庫克·派瑞特在“卡特里娜”颶風(fēng)中失去了一切。他過去的家位于美國密西西比州90號高速公路旁,這里是颶風(fēng)從墨西哥灣登陸后經(jīng)常光顧的地方。對當(dāng)?shù)鼐用駚碚f颶風(fēng)并不十分陌生,但是在2005年8月,當(dāng)“卡特里娜”登陸時,誰也沒有料到它會帶來如此重創(chuàng):頃刻間,時速達(dá)270千米的狂風(fēng)和10米高的風(fēng)暴潮將庫克的家變成了一堆“柴火”;新奧爾良積水齊膝,一片汪洋;庫克的一些鄰居更是慘遭不幸,在風(fēng)暴和巨浪中消失得無影無蹤。
庫克非常不愿意離開自己生活已久的地方,他希望能在故土重建家園。但是面對殘破的一切,他茫然若失,不知道自己該做什么、又如何去做,因?yàn)樗姆孔有藿ㄓ陲Z風(fēng)少發(fā)時期,而從此以后,平靜的日子可能一去不復(fù)返——?dú)庀髮W(xué)家警告說,未來可能更糟糕,種種跡象表明人類可能即將進(jìn)入“颶風(fēng)時代”,至少在墨西哥地區(qū)最近幾年中颶風(fēng)會來得更頻繁和猛烈,因?yàn)橐恍┻^去位于海洋中的島嶼都被狂風(fēng)和巨浪“夷為平地”,失去了對狂風(fēng)和巨浪的阻滯作用。那么,地球真的即將步入“颶風(fēng)時代”嗎?
我們生活在颶風(fēng)時代?
2005年是天氣變化非常極端的一年,整個颶風(fēng)季節(jié)給人們留下了極度不安的記憶,氣象預(yù)報(bào)專家甚至將之前為大西洋颶風(fēng)季節(jié)擬定的21個熱帶氣旋的名字用光了,最后6個只好用希臘字母來編號,而且在其中的15個颶風(fēng)中有4個達(dá)到了5級。發(fā)生在2005年8月的“卡特里娜”颶風(fēng)將美國的新奧爾良城變成了一片汪洋,有1800多人在颶風(fēng)中喪生,整個經(jīng)濟(jì)損失超過1000億美元。而這一年登陸的另一個颶風(fēng)“威廉姆”,則是大西洋有記錄以來最強(qiáng)烈的一次颶風(fēng)。
人們注意到,全球颶風(fēng)的發(fā)生似乎越來越頻繁,強(qiáng)度越來越大,給人類造成的損失也越來越嚴(yán)重。面對颶風(fēng)的如此肆虐,氣象學(xué)家將目光集中到了人們極度關(guān)注的全球變暖上。
全球變暖真的是颶風(fēng)頻繁發(fā)生且更具殺傷力的罪魁禍?zhǔn)讍幔?/p>
1996年,美國官方發(fā)布消息說,世界頂級颶風(fēng)專家們一致認(rèn)為,目前還沒有足夠的證據(jù)可以證明,全球變暖造成了大西洋以及世界其他地方的颶風(fēng)變得更加頻繁和強(qiáng)烈,近年來大西洋颶風(fēng)頻繁發(fā)生只是颶風(fēng)自身周期性變化的正常表現(xiàn)。但僅僅過了兩年,包括世界頂級颶風(fēng)專家威廉姆#8226;格瑞和凱利#8226;伊曼紐爾在內(nèi)的氣象學(xué)們就對這個結(jié)論進(jìn)行了一些修正。他們指出,如果大氣中二氧化碳的濃度增加一倍,熱帶風(fēng)暴發(fā)生的頻率和影響范圍不會受到太大影響,但風(fēng)暴的強(qiáng)度可能會有“輕微的變化”——大約增強(qiáng)10%。
然而,這一結(jié)論很快遭到了質(zhì)疑。有專家指出,過去30年來,全球氣候的波動已經(jīng)明顯地而不是“輕微”地改變了颶風(fēng)——不僅颶風(fēng)發(fā)生的頻率增加,而且風(fēng)力更強(qiáng),持續(xù)時間變長,降雨量增大,運(yùn)動軌跡也更加變化多端難以預(yù)測。
全球颶風(fēng)專家的觀點(diǎn)形成了對立的兩大派。那么,誰是正確的呢?
颶風(fēng)是如何發(fā)生的?
多年統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,每年在全球范圍生成的熱帶風(fēng)暴大約有85個,其中2/3最終能發(fā)展成為颶風(fēng)?!?5”這個數(shù)據(jù)通常不會有太大變化,但是它們在全球的分配可能年年不同,一般情況是,如果大西洋颶風(fēng)頻繁,太平洋就會相對平靜。比如,發(fā)生“卡特里娜”颶風(fēng)的2005年,活動于大西洋的熱帶風(fēng)暴高達(dá)25個,而太平洋在這一年則顯得平靜很多??傮w來講,全球颶風(fēng)的“主戰(zhàn)場”在西北太平洋,大約有1/3的颶風(fēng)(在西北太平洋則稱為臺風(fēng))都發(fā)生在那里。2004年,僅日本就遭遇了10個臺風(fēng)的襲擊,這是登陸日本的臺風(fēng)多年平均數(shù)的3倍。
為了深入了解颶風(fēng)特性,讓我們來看一看颶風(fēng)的生成過程。
颶風(fēng)的“前生”是熱帶氣旋,它最初是由一連串雷暴聚合而成的。我們知道,雷暴生成的必需條件是有大量的熱量和潮濕的空氣,以及最小的風(fēng)切變。風(fēng)切變是指海(陸)面和高空的風(fēng)速差,大的風(fēng)切變就像兩只上下用力不同的手,能將颶風(fēng)扯散。因此,海洋上的雷暴往往生成于受陽光曝曬強(qiáng)烈、有大量暖濕上升氣流的熱帶海域。暖濕空氣上升到高空與冷空氣遭遇,水蒸氣發(fā)生凝結(jié)并釋放出大量的熱量——為空氣的進(jìn)一步加熱提供了源源不斷的能量,使空氣能夠一路攀升達(dá)到很高的高度。
當(dāng)雷暴的數(shù)量足夠多且彼此靠近時,它們就有機(jī)會融合生成一個被颶風(fēng)專家稱為“濕空氣柱”的聚合體,龐大臃腫的濕空氣柱能從洋面一直向上擴(kuò)展到平流層邊界。此時,位于濕空氣柱底部的低氣壓系統(tǒng)就像一個超級吸塵器,一邊快速地掠過海面,一邊從下層吸入更多的暖濕空氣,新補(bǔ)充的暖濕空氣如同注入的新鮮血液一樣,繼續(xù)以水汽凝結(jié)的方式釋放更多能量,源源不斷供給的熱量最終為催生颶風(fēng)提供了重要的條件。這時,如果低氣壓進(jìn)一步加深,并越過赤道南北緯度4度這個臨界線,在科里奧利力的作用下,氣柱開始旋轉(zhuǎn)。如果條件配合恰當(dāng),熱帶氣旋就能獲得足夠的能量,迅速地從一個低氣壓成長為風(fēng)暴;風(fēng)速繼續(xù)增加,達(dá)每小時117千米以上時,一個龐大的“能量怪物”——颶風(fēng)就誕生了。此時,颶風(fēng)已經(jīng)擁有不可思議的能量——平均一天能釋放出超過107萬億焦?fàn)柕哪芰?,相?dāng)于100萬個廣島原子彈爆炸產(chǎn)生的能量。所幸的是,絕大部分能量都被颶風(fēng)自己消耗在了氣流的向上而不是向前推進(jìn)。
颶風(fēng)產(chǎn)生的條件
研究表明,只有在洋面溫度超過26℃時,濕空氣柱才能形成。比如,“卡特里娜”颶風(fēng)以最高等級5級的洶洶氣勢掠過墨西哥灣時,海洋監(jiān)測器探測到的洋面溫度高達(dá)30℃。而現(xiàn)在,由于全球變暖有可能使更大面積的洋面溫度超過26℃。如此看來,全球變暖的確可能使颶風(fēng)的情況變得更加糟糕。
但是,要下這樣的結(jié)論并非如此簡單。颶風(fēng)學(xué)創(chuàng)始人威廉姆#8226;格瑞早就指出:在特定海域,只有與颶風(fēng)相關(guān)的各種大氣條件達(dá)到某種微妙的平衡時,颶風(fēng)才能生成。其中一個條件就是洋面溫度與近洋面氣溫的差異,這是促使空氣產(chǎn)生對流,形成颶風(fēng)初級階段——雷暴云體所必需的。但是,在全球變暖帶來洋面平均溫度升高的同時,如果洋面上氣溫與洋面溫度的差值未能達(dá)到臨界點(diǎn),或者洋面溫度未能上升得更高,颶風(fēng)生成也是不可能的。
格瑞還指出,全球變暖也不會造成颶風(fēng)發(fā)源地?cái)U(kuò)大。我們知道,颶風(fēng)的“故鄉(xiāng)”是位于赤道附近被稱為“熱帶輻合帶”的海域。熱帶輻合帶位于北半球東北信風(fēng)與南半球東南信風(fēng)相遇地帶,由于風(fēng)向相互抵消,在這里風(fēng)速很小甚至無風(fēng)。另外,隨著季節(jié)的變化,熱帶輻合帶的位置會在赤道附近移動。由于東北信風(fēng)和東南信風(fēng)在赤道附近的熱帶輻合帶內(nèi)相遇,氣流被迫上升,因此在熱帶輻合帶內(nèi)的氣流上升區(qū)就可能生成雷暴。另外,在某一特定區(qū)域有空氣上升,其周圍就有空氣下沉。因此,在赤道以北或以南大約20個緯度的海區(qū),氣流呈下沉狀態(tài),阻斷了上升氣流帶來的源源熱量,使風(fēng)暴無法形成。因此,赤道以南或以北大約20個緯度的海域,是熱帶風(fēng)暴生成最南或最北的位置。所以,格瑞認(rèn)為,即使全球變暖造成海水溫度上升,但溫暖的海洋或許只是扮演了“搬運(yùn)工”的角色——當(dāng)颶風(fēng)在赤道附近生成后,將其“搬運(yùn)”到更遠(yuǎn)的位置。更重要的是,即使生成颶風(fēng)的眾多條件都“萬事俱備”,如果沒有特定的熱帶擾動,熱帶氣旋仍然無法壯大成為颶風(fēng)。因此,絕大多數(shù)熱帶風(fēng)暴都在有機(jī)會成長為真正的颶風(fēng)之前夭折了。
看來,全球變暖是否導(dǎo)致更多的颶風(fēng),還與觸發(fā)颶風(fēng)生成的條件有關(guān)。人們只有掌控了這些條件,才有可能將颶風(fēng)扼殺在初生階段,但是現(xiàn)在這段路還很漫長。
我們能夠扼制颶風(fēng)嗎?
從理論上講,科學(xué)家已經(jīng)尋求到了兩種扼制颶風(fēng)的方法。
第一種方法是切斷颶風(fēng)的能源供給——來自溫暖洋面的暖濕空氣。這種方法的原理十分簡單。從颶風(fēng)登陸的過程中可以看到:颶風(fēng)登陸后,由于失去了暖濕空氣的不斷補(bǔ)充,也就失去了能量來源,風(fēng)力和移動速度會很快減小。那么,我們可以想象讓這一過程在海上發(fā)生:在風(fēng)暴生成之初,給溫暖的海域注入更冷的水流以減少颶風(fēng)能量的供給,將其扼殺在生命之初。
反過來,這意味著只有當(dāng)海洋的暖水層深達(dá)數(shù)十米時,才能保證颶風(fēng)的能量需求?!翱ㄌ乩锬取憋Z風(fēng)橫掃墨西哥灣的原動力,就是催生它的那片海域,據(jù)測定當(dāng)時的暖水層深達(dá)100米以上?,F(xiàn)在,全球變暖的海洋效應(yīng)似乎已經(jīng)很明確:海水變暖正在向更深的海域擴(kuò)展,為颶風(fēng)的生成提供了更理想的條件。
第二種方法是在風(fēng)暴生成的初期注入干空氣。這時,哪怕相當(dāng)少量的干氣流的介入,都有可能瓦解濕空氣柱——阻止雷暴的形成或者破壞掉其上升的頂部。
有氣象模式表明,全球變暖可以使高層大氣的風(fēng)速增加,那么,加大的風(fēng)速可以使更多的干氣流介入颶風(fēng),將其瓦解。
于是,令人迷惑的問題出現(xiàn)了:全球變暖似乎帶來了相反的效果:一方面使海水升溫,為颶風(fēng)生成創(chuàng)造了條件;另一方面又使高層大氣風(fēng)速加大,干擾了颶風(fēng)的生成。
面對眾多的不確定性和矛盾,有氣象學(xué)家甚至悲觀地說,如果我們能夠回答為什么每年全球生成的熱帶氣旋是85個而不是50個或200個這個看似簡單的問題,我們就可能更多地了解全球變暖對颶風(fēng)的影響。
厄爾尼諾是雙面魔
大西洋颶風(fēng)的變化有自身的長周期——最近的一次高發(fā)期是20世紀(jì)40年代至60年代。種種跡象表明,目前大西洋似乎正處于又一個高發(fā)期,從1996年開始,這個高發(fā)期已經(jīng)持續(xù)了10年,有可能會再持續(xù)20年。那么,大西洋颶風(fēng)的這種周期性變化的原動力是什么呢?有專家認(rèn)為與洋流系統(tǒng)的改變有關(guān),比如厄爾尼諾現(xiàn)象。近年來,厄爾尼諾作為一種神奇的自然現(xiàn)象廣受關(guān)注,它指的是赤道太平洋地區(qū)的風(fēng)向和洋流發(fā)生周期性逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。有研究表明,厄爾尼諾在颶風(fēng)的生成和發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色。現(xiàn)在,令科學(xué)家非常擔(dān)心的問題是:全球變暖是否會影響到像厄爾尼諾這樣的海洋自然環(huán)流系統(tǒng),從而造成颶風(fēng)的突變。
厄爾尼諾與颶風(fēng)的破壞力密切相關(guān)。在厄爾尼諾爆發(fā)時,赤道西太平洋的溫暖海水會著魔似的向東擴(kuò)展,由于暖水區(qū)的擴(kuò)大,雷暴的生成區(qū)域也隨之?dāng)U展,結(jié)果造成洋面上生成的颶風(fēng)更多,持續(xù)的時間更長。令人迷惑的是,厄爾尼諾現(xiàn)象在熱帶大西洋的表現(xiàn)卻相反:使高空西風(fēng)加強(qiáng),破壞了颶風(fēng)生成的條件。看起來,厄爾尼諾是一個人們還無法認(rèn)清其真實(shí)面目的雙面魔。
所以,至今還沒有人能夠回答以下這些問題:全球氣候變暖是如何影響厄爾尼諾現(xiàn)象的;它會不會阻止洋流的運(yùn)動;它會使撒哈拉沙漠變得更濕還是更干燥,等等。因此,對于氣象科學(xué)家來說,厄爾尼諾在颶風(fēng)的生成和發(fā)展中究竟扮演什么角色,還是一個未解之謎。
全球變暖與颶風(fēng)之間的
隱秘關(guān)系
面對眾多的不確定性,多數(shù)氣象科學(xué)家謹(jǐn)慎地認(rèn)為,現(xiàn)在還不可能準(zhǔn)確地預(yù)測全球變暖對局部地區(qū)颶風(fēng)模式的影響。但是,還是有人認(rèn)為,對全球而言,氣候變暖對全球颶風(fēng)的強(qiáng)度的確有著輕微的影響。
最先提出這一觀點(diǎn)的,是美國國家大氣研究中心的凱文#8226;崔伯斯。2004年,凱文#8226;崔伯斯在用了一個颶風(fēng)季節(jié)在大西洋跟蹤颶風(fēng)后發(fā)表論文說:全球變暖的確顯現(xiàn)出了它的威力——更高的海洋溫度催生了更強(qiáng)大的風(fēng)暴。
凱文#8226;崔伯斯的觀點(diǎn)一經(jīng)提出立刻受到了強(qiáng)烈質(zhì)疑,但也有人很快發(fā)表觀點(diǎn)支持他,凱利#8226;伊曼紐爾就是其中一個。伊曼紐爾根據(jù)自己的最新研究成果指出,全球變暖使颶風(fēng)增加的趨勢甚至超過了人們的預(yù)期。在拖網(wǎng)似的對全球范圍颶風(fēng)的強(qiáng)度進(jìn)行仔細(xì)分析后,凱利#8226;伊曼紐爾發(fā)現(xiàn),全球風(fēng)暴平均持續(xù)時間增加了60%,風(fēng)速也增加了15%,典型颶風(fēng)的破壞性力量增長了70%。
凱文#8226;崔伯斯的觀點(diǎn)還得到另外兩位學(xué)者韋伯斯和格里可#8226;荷蘭德的支持。當(dāng)初他們原本是因?yàn)閼岩蓜P文的觀點(diǎn)才著手尋找證據(jù),但結(jié)論就連他們自己也始料不及:凱文#8226;崔伯斯的觀點(diǎn)部分是正確的——雖然全球颶風(fēng)的數(shù)量總體上沒有增加,但是全球最強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)生的頻率自從上世紀(jì)70年代以來幾乎增加了一倍,而且這種全球性的變化與海水溫度的上升有著密不可分的關(guān)系。他們認(rèn)為,在全球變暖、全球洋面溫度上升以及颶風(fēng)的強(qiáng)度三者之間一定存在著某種隱秘的關(guān)系。
比如,古颶風(fēng)專家喬恩#8226;洛特將從珊瑚和石筍中得到的登陸澳大利亞北昆士蘭州颶風(fēng)的詳盡資料與其他海洋學(xué)家重建的古代海平面溫度資料進(jìn)行了對照,他驚奇地發(fā)現(xiàn):在過去的幾千年間,超級風(fēng)暴在北昆士蘭州出現(xiàn)的頂峰時期是1600年~1800年,而在1700年~1800年間,海平面平均溫度高于多年平均狀況,在1600年~1700年間卻低于平均值。也就是說,海平面溫度過高或者過低都可能導(dǎo)致颶風(fēng)的頻繁發(fā)生。
事實(shí)上,對于全球變暖是否會使全球颶風(fēng)更加頻繁和強(qiáng)烈這個問題,就連凱利#8226;伊曼紐爾這樣的頂級颶風(fēng)專家都不得不承認(rèn):要想洞察颶風(fēng)的奧秘,人類至少還要冥思苦想50年。其中一個原因在于,收集颶風(fēng)的相關(guān)數(shù)據(jù)太難,又太慢——每年只有一個颶風(fēng)季節(jié),科學(xué)家錯過了這個季節(jié),就得等待下一個季節(jié)。
當(dāng)然,也許在50年后,當(dāng)人類有能力將颶風(fēng)鎖定在自己的掌控之中時,它就能成為一個移動的水庫,給干旱的地區(qū)送去降水,也能成為一個移動的能源庫,輸送出巨大的無污染能源。
追蹤消逝的古代風(fēng)暴
黃隱
“噢,我的天啦 !太可怕了!窗戶已經(jīng)被吹壞了,樹也倒了……前面雜貨店的門被卷走了,柵欄也沒了蹤影……我們這里遭遇了颶風(fēng)‘拉里’,簡直就像地震一樣,也許還更糟……”
2006年3月20日早晨6點(diǎn),澳大利亞昆士蘭州海岸的英里斯佛小城,一個當(dāng)?shù)鼐用裾谙蛴浾叽舐暶枋鏊矍暗目植狼榫啊T谝u擊英里斯佛城一個小時后,“拉里”盡顯威力,已經(jīng)成長為一個強(qiáng)度巨大的5級颶風(fēng)——時速達(dá)每小時290千米,這是當(dāng)?shù)刈?899年有記錄以來遭遇的第三個5級颶風(fēng)。
在距英里斯佛城以北100千米的開納斯城,喬恩#8226;洛特的家也受到了“拉里”的襲擊,好在“拉里”只是用它的邊緣掃過這里,給開納斯城留下了一點(diǎn)點(diǎn)痕跡。作為澳大利亞詹姆斯庫克大學(xué)的古風(fēng)暴學(xué)家,洛特對“拉里”的巨大威力一點(diǎn)也沒有感到驚異,因?yàn)樵谒恼J(rèn)知中這樣的颶風(fēng)并不鮮見。洛特的工作就是追蹤颶風(fēng),與眾不同的是,他追蹤的是那些早已消逝在歷史長河中的、發(fā)生在數(shù)百年前甚至數(shù)千年前的颶風(fēng),也就是人類有記載之前的颶風(fēng)。
目前,隨著海岸居住人口的不斷增加,即使氣候變化不大,颶風(fēng)給人類帶來的損失也將顯著增加,而且現(xiàn)在看來,氣候變暖的全球性變化在所難免,這就給了像洛特這樣的科學(xué)家一個新的研究課題——研究古代風(fēng)暴,因?yàn)橹挥袕倪^去的資料中尋找到颶風(fēng)的規(guī)律,才能預(yù)示其將來的變化。
有關(guān)颶風(fēng)的記載最多只能上溯100年左右,而科學(xué)家要想對像“拉里”這樣的極端風(fēng)暴進(jìn)行預(yù)測和掌控,僅僅擁有這些資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,他們必須獲取更長歷史時期的颶風(fēng)資料。了解氣候變化與颶風(fēng)活動關(guān)系的最好的方法就是——追根溯源古代風(fēng)暴,而目前這一領(lǐng)域的研究已經(jīng)有了令人振奮的發(fā)現(xiàn)。
伴隨風(fēng)暴而來的巨浪對陸地面貌的改變,是古代風(fēng)暴在陸地留下的蛛絲馬跡。
那么,人們?nèi)绾尾拍懿蹲降皆缫严诺墓糯L(fēng)暴呢?要知道,盡管颶風(fēng)可以在一瞬間把一片熱帶雨林變成亂糟糟的“卷心菜”,但卻很難在陸地上留下永久性的痕跡。不過,科學(xué)家們還是在陸地上找到了古代風(fēng)暴留下的蛛絲馬跡,這就是伴隨著颶風(fēng)而來的巨浪對陸地面貌魔術(shù)般的改變——如果颶風(fēng)的風(fēng)力足夠大,掀起的數(shù)米甚至十?dāng)?shù)米高的巨浪或稱風(fēng)暴潮,就能越過海灘沙地直達(dá)沿岸的湖泊或?yàn)┩繚竦?,在湖底或?yàn)┩可狭粝乱黄刃纬练e區(qū)。只要用放射性同位素分析各沉積層上有機(jī)物堆積的年代,就可以大概地知道它們被海浪推上岸的年代,從而推測風(fēng)暴產(chǎn)生的年代。
在美國和中美洲國家,有關(guān)颶風(fēng)的記載只能追溯到大約150年前。美國路易斯安那州立大學(xué)的劉卡賓領(lǐng)導(dǎo)一個研究小組,對美國的許多海岸湖心沉積物進(jìn)行了同位素測定,結(jié)果將颶風(fēng)發(fā)生的年代上推到5000年前。比如他們發(fā)現(xiàn),位于佛羅里達(dá)海灣的西湖,在過去的3500年間曾遭遇了12次4~5級颶風(fēng)的襲擊,值得注意的是,幾乎所有4~5級的颶風(fēng)都發(fā)生在1000年前。
為什么在那個時期颶風(fēng)活動如此頻繁且劇烈呢?在北大西洋海域,有一個季節(jié)性的高氣壓區(qū)域,被稱為“百慕大高壓”,它的活動牽制了來自于加勒比海的颶風(fēng)的走向,使它們兵分兩路:一路向西伸入佛羅里達(dá)海灣進(jìn)而挺進(jìn)大陸;一路折向北面與海灣和陸地擦肩而過。在將百慕大高壓的位置和強(qiáng)度的長期變化同大西洋颶風(fēng)的歷史資料進(jìn)行比較后,劉卡賓發(fā)現(xiàn),過去的1000~3500年間,颶風(fēng)數(shù)量并沒有增加,只不過是登陸北美大陸的次數(shù)增加了。隨后,劉卡賓在大西洋科德半島與弗吉尼亞海岸鉆取的湖心資料也證明了他的說法。
值得注意的是,洛特在澳大利亞昆士蘭州的研究與劉卡賓的研究結(jié)果不謀而合——雖然,在17世紀(jì)昆士蘭外的珊瑚海生成的颶風(fēng)并不多,但是由于17世紀(jì)的信風(fēng)比現(xiàn)在更為強(qiáng)勁,以至颶風(fēng)登陸更加頻繁,造成弗吉尼亞灣受到颶風(fēng)的襲擊增加。
生長在海岸附近的珊瑚礁,為科學(xué)家打開了另一扇洞察遠(yuǎn)古颶風(fēng)的窗戶。
然而,在北美能夠進(jìn)行沉積物研究的地點(diǎn)非常有限,于是科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向了澳大利亞西海岸附近的湖泊。
澳大利亞西海岸的珊瑚礁為科學(xué)家打開了另一扇洞察自然奧妙的窗戶。在過去的15年間,全球一些最強(qiáng)大的颶風(fēng)都發(fā)生在澳大利亞西海岸,它們不管從強(qiáng)度還是范圍上都超過了“卡特里娜”颶風(fēng)。當(dāng)風(fēng)暴掀起的高達(dá)十米的巨浪鋪天蓋地席卷而來時,樹木被攔腰折斷,草地被撕裂、卷埋,所有海岸沙丘都被夷為平地。同時,巨浪又將許多海洋生物推上岸沉積下來。珊瑚通常生長在非常靠近海岸的地方,一旦風(fēng)暴來臨,海浪便會將許多珊瑚碎片推到岸邊,然后堆積成一排排的小山丘。
珊瑚小丘暴露在海洋的一面,在下次大浪來臨時將受到嚴(yán)重破壞,但是在背離海洋的一面,珊瑚碎石一層又一層的堆積方式卻能非常完好地保留下來。在大堡礁科尤納可島,洛特找到了一連串共22個珊瑚小丘,經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn),最古老的堆積層有超過5000年的歷史。依仗這些古老的堆積物,洛特的研究向前大大邁進(jìn)了一步,他發(fā)現(xiàn)在過去的5000年間,有10次4~5級的“超級風(fēng)暴”襲擊過大堡礁。因此,洛特推測在昆士蘭每250年就可能期待一次5級颶風(fēng),這是一個相當(dāng)高的比例。所以,在經(jīng)歷了過去100年的相對平靜之后,“拉里”終于姍姍來遲?!袄铩钡牡絹砘蛟S向人們傳遞了一個令人不安的信息——昆士蘭在度過了相對平靜的短暫時光后,可能將面臨更多的熱帶氣旋的活動。
答案也許還隱藏在樹木和洞穴石筍中。
盡管在測定古代風(fēng)暴時,珊瑚碎石比湖泊沉積物更為精確,但兩者都存在一個致命的缺陷——無法進(jìn)行準(zhǔn)確的年代測定。而要想真正提高現(xiàn)有預(yù)報(bào)颶風(fēng)的水平,科學(xué)家必須準(zhǔn)確地知道每一次風(fēng)暴發(fā)生的時間,而不僅僅是“大約半個世紀(jì)”這樣一些模糊的說法。那么,科學(xué)家如何才能知道數(shù)千年前的一次風(fēng)暴發(fā)生的確切時間呢?令人驚訝的是,問題的答案竟然隱藏在樹和石筍之中。
科學(xué)家已經(jīng)探明,從熱帶氣旋或颶風(fēng)中降落的雨水有著與眾不同的特點(diǎn)。我們知道,水分子中的氧原子具有兩種不同的同位素16O和18O,18O重量更重而且非常稀少。熱帶氣旋或颶風(fēng)強(qiáng)烈的上升氣流能夠使這兩種同位素的比例發(fā)生明顯的變化:起初是18O的比例多一些,但隨著風(fēng)暴向陸地的快速侵占,18O的比例開始增大。由于氣旋和颶風(fēng)帶來的降雨量非常巨大,就有相當(dāng)數(shù)量的雨水會被樹木或者洞穴石筍吸收。因此,測定樹木或者石筍中氧同位素的比例就有可能知道在特定的年份某地是否遭受了熱帶氣旋或颶風(fēng)的襲擊。比如,有科學(xué)家對美國東南部松樹年輪中的氧同位素進(jìn)行的分析,確立了過去227年間登陸北美的颶風(fēng)的年代序列。令人振奮的是,這個年代序列與有關(guān)颶風(fēng)的歷史記載十分吻合。
同樣是利用氧同位素分析法,但洛特卻另辟蹊徑,選擇了一個非常有意思的研究對象——石筍。這次他的研究地點(diǎn)選擇在北昆士蘭的一系列石筍叢生的洞穴中。洛特發(fā)現(xiàn)洞中的石筍每年都會長出兩層:在雨季長出赫紅色的一層,在旱季生長出白色的一層。通過對石筍層理的分析,洛特將登陸這里的颶風(fēng)的時間追溯到了3500年以前。
氧同位素測定法使科學(xué)家們對古代風(fēng)暴的脈絡(luò)更加清晰,甚至可以確定颶風(fēng)發(fā)生的具體年代。比如,珊瑚碎石的研究發(fā)現(xiàn),科尤納島最近的一次巨型颶風(fēng)發(fā)生在1800~1850年間,那場可怕的颶風(fēng)幾乎將一切摧毀殆盡;另外,島上一塊年齡達(dá)777年的石筍的氧同位素分析表明,在1750~2006年間科尤納島只發(fā)生過一次大型風(fēng)暴,確切的年份為1821年??梢钥闯?,珊瑚碎石和石筍得出的結(jié)論非常吻合。
根據(jù)氧同位素的精確分析,科學(xué)家得出一個令人擔(dān)憂的結(jié)論:昆士蘭地區(qū)颶風(fēng)的活動存在長達(dá)200的周期,即在200年的高氣旋活動期后,會出現(xiàn)一個相對平靜的低颶風(fēng)活動期。這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了洛特早先提出的澳大利亞東部地區(qū)正處在氣旋低活動期結(jié)束階段這一說法,這意味著澳大利亞東部地區(qū)在未來的百年間可能面臨更多更強(qiáng)大的颶風(fēng)襲擊。洛特預(yù)測,在未來,襲擊昆士蘭的4~5級颶風(fēng)可能會增加10倍。但問題的關(guān)鍵是,科學(xué)家現(xiàn)在仍然無法知曉驅(qū)動這個漫長周期形成的真正原因。