上不同于其他温室气体, 它在气候系统中不作为直接的辐射驱动力, 而主要扮演着反馈的角色。水汽的这种特性源于大气中水汽的量受控于气温, 而不直接受到人类活动的影响。因此, 水汽的温室效应常常被忽视。作为温室气体, 水汽吸收能量的波长范围更广(图 3), 并且与CO2对能量的吸收在一些波长上具有重叠, 只是水汽不像CO2那样能够吸收12~15 μm波长的能量(https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget)。
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图 3 CO2和水汽吸收能量的波长分布 蓝色峰为水汽, 棕色峰为CO2; 图片来自https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget(NASA, Robert Rohde) Fig. 3 The absorption patterns of water vapor(blue peaks)and CO2(brown peaks)overlap in some wavelengths. Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Earth%27s_energy_budget(NASA, Robert Rohde) |
水以固、液、气三相共存于地球, 并且在三相转换中伴随着能量的转移。尤以气态与液态间的转换能量最大, 是固态和液态间能量转换量的7倍; 前者发生的主要场所为低纬地区, 而后者主要在高纬地区[48]。在地球气候系统中, 除了水汽的温室效应外, 三相态的水不仅是能量迁移的载体, 也是物质(包括盐度)输送的载体。
作为强效的温室气体、热量和盐度输送的载体, 水/汽通过海-气相互作用、大洋环(对)流以及大气环(对)流的过程将温盐信息传送至全球各个角落。相比高纬地区, 低纬地区为水/汽提供了广泛的平台和充分的条件, 比如接收更多的太阳辐射量、具有更为强烈的海-气相互作用、更活跃的大洋和大气环流以及发育的上升流系统等。因此, 低纬地区应当在地球气候系统中扮演着重要的角色。
3.2 低纬地区特征低纬地区是接收太阳辐射量最多的区域。北半球夏季时较高的太阳辐射量出现在大概0°~30°N的区域, 冬季时则为大概0°~30°S的区域[26]。低纬地区最显著的特征是在西太平洋-印度洋海区维持着全球多年平均表层海水温度在28 ℃以上的温暖水体[49], 即西太平洋暖池(亦作“印-太暖池”)(图 4)。印-太暖池是全球水汽活动最强烈的区域, 中、高纬度地区重要的热量和水汽/淡水的来源[50], 也是热能汇聚区以及沃克(Walker)环流和季风环流的辐散中心[51]。暖池的东西向位移不仅改变大气沃克环流的状态影响厄尔尼诺-南方涛动(El Niño -Southern Oscillation, 简称ENSO), 继而改变全球大气环流驱动热带大西洋和印度洋的气候变化[42], 也与季风有着密切的联系[10, 51~52]。太阳一年两次经过低纬地区上空, 由于两半球间或者陆地和海洋之间的经向热力和压力梯度的驱动便产生了季风。现代全球季风的子系统大多数或者大部分范围位于低纬地区[10]。
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图 4
全球表层海水温度分布
(a)1854~2019年平均态; (b)1982~1983年强厄尔尼诺年; (b)2010~2011强拉尼娜年 图示厄尔尼诺发生时, 印度洋-西太平洋暖池的范围在纬向和经向上均扩大; 图片来自https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.noaa.ersst.v5.html Fig. 4 Distribution pattern of global sea surface temperature. (a)Mean state during 1854~2019; (b)1982~1983 El Niño state; (c)2010~2011 La Niña state. This figure indicates that the Indo-Pacific Warm Pool broadened its range on both zonal and meridional ways during happening of El Niño. Source: https://www.esrl.noaa.gov/psd/data/gridded/data.noaa.ersst.v5.html |
低纬地区区别于高纬地区的另一个特征是南北半球信风在赤道附近聚合而形成的降雨带, 即热带辐合带(Intertropical Convergence Zone, 简称ITCZ)。ITCZ是中低纬区最重要的大型气候系统之一, 在南北半球间压力梯度的驱动下呈现季节性的向南半球或北半球迁移的特征, 对中低纬区长、中、短期气候变化影响极大[53~54]。随着ITCZ季节性的经向迁移, 南北半球间的降雨模式呈反相变化[55~57]; 也有证据表明具有同相位变化的特征[58]。
低纬地区除了暖池之外最典型的海洋学特征是全球大洋循环系统在低纬海区的关键部分, 即印尼穿越流。印尼穿越流是连接西太平洋和印度洋上层海水的唯一载体, 调控西太平洋和印度洋间热量和淡水的收支平衡[59~60], 影响着低纬海区的海气交换(如:沃克环流和哈德利(Hadley)环流)及中、高纬度地区的热量和水汽的收支[50, 61]。印尼海道是3个关键的热带大洋海道之一, 现在巴拿马海道和特提斯海道已经关闭。新几内亚的继续向北移动于4~3 Ma导致印尼海道作为太平洋和印度洋之间的深层水通道关闭, 但目前仍然是表层和中层水的通道[62]。印尼海道的关闭将印尼穿越流的主要来源由暖的南太平洋水转变为相对冷的北太平洋水, 改变了印尼穿越流的强度和海水性质[63~64], 结果降低印度洋表层海水温度, 导致非洲东部降水的减少[63]。
总体而言, 在大气过程上, ITCZ的南北移动、季风的冬夏反相位变化、哈德利环流以及沃克环流和ENSO影响着热量和水汽的经向和纬向输送; 在海洋过程上, 印尼穿越流的活动、暖池的波动也将热量和淡水在经向和纬向进行着再分配。因此, 低纬地区不仅是两个半球高纬地区水汽/淡水的重要来源, 也很可能是接收太阳辐射量并向高纬地区中转的主要“集散地”。这些海洋和大气的因素和过程的相互作用和反馈, 便构成了复杂的低纬过程。
3.3 低纬过程:南北半球间中-低纬气候“跷跷板”的支点？如同气候驱动的高低纬之争, 南北两极“跷跷板”(bipolar seesaw)式的变化即冰芯记录中南极与格陵兰反向变暖一样存有争议[65~67], 有因年龄模式差异而起的可能[68]。但对于中-低纬气候记录来说, 由岁差引起的南北半球以赤道为界接收太阳辐射量差异而产生的反向季节性以及ITCZ随着季节的变化在南北半球间的迁移, 也会导致南北半之间气候反向变化的状态[69~71]。在岁差周期上表现为南、北半球接收到的太阳辐射量的季节分配呈现半球间反相位的周期性变化[10~11], 借用南北两极间“跷跷板”式气候变化的术语, 姑且称为南北半球间中-低纬气候变化的类似“跷跷板”模式。尽管不同的记录可能存在年龄模式的偏差, 但总体来说, 来自全球各个季风区的高分辨率古气候记录, 包括洞穴石笋氧同位素、湖泊和海洋沉积层中的陆源输入通量、海洋风驱上升流区的古生产力等, 都显示出季风气候演变的岁差周期性, 且具有南、北半球间反相位的特征[10~11, 72]。同时, 在同一个半球内, 气候记录显示随着纬度的增加而呈现递进的变化趋势。比如在北半球, 植被记录显示纬度越高全新世适宜期开始的时间也就越晚[73]; 相比较, 末次冰消期以来南半球季风最先开始于较低的纬度[74]。诚然, 也并不是所有的证据都支持南北半球间相反的气候变化。Nilsson-Kerr等[67]对冰期终止期Ⅱ时孟加拉湾降水和河流记录研究结果显示, 印度夏季风强化的波动与冰消期南半球的变暖有关, 且变暖首先在南半球出现, 再是热带地区, 最后是北半球, 因此认为印度夏季风是南半球潜热向北传输的通道导致北半球冰消期。再比如, 中国中部石笋记录显示在约16 ka时东亚夏季风显著增强, 与这一时间南极大规模的冰融事件十分吻合, 但在北半球高纬地区却没有相应事件发生的记录[75]。这些情形可能说明, 岁差驱动的半球间气候变化的类似“跷跷板”模式可能只局限于南北半球中-低纬地区。由此, 我们可以想象, 大致以赤道为中心向南北半球扩展的低纬气候过程犹如两半球间气候“跷跷板”的支点一样, 在其南北两翼“气候”此长彼伏, 导致南北半球间反向的气候变化; 而在赤道的一侧气候事件向“跷跷板”的末端逐渐延伸, 因而出现气候事件的发生时间由较低纬度向更高纬度逐渐滞后的现象。此外, 跷跷板支点的作用并不仅仅是起着支撑的作用, 更为重要的作用是作为跷跷板两翼力量对冲的缓冲。
4 结束语地球气候系统驱动因素众多、气候演变过程复杂。随着观测、模拟和古记录重建等探索活动的深入, 有些科学问题可能得以解决, 但有些科学问题却会变得更为复杂, 且相互矛盾的记录也会越来越多。早先的古气候研究多聚焦于北半球高纬地区, 涌现了至今对一些新发现的古气候记录仍能够予以合理解释的依据或理论。大气CO2浓度对气候变化的影响在高纬驱动机制不能解决的方面提供了支援。然而, 这些气候驱动机制难以解释例如低纬地区古气候记录中存在20 ka岁差周期为主的现象, 可能轻视了作为地球表面接受太阳辐射量最多、水/汽活动和相互作用最强烈的低纬地区在全球气候变化中的作用。本文在简略阐述了高纬和CO2气候驱动存在的一些解释难点之后, 追本溯源对地球表面能量分配过程中的正反馈机制进行了简析, 认为水/汽的特殊属性凸显了低纬地区气候过程在全球气候系统中的重要性。本文倾向于低纬过程以水为媒介, 借助水的“温室效应”“能量载体”“物质(盐度)载体”的三重属性, 通过活跃的水(汽)的相变和环流扮演着能量“集散地”的角色, 在南北半球间中-低纬度的气候变化中起到了跷跷板支点的作用。比如, 就ENSO来说, 厄尔尼诺发生时, 暖池中心不简单是向东赤道太平洋移动, 事实上是暖池范围的扩大, 不仅在纬向上, 也在经向上(图 4)。如此庞大暖水体向两个半球较高纬度的扩张, 同时作用于大气环流, 其影响必然是全球性的。当然, 这一点仅是读图而得。至于现今事实是否如此, 在地质历史时期事实又是否如此, 则可能依赖于在精确定年的前提下, 用合适的替代性指标捕捉切实的信号, 在更为广泛的数据基础之上, 在一定的时间尺度内加以讨论。
致谢: 感谢编辑部杨美芳老师和3位匿名评审专家在时间和精力上对稿件的付出, 他们提出的富有建设性的修改建议和意见大大提高了本文的质量。感谢参考文献中的作者开放共享研究数据, 使得我们能够顺利完成这篇文稿。
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Abstract
This article carries brief notes on high-latitude and atmospheric CO2 forcings and the role of low-latitude processes on climate change during Quaternary glacial cycles. It aims to get clues on significance of various factors that influence Earth's climate by investigating properties of energy carriers and process of energy shifting during redistribution of energy on the Earth surface. Among energy carriers, water stands out by its distinctiveness in potent greenhouse effect of water vapor and carrying materials including salinity, besides shifting energy during transforming among water phases. Low-latitudes provides water a vast stage than higher latitudes involving such like receiving much more solar insolation, more intense sea-air exchange and more robust both oceanic and atmospheric circulation and thus shall have its great significance in Earth climate system, possibly as a main 'distributing center' of solar energy to the Earth surface. By investigating proxy records of past ocean and climate, this article proposes that low-latitude processes may act as the fulcrum to the 'seesaw'-like pattern of climate change between mid-to-low latitudes of two hemispheres.