自然档案揭示大西洋风暴随时间推移

大西洋飓风不只是来来去去。他们留下线索，让他们穿越历时数百年或更久的风景。莱斯大学的科学家们正在利用这些自然档案在卫星允许我们实时观察它们之前数百年寻找风暴的迹象。

博士后研究员 Elizabeth Wallace 是一位古气候学家，今年加入了水稻气候科学家 Sylvia Dee 的实验室，目前正在研究揭示大西洋盆地数千年来飓风频率的技术。

古气候飓风数据(或“代理”数据)可以在档案中找到，例如保留短期洪水迹象的树木年轮、蓝洞(海洋洞穴)中的沉积物以及保存沙子被风暴潮冲刷内陆的证据的沿海池塘。这些自然档案让研究人员大致了解飓风何时何地登陆。

在Geophysical Research Letters 上的一篇新论文中，Wallace、Dee 和合著者、麻省理工学院气候科学家 Kerry Emanuel 从过去 1000 年的全球气候模型模拟中提取了数十万个“合成”风暴并检查它们是否被大西洋古飓风代理的庞大网络捕获。

重建过去将帮助科学家了解大西洋飓风随时间的潮起潮落。华莱士和其他人以前的研究表明，不能用一个单一的站点来捕捉过去的风暴，来重建飓风气候变化;然而，代理网络可能有助于完善未来气候变化可能如何影响这些风暴的模型。

“这些古飓风代理使我们能够将风暴重建为过去，我们正在使用它们来弄清楚盆地范围内的风暴活动是如何发生变化的，”弗吉尼亚本地人华莱士说，她在麻省理工学院和伍兹霍尔海洋研究所获得了博士学位。去年的机构，并在 2017 年教授在那里演讲时与 Dee 建立了联系。

“如果我有一个来自佛罗里达州的沉积物核心，它只会捕获袭击佛罗里达州的风暴，”她说。“我想看看我们是否可以使用过去几十年从巴哈马、东海岸和墨西哥湾收集的完整记录来准确重建过去几个世纪的全盆地风暴活动。”

他们建造的合成风暴帮助说明了华莱士已经知道的事情：偏向于加勒比海和墨西哥湾，并且需要沿北美和中美洲东海岸设置更多代理。赖斯团队未来的任务将是完善他们的气候模拟，并向网络添加更多站点，以更好地重建过去的飓风活动。

“特别是，东南部真的没有任何网站，像卡罗来纳州这样的地方，”她说。“这项工作的目标之一是强调科学家下一步应该去哪里进行核心研究。”

华莱士拥有钻取岩心的第一手经验。“在风暴事件期间，你会遇到狂风和巨浪，将沙滩上的沙子带走，基本上只是把它扔回沿海池塘，”她说。“只有在风暴事件期间，这些沙层才会沉积在池塘中，在沉积物核心中，您可以看到它们散布着通常存在的细泥。我们可以确定这些沙层的年代，并知道飓风何时袭击了现场。”

她指出，还没有“密集”的努力来比较沉积物和树木年轮记录。“树木记录仍然是一个不确定的代理，”华莱士说。“我们正在寻找具有降雨特征的树木年轮记录，这些记录与过去 200 年或 300 年的风暴相对应，与同一时间段的沉积物记录相匹配。”

迪伊说，这项工作与她最常研究的古气候模型有着根本的不同。“在这里，我们正在采用气候模型并产生数百个伪热带风暴，”她说。“我们通过制作一个合理的现实版本并将其与我们对可用代理站点的了解相结合来‘玩盖亚’。

迪伊说：“这告诉我们，我们实际上需要从多少个地方获取多少记录才能捕捉到气候信号。” “出去钻取岩心真的很昂贵，这有助于我们确定在哪里钻探的优先级。

“这项研究至关重要，因为我们会加速进入大西洋温度不断升高的气候平均状态，”她说。“了解这些风暴是如何随时间演变的，可以为评估热带气旋是否对气候系统产生影响提供了一个基准。”

Wallace 的 Pan 博士后研究奖学金和莱斯学院奖学金以及 Dee 的海湾研究计划资助支持了这项研究。Dee 是地球、环境和行星科学的助理教授。Emanuel 是 MIT 的 Cecil & Ida Green 大气科学教授和洛伦兹中心的联合主任。

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