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为探究热带气旋（TC）频率变化，研究人员分析大蓝洞沉积物，发现其长期增加，受多种因素影响，意义重大。
探秘热带气旋：从大蓝洞沉积物中解读风暴的历史与未来
在地球的气象舞台上，热带气旋（Tropical Cyclone，简称 TC）无疑是最具破坏力的 “演员” 之一。每年，它们裹挟着狂风、暴雨和汹涌的风暴潮登陆，给沿海城市的基础设施带来毁灭性打击，严重威胁着生态系统和人类生命安全。在热带大西洋，TC 通常在飓风主要发展区域（Hurricane Main Development Region，MDR）孕育而生，随后一路 “西行”，影响加勒比海、墨西哥湾等地区。
长期以来，预测 TC 频率一直是气象学界的一大挑战。现有的预测数据主要依赖于 73 年的仪器监测和 173 年的历史文献记录，但这些数据存在诸多局限性，如随机误差、观测偏差和技术误差等，难以准确评估数十年的气候强迫，更无法理解百年至千年时间尺度上影响 TC 频率的气候边界条件。虽然古风暴学研究已经为我们提供了过去 2000 年的一些信息，但仍不足以揭示长期的变化趋势。
为了填补这一空白，来自国外的研究人员将目光投向了位于伯利兹近海的大蓝洞（Great Blue Hole，GBH）。这里的沉积物就像是一本隐藏着风暴历史的 “密码书”，等待着科学家们去解读。研究人员从大蓝洞获取了一根 30 米长的沉积物岩芯，通过对其进行深入研究，试图揭开 TC 频率在过去 5700 年的变化之谜。该研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上。
研究人员在大蓝洞的研究中，运用了多种关键技术方法。首先，通过精确的岩芯采集技术获取沉积物样本，再利用 varve-counting（纹层计数）和 radiocarbon-AMS（放射性碳 - 加速器质谱）测年技术，构建了高精度的年龄模型，确定了沉积物的年代。其次，采用多指标分析方法，结合光学、纹理和地球化学特征，识别与 TC 相关的事件层。例如，通过分析沉积物颜色、粒度、Sr/Ca 比值和灰度变化等，准确判断事件层的存在，进而计算 TC 频率。
大蓝洞的演变历程
研究发现，大蓝洞的沉积物记录可以追溯到 12,091 ± 605 年前，根据其特征可分为三个主要沉积单元。
基底单元 A（12.5 - 7.2 千年前）形成于部分被淹没的陆地天坑环境，当时海平面比现代低得多。这一时期的沉积物主要是有机丰富的碳酸盐，其中的事件层可能由暴雨、滑坡或地震等因素形成，与 TC 关系不大。
单元 B（7.2 - 5.7 千年前）见证了大蓝洞从陆地天坑向海洋蓝洞的转变，随着海平面上升，天坑被完全淹没，周围形成了红树林沼泽和限制海洋环境。这一时期的事件层主要由风暴引起，其中包含了来自边缘礁和红树林的物质。
单元 C（5.7 千年前至今）则完全处于海洋环境，周围的珊瑚礁不断生长，补偿了海平面上升，为 TC 事件层的形成和保存提供了稳定的条件。该单元的事件层主要由反复经过的气旋引起，包含了被冲刷的礁碎屑。
站点敏感性分析
研究人员通过对事件层计数的分析，发现大蓝洞的站点敏感性存在明显变化。在单元 A 的天坑阶段，35 个事件层可能与 TC 无关；单元 B 的限制海洋阶段，85 个事件层虽都与 TC 有关，但受海平面上升影响，记录的敏感性可能存在偏差；而在单元 C 的完全海洋阶段，574 个事件层能够可靠地反映中晚全新世 TC 频率的变化。通过与历史记录对比，研究人员还发现大蓝洞对加勒比海和小安的列斯群岛以东形成的风暴系统的保存潜力为 84%。
长期 TC 频率增加的趋势
在单元 C 沉积期间，即自 5.7 千年前以来，TC 频率呈现出明显的长期增加趋势，同时伴有短期的年代际至百年尺度的变化。这种长期增加趋势与半球尺度的海洋和大气边界条件变化有关，主要是由轨道强迫和太阳变化引起的。在全新世早期，ITCZ（热带辐合带）位于更北的位置，随着时间推移，ITCZ 向南移动，同时北大西洋副热带高压（North Atlantic Subtropical High，NASH）和 MDR 也发生了重新定位，导致热带大西洋海温升高，风暴轨迹南移，进而增加了大蓝洞的 TC 频率。
研究人员还发现，不同地区的 TC 频率变化存在差异。大蓝洞和波多黎各的记录显示出长期增加趋势，而佛罗里达和巴哈马群岛的记录则呈现出相对稳定或下降趋势。这表明大蓝洞记录的长期增加趋势是低纬度地区的区域现象，是由 ITCZ 和 NASH 的持续南移导致的。
短期 TC 频率波动的影响因素
大蓝洞的 TC 频率不仅有长期趋势，还受到多种短期因素的影响。在过去的 1200 年里，TC 频率的短期波动与太阳辐射控制的 MDR 海温异常以及气候现象模式（如太平洋年代际振荡（Interdecadal Pacific Oscillation，IPO）、大西洋多年代际振荡（Atlantic Multidecadal Oscillation，AMO）、厄尔尼诺 - 南方涛动（El Ni?o - Southern Oscillation，ENSO）和北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO））的相位变化密切相关。
例如，在中世纪暖期（Medieval Warm Period），高太阳辐射导致 MDR 海温升高，La Ni?a - 样条件增强，火山活动减少，使得 TC 频率增加；而在小冰期（Little Ice Age），太阳辐射减少，MDR 海温异常为负，NAO 处于强负值，火山活动频繁，非洲东风急流活跃，导致 TC 频率下降。工业时代的全球变暖则导致了现代 TC 频率的急剧上升。
通过对大蓝洞沉积物的研究，研究人员成功揭示了西南加勒比地区过去 5700 年 TC 频率的变化趋势。长期来看，TC 频率的增加主要受 ITCZ 和 NASH 迁移的影响；短期波动则与海温异常和气候现象模式密切相关。这一研究成果为我们理解 TC 的形成和变化机制提供了重要依据，有助于提高对未来 TC 活动的预测能力，为沿海地区的防灾减灾提供科学支持。
同时，研究还发现现代全球变暖对 TC 频率的影响显著。根据预测，到 21 世纪末，西南加勒比地区的 TC 频率可能会达到前所未有的高度。然而，未来 TC 的行为可能会因气候变暖而发生变化，如 TC 可能会向更高纬度迁移，这将对不同地区的 TC 频率产生不同影响。因此，这项研究不仅揭示了过去的风暴历史，还为我们预测未来风暴风险提供了宝贵的参考，对保护沿海生态系统和人类生命财产安全具有重要意义。
