上一章我们专门探讨了中国南海表层和次表层水的温度和盐度变化。这一章我们把焦点放到南海更深层的水，比如中层水和底层水的性质变化。中国南海和太平洋通过台湾和吕宋岛之间的巴士海峡相连接。该区海岭深度（sill depth）为2500米。现今中国南海的深水由西律宾海的深水由北向南灌入。2500米这个深度以上，其实包含了太平洋2500以上的深层水和中层水。

浮游有孔虫Globorotalia inflata生活在200-450米，是研究南海中层水的良好介质。南海刚好处于南北太平洋交接处。北太平洋现今不能生成深层水，但是在冷期可以形成太平中层水（North Pacific Intermediate Water，NPIW）。所以，在冷期的时候，NPIW可以扩散入侵到中国南海，使得南海中层水降温，盐度也降低。而在暖期，NPIW后撤消失，南大洋热咸的中层水则会占据南海中层水。

而底栖有孔虫则是研究深层水的良好介质，比如Cibicidoides wuellerstorfi。科学家挑选出海洋沉积物中的这些小虫子，研究它们所在表的水团性质。为了追踪水团，我们可用的参数也不少，比如之前提及的eNd以及d¹³C。

研究显示，C. uellerstorfi的d¹³C在暖期的值比冷期要高，尤其在冰消期时，d¹³C会快速上升。影响d¹³C数值的主要有两种因素：全球有机碳库变化和水团变化。前者包括海洋溶解的非有机碳（Dissolved Inorganic Carbon，DIC）、陆地生态圈、以及大陆架沉积物等。这种大型有机碳库的变化会造成全球d¹³C较为统一的变化，这种变化较为平滑。d¹³C还具有一种快速变化，比如对应于YD、Henrich事件等，这些快速变化则大部分由于水团转化造成，因为不同水团的d¹³C差异显著。

此外，由于d¹³C还有沿着洋流路径逐渐变低的趋势。在行进中，海洋表层的有机碳会逐渐掉下来，降低了d¹³C的值。因此，在中国南海研究中，我们也会发现南部钻孔记录的d¹³C要比同时期北部记录低，也证明了南海深水从北向南流动。

南极CDW和AABW的演化与中国南海的深水演化密切相关。当南极冷水加强的时候，会向北运动，侵入印度洋和北太平洋，并进而通过巴士海峡占领南海深水区。这就造成了某些底栖有孔虫的同时性灭绝。其主要原因是水团的改变，通风改变，温度改变，也进而说明深海有孔虫物种对环境的敏感性。比如NHG、MPT、LGM时期，尤其是MPT的冰期，是重要的全球降温时期，此时，这些海域的底栖有孔虫种类和含量都会发生重大变化。

但是，侵入南海的深水团可不止AABW和CPW。在冷期，当北太平洋中层水产生的时候，就会压抑AABW和CDW，从而在侵入南海深水团时占据上风。在印度洋地区则没有这样的竞争。所以，如果我们对比印度洋和南海以及太平洋，就会发现早期NPIW还没出现，而AABW/CDW占主角时，三个地方会有一致性，包括海洋生物演化以及碳酸钙溶解等事件。主要的时期包括3.5Ma、3.2Ma、2.6-2.4Ma、~2.15Ma、1.8-1.7Ma等。此时，南海的浅水和深水来源并不一样，所以，在南海的前部和深部的生物行为不那么一致。但是，当NPIW出现后，情形就发生改变。比如，MPT。在此期间，南海本身被MPIW统一占据，其深水和浅水区的生物行为会较为一致，但是和开阔太平洋以及印度洋区就会明显不同。

在MPT，除了NPIW会加强，AABW/CDW同时期表明会减弱，这主要是由于东南极冰盖扩展收到阻扰。这很容易得到证实，比如，NPIW的eNd值比较高，NPIW的入侵，会使得南海eNd记录明显升高。同时由于北太平洋来的NPIW比较年轻，d¹³C值比较高，这都是识别NPIW的主要特征。

以上都是在讨论底层水和深部中层水。钱部中层水和表层水则而未必符合这个规律。受到南亚岛屿的阻挡，南大洋的水很难进入南海，因此，北太平洋的表层水则可以长驱直入占领南海浅部中层水和表层水。这些水的eNd值都比较高。当底层水被AABW/CDW占领且稳定后，在这个背景下，浅部中层水和和深部中层水的混合就变得不容忽视，于是，尽管南海深层水被AABW/CDW占领，但是较浅中层水的eNd值会慢慢增加。我们需要在南海不同水深来研究eNd的演化，这样才能区分不同会团和混合作用的影响。

提及浅部中层水和表层水，必须提到黑潮（Kuroshio Current，KC），黑潮的分支可以通过巴士海峡进入南海。黑潮是日本暖流，属于北太平洋顺时针暖流的西边界流，具有高温高盐特征。黑潮内含有的杂志较少，光线也因此更多被吸收，较少被反射，因此颜色就偏暗淡，偏黑，黑潮也因此而命名。黑潮厚度在500-1000米，因此，足够影响南海前部的中层水。

南海的海底地形复杂，受到边界条件的控制，湍流发育。湍流造成的水的混合在南海地区分布并不均匀。进一步讲，南海的内部混合会比外海强烈，其动能主要有风力、孤波、内波，这会产生一个中等深度（~1000米）的混合作用。

总的说来，靠近吕宋岛东部地区的混合作用强于西部，南海北部强于南部。造成了东南和西北的两个方向上的混合差别。这种差别在长时间尺度上是否能被记录保存，还需要研究。对比这两个地区浅部中层水的水团混合特征，对解决这一科学问题有帮助。

研究现今巴士海峡的水流进出情况，对于我们理解南海大规模水体交换至关重要。我们切开现今巴士海峡水体，会发现水体剖面具有三明治结构。上层水的流量最大，可以达到5.9Sv，主要贡献来自于黑潮。1500米以下，主要是AABW/CDW的灌入，流量较小，只有0.9Sv。中间这一部分，我们叫它中层水，净流量（表示有流入，也有流出）是流出南海，流量大约为1.4Sv。简单的算法就可以得知，至少有5.4Sv得海水测从南海南部其它出口流出，水量整体保持平衡。

南海深部海水肯定不是死水一潭，否则我们观测到得深海都会是还原环境，这与地质记录不符合。深部海水通过之前所说的上涌作用，内部各种尺度涡的混合等，与中层水发生交换。如果我们俯视中层水，会发现更复杂的行为，在巴士海峡会有进有出，只不过径流量是流出南海。

依据以上模型，我们再思考一下南海的古海洋学记录。在南海东北部的中层水区域，会有两种模式，一种对应较为纯的中层水进入，一种对应于发生过交换的中层水流出。当冷期时，NPIW会强烈地改变南海中层水的性质。深层水相对来说较为稳定，主要是太平洋的深层水灌入。或者NPIW在进入巴士海峡之前，已经和AABW/CDW进行了一定的交换，然后一起进入南海，形成深层水。这些问题听起来道理合理，但是不知道古海洋学的记录能否灵敏到可以检测以上所有问题。