本文最初发布于 The Conversation。
如果回顾一下自19世纪末以来大西洋飓风的历史，可能会觉得飓风的频率正在上升。
2020年是大西洋热带气旋最多的年份，共31个；2021年是第三多的，仅次于2005年。过去十年，发生了近代历史上破坏性最强的大西洋飓风中的六个中的五个。
然后是2022年这样的年份，直到9月下旬，菲奥娜和伊恩才登陆，在此之前没有大型飓风登陆。大西洋飓风季于11月30日结束，本季共有八个飓风和14个命名风暴。这提醒我们，在评估飓风行为趋势时，小样本量可能会产生误导。飓风行为的自然变异性很大，每年甚至每十年都会有所不同，我们需要更长远地回顾历史，才能看清真正的趋势。
幸运的是，飓风留下了可以追溯到数千年前的明显证据。
这两千年的证据表明，大西洋在过去经历过比近年更风暴肆虐的时期。这可不是好消息。它告诉像我这样的海岸海洋学家，我们可能严重低估了未来飓风对加勒比海岛屿和北美海岸的威胁。
飓风留下的自然记录
当飓风靠近陆地时，它的风会掀起强大的海浪和洋流，将粗糙的沙子和砾石卷入沼泽、深海池塘、陷坑和泻湖。
在正常情况下，细沙和落叶、种子等有机物会落入这些区域并沉淀到底部。因此，当粗沙和砾石被冲进来时，就会留下一层明显的沉积层。
想象一下切开一层蛋糕——你能看到每一层糖霜。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，并取出几米的沉积物，即所谓的沉积岩芯，来观察同样的现象。通过研究沉积物中的层次，我们可以看到粗沙何时出现，这表明了飓风造成的极端沿海洪水。
利用这些沉积岩芯，我们得以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代表——包括新英格兰、佛罗里达海湾沿岸、佛罗里达礁岛群和伯利兹——揭示了飓风频率十年到百年尺度的模式。
其他地点的记录，包括来自加拿大、北卡罗来纳州、佛罗里达西北部、密西西比州和波多黎各的记录，分辨率较低，这意味着几乎不可能区分数十年内沉积的单个飓风层。但它们对于确定最强飓风的发生时间非常有信息价值，这些飓风可能对沿海生态系统产生重大影响。
然而，来自巴哈马的记录，具有近乎年度的分辨率，对于了解大西洋盆地的长期情况至关重要。
为什么巴哈马如此重要
由于其地理位置，巴哈马极易受到大型飓风的影响。
在北大西洋，85%的大型飓风形成于西非附近所谓的“主要发展区域”。仅从过去170年的观测飓风轨迹来看，我的分析表明，大约86%影响巴哈马的大型飓风也形成于该区域，这表明巴哈马的频率变异性可能代表了整个盆地。
相当一部分北大西洋风暴也经过或靠近这些岛屿，因此这些记录似乎反映了北大西洋整体飓风频率随时间的变化。
通过将巴哈马的沿海沉积记录与北部地区的记录相结合，我们可以探索海洋表面温度、洋流、全球风场和大气压梯度的变化如何影响区域飓风频率。
随着海面温度的升高，更温暖的水提供了更多的能量，可以助长更强大、更具破坏性的飓风。然而，飓风的频率——它们形成的频率——不一定受到同样方式的影响。
隐藏在蓝洞中的秘密
研究过去飓风活动的最佳地点之一是被称为蓝洞的大型近岸陷坑。
蓝洞因其深邃的蓝色而得名。它们形成于碳酸盐岩溶解形成水下洞穴。最终，洞穴顶部塌陷，留下了陷坑。巴哈马有数千个蓝洞，有些宽度达三分之一英里，深度相当于60层楼高。
它们通常有深的垂直壁，可以捕获沉积物——包括强飓风输送的沙子。幸运的是，深邃的蓝洞底部通常氧气稀少，这减缓了分解，有助于沉积物中的有机物随着时间的推移而保存。
打开沉积岩芯
当我们取出沉积岩芯时，粗砂层通常肉眼可见。但仔细检查可以告诉我们更多关于这些过去的飓风。
我使用X射线测量沉积物密度的变化，X射线荧光分析元素变化，以揭示沉积物来自陆地还是海洋，以及沉积物质地分析，检查颗粒大小。
为了确定每一层的年龄，我们通常使用放射性碳测年法。通过测量岩芯中不同位置发现的贝壳或其他有机物质中的放射性同位素碳-14的含量，我可以创建一个统计模型，预测岩芯中沉积物的年龄。
到目前为止，我和我的同事们已经在巴哈马群岛的蓝洞中发表了五个具有近乎年度细节的古飓风记录。
每个记录都显示了持续数十年甚至数百年的风暴频率显著增加的时期。
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，大巴哈马岛Thatchpoint Blue Hole的记录显示，在1500年至1670年间，每世纪至少有13个2级或以上的飓风。这远远超过了自1850年以来记录的每世纪9个的速率。在同一时期，1500年至1670年，安德罗斯岛的蓝洞（距离阿巴科仅186英里（300公里））记录了过去1500年该地区观察到的最低局部飓风活动水平。
识别大西洋盆地的模式
然而，这些记录共同提供了对广泛区域模式的洞察。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。
虽然海面温度升高提供了更多的能量，可以助长更强大、更具破坏性的飓风，但它们的频率——它们形成的频率——不一定受到同样方式的影响。一些研究预测，未来飓风的总数实际上会减少。
汇编的巴哈马记录显示，在小冰期（约1300年至1850年）期间，北加勒比地区的飓风频率远高于过去100年。
那是一个北大西洋表面海洋温度普遍比今天凉的时期。但这也恰逢西非季风加强。季风可能产生了更多的西非海岸附近的雷暴，这些雷暴充当了飓风的低压种子。
引导气流和垂直风切变也可能随时间影响一个地区的飓风频率。在大多数巴哈马记录中观察到的小冰期活跃期与1500年至1670年美国东海岸飓风袭击的增加同时发生，但与此同时，墨西哥湾、中部巴哈马和南加勒比则是一个更平静的时期。
来自更北部地区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很可能对美国东北部和加拿大沿海等地区产生区域性影响更为重要，在这些地区，较冷的气候条件通常不利于风暴。
对岛屿的警告
我目前正在纽芬兰和墨西哥等地开发沿海风暴活动的记录。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，海平面上升正使这些岛屿面临日益增长的风险，因此即使是较弱的飓风也可能造成破坏性洪水。鉴于风暴预计将更加强烈，任何飓风频率的增加都可能造成毁灭性的影响。
