測量過去與氣候變遷｜古海洋代用指標實驗室

氣候變遷是當代最迫切的挑戰之一，大氣中的二氧化碳濃度日益升高，想要預測地球將如何發展，其科學基礎，深植於對過去氣候的理解。

國立臺灣大學的賀詩琳副教授所領導的古海洋代用指標實驗室 ，透過分析全球海洋沉積物中的線索，揭示地球氣候演化的奧秘。他們的研究不僅以更精確的方法，重建過去海洋的溫度；在預測未來氣候的模型建構上，更是一項關鍵里程碑。

跨越洲際，勾勒氣候──賀教授的學術之旅

來自馬來西亞的賀教授，求學歷程如同她的研究一般橫跨全球。首先在馬來西亞工藝大學主修化學工程，又在日本的北海道大學轉向研究環境科學，進而在德國的Alfred Wegener Institute (AWI) (隸屬於Helmholtz Centre for Polar and Marine Research)與挪威的卑爾根大學專研海洋古氣候。在2018年加入臺大海洋研究所後，她憑藉卓越的多元學術背景，展開對海洋長期變遷的深入探索。 她的團隊致力於探究地球在地質時間尺度中的氣候變化，特別關注約三百萬年前的上新世（當時大氣CO₂濃度，相當於由人類造成的CO₂在本世紀末的預測值）與上一個冰河循環(時間幅度橫跨25000年)。透過從海底提取出的沉積岩心──一根根記錄歷史的泥芯──賀教授與團隊得以重建過去海洋表面溫度與環境變化。 賀教授說明，我們可以藉由分析保存在沉積物中的化學訊息，推估數百萬年前的海洋溫度。

Prof. Ho explains that by analysing chemical signatures preserved in the mud, we can estimate what the ocean temperatures were millions of years ago.

The lab analyses multiple indicators, known as ‘proxies’, to build reconstructions of past environments. For example, they examine diverse microfossils under microscopes, trace molecular biomarkers such as waxy residues from ancient plants blown into the ocean and measure chemical compounds that are sensitive to water temperatures. By considering these independent indicators in combination, the lab can refine the accuracy of reconstructions of past oceans and climate.

Meticulousness and cross-checking are hallmarks of the lab’s philosophy. Traditionally, many studies would analyse a single ‘proxy’ and build a narrative around it, but Prof. Ho wants to be more thorough than that. The team challenges the accuracy of data through studies that use multiple types of evidence, and repeated localised tests. Recently, the lab revealed that although different proxies can validate long-term climate trends, these same proxies may not substantiate shorter term fluctuations. These findings, published in Progress in Earth and Planetary Science, underline the need for reflection and repeated testing to improve climate reconstructions.

古海洋代用指標實驗室的獨特之處，不僅在於其嚴謹的研究方法，也體現在善用臺灣的海洋研究資源。在一項結合臺灣先進海洋研究船與深海遙控載具（ROVs）的計畫中，實驗室展示一項被廣泛使用的溫度代理指標（或稱古溫度計），即使在臺灣西南方甲烷豐富的沉積環境中，依然具有良好準確性。此研究成果刊登於國際權威期刊《Geochimica et Cosmochimica Acta》，顯示臺灣在海洋科學上的成熟發展。 雖然臺灣長期以來在海洋科學領域享有聲譽，古海洋學卻仍屬新興領域，賀教授帶領的實驗室正快速提升臺大在這方面的學術地位。實驗室與日本、法國、德國等國的研究機構合作(合作機構的詳情請見此網站)，不僅參與跨國遠洋調查，也共享實驗設備、定期線上會議、共同指導博士生，既深化科學交流，也落實減碳理念。 這種開放合作的精神，同樣反映在團隊多元的國際成員上。近年來，實驗室成員來自馬來西亞、印度、法國、智利、德國、西班牙、加拿大、葡萄牙、土耳其與臺灣。與德國學術交流總署(DAAD)、國科會外籍高階人才來臺實習試辦專案(IIPP)等國際單位的合作，更為實驗室每年暑期帶來世界各地的實習生，激盪新的想法，也拓展全球連結。

While marine science has long been a prominent and respected field in Taiwan, paleoceanography is relatively new, and the lab is rapidly raising NTU’s international profile in this area. It collaborates with a wide network of institutions in Japan, France, Germany, and many other countries (see more about its partners here). Together, they conduct multi-country expeditions, share laboratory facilities, hold regular virtual meetings, and co-supervise PhD students—activities that both deepen the science and help limit carbon footprints.

展望未來──以過去之鑑，為氣候行動鋪路

國立臺灣大學因致力於推動聯合國永續發展目標（SDGs），被列為全球頂尖大學之一。臺大積極推動高影響力研究，以回應緊迫的地球挑戰，促進國際合作，並培育能夠應對複雜環境議題的下一代科學家。

古海洋代用指標實驗室的研究正是這一使命的具體展現。該實驗室透過重建過去的海洋溫度及其他重要條件（無論是生化或地質方面），產生關鍵的基準數據，進一步完善對氣候模型的理解。這些研究對於制定有效的氣候策略至關重要，並為「氣候行動」（SDG 13）與「水下生命」（SDG 14）作出貢獻。

賀教授期盼實驗室謹慎且跨學科的研究方式，能啟發更多學者重視重建中的不確定性估算，使古氣候資料能更穩健地支撐氣候模型的推演。賀教授說：「我們希望推動一種更穩固、可複製的重建方法。唯有如此，才能真正提升我們對未來的預測能力。」 當被問及想向國際社群傳達什麼訊息時，賀教授微笑著說：「歡迎加入我們，一起讓這個世界變得更好。」

國立臺灣大學國際事務處特別感謝：賀詩琳教授、古海洋代用指標實驗室全體成員。

本文以英文撰寫，作者：Andrew Griff-Owen，中文譯者：劉安家。

攝影：Shota Ambiru、陳若婕與古海洋代用指標實驗室。

Written by: Andrew Griff-Owen.

Photographs by: Shota Ambiru, Krystal Chen & IONTU PaleoProxy Lab.