我们正在破译古代飓风在海底的痕迹——数千年大西洋风暴的证据对海岸来说并不是好消息

如果回顾 1800 年代末以来大西洋飓风的历史，您会发现飓风频率似乎正在上升。

2020 年有 大多数热带气旋 在大西洋，有 31 个，而 2021 年有 第三高, 2005年后. 。过去十年见证了 六个中的五个 现代历史上最具破坏性的大西洋飓风。

然后像 2022 年这样的一年到来了，直到 菲奥娜 和 伊恩 9月下旬发生袭击。大西洋飓风季节于 11 月 11 日结束。30、有 8 场飓风和 14 场命名风暴. 。这提醒我们，在评估飓风行为趋势时，小样本可能会产生误导。飓风行为每年甚至十年之间都有很大的自然变化，因此我们需要回顾更久远的历史，才能清楚地了解真正的趋势。

幸运的是，飓风留下的证据可以追溯到几千年前。

两千多年来的证据表明，大西洋过去经历过的风暴比我们近年来所见的时期还要多。这可不是什么好消息。它告诉 像我这样的沿海海洋学家 我们可能大大低估了飓风未来对加勒比岛屿和北美海岸构成的威胁。

飓风留下的自然记录

当飓风接近陆地时，它的风会掀起强大的波浪和水流，可以将粗沙和砾石扫入沼泽和深海岸池塘、天坑和泻湖。

在正常情况下，细沙和有机物（如树叶和种子）会落入这些区域并沉降到底部。因此，当粗沙和砾石被冲走时，会留下一层明显的层。

想象一下切开一个夹心蛋糕——你可以看到每一层糖霜。科学家们可以通过将一根长管插入这些沿海沼泽和池塘的底部并在所谓的沉积物核心中拉出几米的沉积物来看到同样的效果。通过研究沉积物层，我们可以看到粗沙何时出现，这表明飓风造成了严重的沿海洪水。

有了这些沉积岩芯，我们就能够记录数千年来大西洋飓风活动的证据。

我们现在有数十个不同地点的飓风活动年表 - 包括 新英格兰, ， 这 佛罗里达湾 海岸, ， 这 佛罗里达群岛 和 伯利兹 – 揭示了十年到一个世纪范围内的飓风频率模式。

其他人，包括来自 大西洋 加拿大, 北卡罗来纳州, 佛罗里达州西北部, 、密西西比州和 波多黎各, ，分辨率较低，这意味着几乎不可能辨别数十年内沉积的各个飓风层。但它们可以为确定最强烈飓风的时间提供丰富的信息，这可能对沿海生态系统产生重大影响。

然而，巴哈马的记录几乎每年都有分辨率，对于了解大西洋盆地的长期状况至关重要。

为什么巴哈马如此重要

由于其地理位置，巴哈马特别容易受到重大飓风的影响。

在北大西洋，85% 的主要飓风是在所谓的“飓风”中形成的。 主要开发区域, ，西非附近。仅观察过去 170 年观测到的飓风路径，我的分析表明，影响巴哈马的主要飓风中约 86% 也在该地区形成，这表明巴哈马的频率变化可能代表了该盆地。

很大一部分北大西洋风暴还 经过或靠近这些岛屿, ，因此这些记录似乎反映了北大西洋飓风总体频率随时间的变化。

通过将巴哈马的沿海沉积物记录与更北地区的记录相结合，我们可以探索海洋表面温度、洋流、全球范围的风型和大气压力梯度的变化如何影响区域飓风频率。

随着海面温度上升，温暖的海水提供更多的能量来提供燃料 更强大和更具破坏性 飓风。然而，飓风的频率——它们形成的频率——不一定会受到同样的影响。

蓝洞中隐藏的秘密

研究过去飓风活动的一些最佳地点是大型近岸天坑，称为蓝洞。

蓝洞因其深蓝色而得名。当碳酸盐岩溶解形成水下洞穴时，它们就形成了。最终，天花板倒塌，留下了天坑。巴哈马有数千个蓝洞，有些宽如 三分之一英里 和深如 60层大楼.

它们往往有很深的垂直墙，可以捕获沉积物——包括沙子 由强飓风运输. 。幸运的是，深蓝洞底部通常几乎没有氧气，这会减缓腐烂速度，有助于随着时间的推移保留沉积物中的有机物。

裂开沉积物核心

当我们取出沉积物岩心时，粗砂层通常肉眼可见。但更仔细的检查可以告诉我们更多关于过去这些飓风的信息。

我使用 X 射线来测量沉积物密度的变化， X射线荧光 检查元素变化，以揭示沉积物是否来自陆地或海洋，以及沉积物结构分析，以检查颗粒大小。

为了计算出每一层的年龄，我们通常使用 放射性碳测年. 。通过测量在岩心不同点发现的贝壳或其他有机物质中碳 14（一种放射性同位素）的含量，我可以创建一个统计模型来预测整个岩心沉积物的年龄。

到目前为止，我和我的同事已经发表了五份古飓风记录，其中包含来自巴哈马群岛上蓝洞的几乎每年的详细信息。

每条记录都显示风暴频率显着增加的时期持续数十年甚至数百年。

记录各不相同，表明单个地点可能无法反映更广泛的区域趋势。

例如， 茅草角蓝洞 巴哈马北部大阿巴科岛上的证据显示，1500 年至 1670 年间，每个世纪至少有 13 次 2 级或以上飓风。这大大超过了自 1850 年以来记录的每世纪九次的比率。在同一时期，1500年至1670年， 安德罗斯岛的蓝洞, 位于阿巴科以南仅 186 英里（300 公里）处，记录了过去 1,500 年来该地区观察到的当地飓风活动的最低水平。

发现大西洋盆地的模式

然而，这些记录综合起来可以让我们一睹广泛的区域模式。它们还让我们对海洋和大气变化影响飓风频率的方式有了新的认识。

虽然海面温度上升提供了更多的能量 更强大和更具破坏性 飓风的频率（形成的频率）不一定会受到同样的影响。一些研究预测未来飓风总数实际上会减少。

汇编的巴哈马记录显示，加勒比海北部地区的飓风频率在 小冰河时代, ，大约在1300年到1850年，比过去的100年要多。

当时北大西洋表面海洋温度为 一般较凉爽 比他们今天. 。但同时也恰逢西非季风增强。季风可能会在非洲西海岸产生更多的雷暴，这就像 飓风低压种子.

随着时间的推移，转向风和垂直风切变也可能影响该地区的飓风频率。大多数巴哈马记录中观察到的小冰河时代活跃期 与增加的情况一致 飓风袭击 沿着美国1500年至1670年间的东海岸，但同时它也是一个 海湾地区的平静时期 墨西哥， 巴哈马中部 和 加勒比南部.

来自更北地点的记录告诉我们更多关于气候的信息。这是因为海洋温度和气候条件的变化对于控制美国东北部等地区的区域影响可能更为重要。以及加拿大大西洋地区，那里的气候条件较凉爽，通常不利于风暴的发生。

对岛屿的警告

我目前正在记录纽芬兰和墨西哥等地的沿海风暴记录。有了这些记录，我们可以更好地预测未来气候变化对风暴活动和沿海洪水的影响。

与此同时，在巴哈马群岛，海平面上升使这些岛屿面临越来越大的风险，因此即使较弱的飓风也可能产生破坏性的洪水。鉴于风暴预计会更加强烈，风暴频率的任何增加都可能产生毁灭性的影响。