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17-14Ma期间，全球气温增加，比现今高约3-4°，称之为中新世气候适宜期（Miocene Climatic Optimum, MCO），随后，在14-13Ma，1Ma之内d¹⁸O增加了差不多千分之一，全球气温下降，南极冰盖快速扩张，这被称之为中中新世气候转型（Mid Miocene Climate Transition，MMCT）。

MMCT不是波动，是地球气候系统的整体改变。MCO和MMCT一起构建了中中新世最为特殊的气候事件，为当今大气CO₂含量过高问题提出了一种可参考的自然模型。

MCO刚好对应着全球性的d¹³C正偏事件—蒙特利事件（Monterey carbon isotope excursion, MCIE），这与哥伦比亚河大规模玄武岩喷发有关（Columbia River Flood Basalt，CRB）。CRB火山喷发从16.7-15.9Ma，启动了MCO。MCIE持续了约3.5Ma。这一时期，全球海洋很多地方都大量沉积有机物，以加利福尼亚蒙特利沉积为代表。MCIE包含六个二级事件，叫做Carbon Maximum（CM1-CM6），由400ka天文轨道信号控制。比如，在16.7Ma，d¹³C开始增加，CaCO₃大量保存，这个事件叫做Carbon Maximum CM1（持续了250kyr）。

在MCIE大趋势上，d¹³C增加了千分之一。这说明，海洋中轻的¹²C被挪走了（比如被埋藏了），重的¹³C更加富集。这暗示着海洋和陆地发生了重大的C库重组事件。同时，在大趋势上，d¹⁸O降低，说明地球整体温度增加。

但是，事情的复杂性在于，在d¹⁸O（变小，天气变热）~d¹³C（变大）的一级趋势上，还叠加了一个相反的高频信号d¹⁸O（变大，天气变冷）~d¹³C（变大，CaCO₃保存增强，¹²C被埋藏）。所以，我们必须要理清楚这两个完全不同的过程是如何发生的。

蒙特利事件对应着大规模的火山喷发，释放出大量的CO₂，当时大气CO2浓度可达470-630ppm，这使得全球气候升温，南极冰盖消融，海平面上升。火山喷发的CO₂，其d¹³C为千分之-5，按道理应该使得整个碳库的d¹³C减小，而不是增加。这说明，大气CO₂浓度增加，一定触发了另外的机制，抵消了火山喷发CO₂的负d¹³C的影响，并进一步把d¹³C往正的方向偏转。

我们考虑如下的可能过程：MCO温度增加，海平面上涨，这使得更多的大陆架被淹没，这些都是埋藏有机碳的好地方，于是¹²C被更多地埋藏，使得d¹³C整体增加。所以，从大趋势上，只要空气中大规模CO₂没有被吸收，这一机制就会存在。也就是天气暖，d¹³C正偏。

但是，在这个大趋势上，天文轨道周期参数还在改变，造成二级的冷暖变化。当天气变冷的时候，南极西风带增强，ACC增强，海底上涌机制造成生物繁盛，通过生物泵把过多的¹²C沉降于深海，于是，就又变成了天气冷的时候，d¹³C正偏。

MCO时期，还不存在北极冰盖。但是400ka周期的碳库变化就已经非常明显，这和南极冰盖密切相关。所以，南大洋的气候对400ka周期的d¹³C变化应该起到主导作用。

在MCO之后，随之而来的是MMCT，全球气温开始下降，期间经历了一系列的二级降温事件。d¹³C也从MCO的高值区降到MCO之前的低值水平。说明，早期火山喷发的过量CO₂经过几百万年的自然循环，已经从大气中被陆地和海洋吸收。南极冰盖也在这次烈火后重生，体积增大，全球气温变得更低。

可见，在没有北极冰盖的情况下，地球系统吸收过量的CO₂需要好几个百万年。其中涉及陆地上的风化机制，通过风化硅酸盐，空气中的CO₂被消耗。此外，早期被淹没的大陆架沉降量很多的有机质。当南极冰盖增长时，这些富含有机质的沉积物因为海冰的发育而被永久保存，不重新参与CO₂循环。

这个过程对我们今天人类社会面临的高CO₂模式有借鉴意义。唯一的区别就是我们有北极冰盖。如果可以类比，要想通过自然过程完全吸收这么多的额外CO₂，可能需要百万年的尺度。

MCO的过程和白垩纪的事件有很多类似之处。区别在于，在白垩纪时期，没有南极冰盖。此外，白垩纪出现了大规模的海底厌氧事件（Oceanic Anoxia Event，OAE），在白垩纪OAE事件期间，海底会沉积大量的有机质，消耗掉氧气，成为缺氧环境，海底生活的生物就遭了殃。

在MCO期间，并没有出现这种OAE事件。但是，在印度洋区已经有苗头显示，在MCO的末期，海底已经开始朝还原方向演化。如果蒙特利事件初始喷发的CO₂再多一些，MCO持续的时间再长些，就很难说MCO时期会不会出现OAE事件了。虽然MCO期间整体上由于温度升高，两极和赤道的温差减小，西风带减弱，ACC也减弱。这其中最大奥妙在于南极冰盖的存在。即使是MCO最最热时期，南极也有AABW生成，这使得大洋尚有一息之气，而不至于全面进入滞缓的状态，大洋整体通风变差，变得和白垩纪大洋一样的下场。

在MCO最热的时期，南极冰盖消融至少60-70%，海陆的温差出现，季风也会形成，这时候，南极洲属于温暖潮湿的环境，降雨代替了降雪。当随后的降温，南极陆地上的冰首先处于面积扩展状态。冰有一个神奇的作用，就是发射阳光，使得陆地接收太阳热量减小。于是，随着冰盖面积增加，南极大陆温度以及附近海水温度降温。但是，当冰盖到达海岸边时，陆地上的冰盖开始已增加厚度为主。这时，由于冰盖整体面积增加缓慢，对日照量的反射作用基本保持恒定，于是我们就会发现，这一地区的温度开始和冰量解耦。在一定程度上，由于冰盖会削弱空中的云量，使得日照量反而会有些增加，造成这一地区的温度变化变得复杂。

在MMCT全球变冷时期，全球降温大约3°，AABW向北扩张，占据了北太平洋大部分海底。同时，赤道东太平洋海水盐度降低，暗示着这一地区的水文变化，降水增多，ITCZ向北移动。赤道东西太平洋之间的温度差高达4°，说明Walker环流体系存在。在赤道印度洋和西太平洋区，海洋SST则降低2°。这说明暖池效应抵消了一定的全球降温影响。MMCT这种大幅度降温，对全球海洋生物物种来说也是个挑战，物种变得丰富。