“吹吧，如果有足够的空间的话，吹到你吹起你的风！” -威廉·莎士比亚， 暴风雨 , 1610-1611
O（运行） 1635年8月的一个星期日，来自英国的马瑟一家终于快要到达新大陆了，突然一场猛烈的风暴袭击了这艘船及其船员。 据报道，在距离新英格兰海岸6英里的一组岛屿附近，锚定该船的缆绳断裂，该船及其数十名乘客冲向岩石海岸。 幸运的是，风在最后一分钟转向，将船转向另一个方向，他们的儿子Increase Mather会 稍后写入 .
但其他人就没那么幸运了。 据现在马萨诸塞州波士顿和普利茅斯的殖民地总督称，风暴使其他船只搁浅，掀翻了各式各样的房屋，刮倒了数十万棵树，使海水膨胀了20英尺。 普利茅斯种植园园长说：“（这）真是一场狂风暴雨。” 写的 “这是生活在这些地区的人从未见过的。”
的确， 当代仿真 这表明大殖民地飓风是3.5级风暴，可能是新英格兰东部历史上最强的风暴。 （作为参考，桑迪在美国造成近150人死亡，约650亿美元损失，2012年在纽约地铁区登陆时，从技术上讲，桑迪已不再是飓风。）
科学家们不仅从书面报告中了解到了“大殖民地飓风”的影响，而且奇怪的是，他们还从很久以前的风暴给地貌留下的隐藏的物理印象中了解到这场飓风的影响。
飓风不仅是随机事件，而且可以在不同的年代以波浪形式出现。
伍兹霍尔海洋研究所的飓风科学家杰弗里·唐纳利（Jeffrey Donnelly）和他的同事们在池塘底部发现了风暴几乎摧毁马瑟线的隐蔽证据。 研究人员正在科德角湖床上收集沉积物岩芯。 这个地方被称为盐池，距离海洋约三分之一英里，长期以来一直是泥地。 但在他们的岩芯样品中，他们发现了一层指尖厚的纯海洋沙层，其形成时间大约可以追溯到1635年。 唯一能把这么多海滩材料拉过沙堤和内陆的就是一场真正的大风暴。
岩芯也揭示了其他线索。 尽管书面记录显示1635年的风暴是当时最强的，但挖掘出的样本表明，这并不是该地区唯一的强风暴。 唐纳利找到了证据 10场大风暴 1 在1400年至1675年之间的这一地区，由于今天在如此遥远的北方几乎闻所未闻的大飓风，造成了令人惊讶的死亡人数。 飓风在过去更为频繁，这一事实引发了一个问题，即为什么，以及这些级别的风暴活动是否有一天会再次出现。
这就是为什么像唐纳利这样的研究人员沿着海岸线漫步，挖掘淤泥。 他们希望他们相对较新的科学分支——古气象学（研究旧风暴）能够利用这些久违的风的痕迹来预示古代模式。 模式也可以帮助我们预测未来的天气。
P（P） 气候变化学似乎是一个轻浮的领域，一门不精确的天气科学的深奥分支学科，因为它是由沙粒和泥粒组成的。 但自20世纪90年代诞生以来，它对数百年甚至数千年来的飓风活动产生了重要的见解。 就像科学领域的许多重要发展一样，它是从一个看似简单的问题开始的。
在1989年的一次讲座上，路易斯安那州立大学的科学家Kam biu Liu在解释火山灰层如何标志着古火山的活动时，他的一名学生Miriam Fearn问飓风是否也留下了可检测的痕迹。 这是他以前从未考虑过的一种可能性。
那年夏天，他们在阿拉巴马州海岸附近平静的淡水湖谢尔比湖（Lake Shelby）测试了这个想法。 刘回忆道：“我仍然清楚地记得，当我们从谢尔比湖（Lake Shelby）上取下第一批岩芯时，我们感受到的兴奋，我们在顶部发现了一层明显的砂层，这无疑是1979年飓风弗雷德里克（Frederic）造成的。”。
在接下来的几年里，刘从墨西哥湾沿岸和加勒比海各地采集岩芯。 与此同时，唐纳利和其他人正在世界其他地方生产岩芯，包括美国东北部和巴哈马群岛称为蓝洞的大型海洋洞穴。 几乎所有这些都揭示了一个不可否认的模式：由砂层点缀的普通沉积物——有些很明显，但许多如此微弱，以至于需要仔细分析粒度——这标志着很久以前发生的剧烈风暴的激增。
时间之沙： 为了找到历史上的飓风模式，科学家们采集岩芯样本，以揭示数百年甚至数千年来的沉积模式。 研究这些沙层，他们会寻找意想不到的内陆沙层，这些沙层是由过去的强风暴吹进来的。 照片由I.Noyan Yilmaz/Shutterstock拍摄。 这些古老的保存记录正在生成一幅与仪器记录截然不同的风暴模式图，仪器记录只能追溯到170年前，甚至书面记录也只能追溯到美国的几个世纪。 在更大的气候和天气模式的历史上，这是一个众所周知的视觉链接。
巴哈马群岛西部一个蓝洞中的一个近60英尺长的岩芯 揭示了16次飓风 1850年至2016年 2 -相当于百分之十的飓风，但近三倍于千年一遇的飓风，包括1570-1620年。 “我们已经认为这一地区非常活跃，”海洋地质学家Tyler Winkler说道，他也在伍兹霍尔海洋研究所进行研究。 “但事实上，这一数字在过去曾一度翻了三倍，这一点非常显著，并对该地区对风暴活动的敏感性有着明确的影响。”
这样，古气象学数据可以对一个地区遭受飓风袭击的风险进行真正的长期评估。 这就是为什么再保险公司长期以来对古气象学研究表现出兴趣，甚至资助了刘的一些早期研究。
事实上，事实证明，在大西洋西部的许多地方，飓风经历了剧烈的波动，其频率往往远远超过过去几个世纪的频率。 单独岩芯中的砂层看起来是随机的。 但古气象学家开始发现，数百年或数千年来，不同地点的飓风活动有时会连成一线。 这意味着飓风不仅是随机事件，而且在区域甚至全球气候变化的驱动下，飓风可能会在不同年代以波浪形式出现。 唐纳利说：“这意味着，气候系统完全独立于人类的行为，能够显著调节飓风活动。”。
随着人类继续对地球气候进行失控的实验，科学家们试图解决的重大谜团是为什么以及这对我们意味着什么。
为了找到答案，唐纳利和其他古气象学家正在深入挖掘。
在大西洋盆地周围的一些岩芯中，他们发现大西洋从公元250年左右开始有一段飓风活动加剧的时期，早在欧洲人踏上北美大陆之前。 例如，在公元250年至1150年间，唐纳利的团队 据统计大约有20场大风暴 在盐池岩芯中，大致符合墨西哥湾海岸和加勒比海部分地区其他记录中升高的风暴活动模式。 是什么导致了这场横跨北大西洋的风暴爆发？
由沙层点缀的Mundane沉积物标志着很久以前刮过的剧烈风暴的激增。
唐纳利和其他人认为这可能与这段时间大西洋海面温度升高有关。 那是 尤其是这个案子 三 公元950年至1250年，这段时间被称为中世纪暖期，在此期间，科学家认为太阳辐射的自然上升导致全球平均气温略有上升（与人类燃烧化石燃料造成的升温相比，升温速度较慢，范围也较小）。 研究人员估计，大约在这个时候，海面温度比长期正常值高出约半度。
飓风活动和温度之间的这种相关性很有启发性，因为 气候模型基本一致 人类推动的气候变化将使飓风变得更加强大，因为温暖的海水会为飓风提供更多能量，但对于是否会形成更多风暴，目前还不太确定。
佛罗里达州墨西哥湾大学的古气象学家乔·穆勒（Jo Muller）指出，中世纪暖期的数据增加了现有证据，表明陆地和海洋温度的上升对飓风形成的加剧起到了作用。 温度升高会在大气中产生更多扰动。 她解释说，非洲大陆西海岸（例如，大西洋风暴形成的地方）的极端高温会造成各种扰动，这些扰动会转化为吸风低压系统，这些低压系统会成为飓风的种子，而温暖的海水和潮湿的大气又会进一步加剧飓风。
但温度并不是全部。 飓风形成的另一个因素是风切变，而不是风切变的缺失。 风速和风向的突然变化可能会破坏产生飓风所需的向上气流。 穆勒在谈到风切变时说：“这只会将风暴撕裂。”。 可以想象，中世纪暖期的气候不仅使海水温度升高，而且也使风切变减弱 最近的研究 建议。
古气象学家还探测了地球上温度反向波动时的风暴模式。 1400年左右，地球的气候进入了小冰河时代，这是一个全世界都在降温的时期，可能是火山爆发加剧和/或太阳活动减少导致的，这一时期一直持续到1850年左右。 根据中世纪暖期的研究结果，人们可能预计飓风活动在此期间会减少。 但自相矛盾的是，一些地方的记录，包括北大西洋的一些地点，如盐池，显示出急剧增加。 1 唐纳利说：“中世纪暖期和1400年左右的小冰期之间的过渡对全球热带气旋来说是一件大事。” 北太平洋的一些地点 不知怎的，“它能够戏剧性地重组地球上的飓风活动。”
奇怪的是，在大西洋，这只是美国东北部和 巴哈马群岛 , 4 在大西洋下游，1400年至1675年间有更多飓风登陆，其中包括1635年臭名昭著的殖民飓风。 在墨西哥湾和加勒比海周围，巴哈马群岛以南，1400年左右，飓风强度从高声变为无声。
唯一能把这么多物资拖到内陆的是一场真正的大风暴。
Old Dominion大学的古风暴学家Elizabeth Wallace说，从广义上讲，“新英格兰和巴哈马群岛的记录往往相互匹配，而且它们往往与海湾地区的记录非常不同。”。 这可能暗示，在不一定影响大西洋风暴数量的情况下，主要风暴轨迹在小冰期开始时发生了变化。 华莱士说：“我们试图拼凑起来的一件事就是为什么会这样。”。
梳理这些出乎意料的历史动态有助于解决气候变暖条件下未来风暴转移的难题。 华莱士和她的同事目前正在将沉积物岩心的数据插入计算模型中，以模拟几个世纪前的世界气候，这样他们就可以测试什么样的气候动力学可能会驱动飓风模式。 一个疑似罪魁祸首是被称为百慕大高压的天气系统。
百慕大高压系统通常以大西洋中部为中心。 刘说，气象预报员知道，高压产生的风向风可以决定西行风暴的轨迹，就像一个园丁用水管这样或那样冲洗。 当高压减弱或位于其通常位置的东北方向时，它将在其西部边缘附近掀起风暴，并将其席卷东海岸，袭击巴哈马群岛和美国东部海岸。 当天气变强或偏南时，风暴会向加勒比海和墨西哥湾袭来。 华莱士说，飓风高峰期可能在1400年左右减弱，导致之前向加勒比海和墨西哥湾海岸的飓风袭击巴哈马和新英格兰。
华莱士说，如果科学家能够确定百慕大群岛高压推动了这些模式，如果他们看到其长期位置和强度今天正在发生变化，这将有助于预测我们是否会看到更多或更少的破坏性飓风袭击东海岸。 “如果我们不了解自然气候变化如何影响风暴，那么很难预测叠加在自然变化之上的人为气候变化将如何影响风暴。”
S公司 自几十年前成立以来，古风暴学提供了一度被认为未知的见解：辨别过去的风。 但它给我们的画面仍然有些模糊。
来自沿海地区的沉积物岩芯只记录了登陆风暴； 可能是大西洋的其他主要时期充满了从未触及陆地的飓风。 它们也只记录了强烈的飓风，而不是小风暴或远距离登陆的飓风。 在许多情况下，核心的分辨率是有限的； 它们的年代通常只精确到几十年甚至几百年，这也是为什么科学家也在探索其他方法来研究过去的风暴活动，例如 树木年轮 它显示了大洪水事件的痕迹，并可以提供更准确的年代。
重要的是，沉积物岩芯数量仍然太少，地理范围也太有限。 例如，美国东南部的记录非常缺乏，而太平洋等主要海洋盆地的研究也不够深入。 “良好的古气象学记录的分布仍然不均匀，”刘说。
但将这些短暂但有力的形式的深刻历史记录拼凑在一起是很重要的。 确定影响飓风活动的自然力将有助于为我们这个时代提供更准确的长期预测。 如果像新英格兰这样的地方过去经常成为攻击目标，他们可能会再次遭到袭击。 随着今天人口稠密的海岸线和飓风的加剧，其影响可能比早期殖民者所目睹的更具灾难性。
要做到这一点，还有很多工作要做。 刘目前将这个年轻的领域比作古人类学，生物学家试图从过去数百万年零碎的记录中拼凑出人类进化的故事——这里是股骨，那里是头骨碎片。 古气象学家希望他们的工作能够回答与世界海岸线数亿人的未来相关的重大问题。 答案可能在于被历代风暴吹进来的微小沙粒，等待着科学家们去发现它们。
Katarina Zimmer是目前驻德国的科学与环境记者。
Joseph Vernet/Wikimedia Commons主导绘画
工具书类
1.唐纳利，J.P。， 等。 过去2000年来，气候迫使史无前例的高强度活动。 地球的未来 三 , 49-65 (2015).
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Katarina Zimmer是目前驻德国的科学与环境记者。
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