海南島東南部海灣350年古風暴事件沉積與歷史文獻記錄對比

周亮，高抒，2*，楊陽，趙秧秧，韓卓塵，王丹丹，賈培宏，殷勇

(1.南京大學 中國南海研究協同創新中心，江蘇 南京 210023；2. 南京大學 海岸與海島開發教育部重點實驗室，江蘇 南京 210023)

海南島東南部海灣350年古風暴事件沉積與歷史文獻記錄對比

周亮1，高抒1，2*，楊陽1，趙秧秧1，韓卓塵1，王丹丹1，賈培宏1，殷勇1

(1.南京大學 中國南海研究協同創新中心，江蘇 南京 210023；2. 南京大學 海岸與海島開發教育部重點實驗室，江蘇 南京 210023)

本項研究試圖從沉積記錄中分析古風暴事件的時間序列。以海南島東南部黎安潟湖和新村潟湖鉆孔沉積物為研究對象，選取沉積物粒度、有機質和碳酸鹽含量等參數建立臺風事件的鑒別指標，同時利用放射性核素210Pb計年確定沉積物柱狀樣的年代序列，對海南島東南部的古風暴活動進行了分析。結果顯示，柱狀巖心的粒度指標、有機質和碳酸鹽含量清晰地記錄了海南省東南部過去350年期間的35次特大風暴潮事件，與歷史文獻資料對比良好。基于歷史文獻和沉積記錄的風暴潮事件恢復了近350年來的風暴活動歷史，發現海南省東南部特大風暴事件頻數與厄爾尼諾強度有顯著關系，同時還可能受到太平洋濤動和太陽黑子活動等多種因素的綜合影響。恢復海岸帶地區長時間尺度高分辨率的古風暴記錄，為探討全新世以來古風暴活動的氣候響應機制提供了有效信息。

古風暴事件；潟湖沉積；沉積物粒度；燒失量；海南島海灣

1 引言

在21世紀，臺風及其引發的風暴潮、暴雨、大風等海洋災害事件給全球眾多地區人民的生命財產安全帶來了重大災難，這吸引了研究者們對臺風(颶風)及其危害的極大關注[1—5]。在全球氣候變暖和海岸帶快速城市化的背景下，臺風活動的強度、頻率的任何極端變化，必將嚴重威脅海岸帶地區經濟社會的可持續發展，且近年來臺風活動呈現異常加劇態勢[2]。因而研究海岸帶地區臺風(颶風)發生的頻率、周期及其影響機制，并預測未來活動規律[3，6]，成為全球變化研究亟待解決的問題；對于區域資源開發建設規劃、災害應急方案制定、減少臺風災害損失等具有重要的實際意義。

近十幾年來，古風暴學研究已經成為全球變化研究的一個熱點，國內外學者運用歷史文獻和第四紀地質學等方法對大西洋沿岸、墨西哥灣沿岸、長江三角洲和南海等地區進行了全新世古風暴學研究，獲得了一些重要認識[5，6—12]。古風暴活動信息的提取主要通過分析地質記錄和歷史文獻記錄。歷史文獻記錄具有時間準確度和分辨率高的優勢，但與地質記錄相比較年限較短，且常常受戰亂、朝代更替等影響[4，12]。地質學記錄主要利用濱岸環境中的風暴越岸沉積、灘脊或貝殼堤、潟湖風暴沉積等材料，以及古生物學、有機地球化學及穩定同位素地球化學等替代指標。其中海岸風暴沉積是主要的研究載體[4，11]，在潟湖沉積環境下，正常天氣時沉積環境相對穩定，而當強臺風登陸時，風暴增水和水動力條件的變化使得潟湖沉積層序受到強烈的擾動，這些擾動層是臺風活動的直接地質記錄可用于重建古臺風活動歷史。

海南島是我國乃至西太平洋地區受臺風災害最嚴重的地區之一[13]，1978年以來，海南島社會經濟飛速發展，加上全球變暖和海平面上升等因素，沿岸低地地區相對于風暴潮影響的脆弱性急劇增加。海南島海岸曲折，擁有大小港灣(海灣)68個[14]。同時海南島周邊海域幾乎沒有地震海嘯記錄，而且適宜于風暴沉積保存的海岸潟湖和鹽沼較多，是研究古風暴活動的理想場所。本文擬通過對海南島東南部兩個淺水潟湖巖心的研究，采用粒度、地球化學等多項指標，并與歷史文獻記錄對比，探討海南島東南部350年來的古風暴記錄，揭示古風暴活動對氣候變化系統的響應機制。

2 研究區概況

海南島位于南海西北部，地勢中間高四周低，從中間到周邊呈山地-丘陵-臺地-平原的環形層狀地貌梯級結構。海南島岸線長1 725 km，以砂質岸為主，巖岸泥岸次之。東南岸岸線長214 km，崎嶇曲折，多港灣和沙壩潟湖[14]。本區屬于熱帶海洋性季風氣候，干濕季分明，每年11月至翌年3月盛行東北季風，天氣干旱；5-9月盛行西南季風，多降水。研究區附近海域屬于不規則半日潮，潮差較小，平均潮差為0.69～0.93 m，最大潮差1.32～2.24 m[14]。海南島東南部是南海西北地區受臺風活動影響較重的區域，每年7-11月，源自西太平洋和南海的臺風和熱帶風暴事件頻發，該地臺風具有頻率高、強度大和季節長的特點，素有臺風走廊之稱[15]。根據實測數據，最大風暴潮水位出現于新村1981年“8105”臺風期間，最高水位達到海拔2.73 m。

研究地點位于海南省陵水縣東南部的兩個沙壩潟湖(圖1)，即黎安潟湖(LA)和新村潟湖(XC)。黎安潟湖與其西側的新村潟湖腹背相依，周圍為海積階地、潟湖堆積平原和孤山丘陵所環繞。其中，黎安潟湖東側沙壩高度在8～12 m左右，寬約200～800 m。潟湖南側口門附近沙壩高度在6～8 m左右。雙湖均為單口門潟湖，平均水深5～6 m，灣內水域寬闊，淡水注入量小，其中新村潟湖兩條溪流的入湖水量均大約在1 m3/s左右，黎安潟湖無明顯徑流注入。在湖盆中心，底質以泥質沉積為主，潟湖口門及潟湖邊沿沉積以粗砂質為主。

圖1 海南島東南部黎安、新村潟湖研究地點和采樣位置Fig.1 The location of the Li’an and Xincun Lagoons in southeastern Hainan Island，and sampling sites

3 材料與方法

3.1 樣品采集和沉積特征描述

2013年8月，在黎安和新村潟湖使用重力取樣器，各獲取一根短柱沉積物巖心(見圖1)。巖心長度分別為120 cm(XC-06)和170 cm(LA-02)。據采樣現場記錄，這兩個鉆孔巖心通體呈灰綠色或橄欖綠色，主要由黏土質粉砂構成，其中每根巖心都具有若干含粗砂顆粒的沉積層位，這些沉積層含粒徑較大的粗砂，含較多貝殼碎屑，顏色偏淺，大多呈混雜堆積，也有一些呈條帶分布，貝殼碎屑含量較低，砂質含量較高。同時在每個柱狀樣站位及其附近淺灘使用抓斗式取樣器進行表層底質樣采集，在每個潟湖口門也各采集了1個表層底質沉積樣(見圖1)。

樣品取回后，以5 cm為間隔分樣進行210Pb年代測定；以1 cm為間隔分樣進行粒度測定，共獲得290個子樣；進行了燒失量分析，測定了兩根巖心沉積物有機質含量和碳酸鹽含量。

3.2 實驗室樣品分析

粒度測試是首先稱取0.5 g左右沉積物樣品后，使用2 000 μm樣篩過篩后去除沉積物中大于2 mm的顆粒物質，然后使用英國Malvern公司Mastersizen 2000型激光粒度儀上機測試，測量范圍為0.02～2 000 μm，每個樣品至少測量3次，重復測量的相對誤差小于3%，粒度參數的計算采用Folk-Ward公式[16]。大于125 μm粒徑含量的測定是在對每個樣品稱取15 g干質量樣品后，采用濕篩法獲取大于125 μm粒徑物質的百分含量。

有機質和碳酸鹽含量測定采用燒失法[17-18]。將樣品研磨至74 μm以下后于105℃下烘干，稱取2.5 g左右樣品放入馬福爐中控制溫度550℃，時間為3 h，取出后冷卻稱重，然后再次放入馬福爐中控制溫度880℃，時間同樣為3 h，然后冷卻后再次稱重。燒失量實驗中對樣品進行了平行樣的測試，對比結果表明實驗誤差在10%以下。然后通過下式計算有機質含量和碳酸鹽含量：

LOI550=(M1-M550)/(M1-M0)×100%，

(1)

LOI880=(M880-M550)/(M1-M550)×100%，

(2)

式中，LOI550為有機質含量，LOI880為碳酸鹽含量，M0為坩堝質量，M1為125℃下烘干樣品質量與坩堝質量之和，M550為550℃下烘干樣品質量與坩堝質量之和，M880為880℃下烘干樣品質量與坩堝質量之和。

210Pb年代測定的流程是取部分樣品放在烘箱中在60℃下烘干，將烘干樣品研磨至100目，進行(美國EG & G公司)低本底α能譜儀測量，采用恒定比活度模式(Constant Rate of Supply，CRS模式)[19]建立沉積物巖心年代序列，最后根據式(3)和(4)計算沉積物某層的沉積年代t和沉積速率R：

t=λ-1ln(A0/A)，

(3)

R=Z/t，

(4)

式中，A0是沉積物柱心中210Pb的總累計輸入量(單位：Bq/cm2)，A為一定質量深度Z以下各層沉積物中210Pb的累計總量(單位：Bq/cm2)，Z為質量深度，R為沉積速率(單位：cm/a)，λ為210Pb衰變常數(0.031 14 a-1)。

4 結果與討論

4.1 古風暴事件的鑒別

圖2 鉆孔粒級-標準偏差曲線Fig.2 Standard deviation curves for different grain-size classes

粒度分析是識別和判定現代和古風暴沉積物的重要手段[3，20]。為獲取環境敏感粒度組分以準確鑒別出沉積序列中高能事件沉積物，選用粒級-標準偏差方法[21—22]，粒級-標準偏差變化曲線主要反映沉積序列中不同樣品的粒度含量在各粒徑范圍內的差異性，標準偏差的高(低)值反映了不同樣品的粒度含量在某一粒徑范圍內差異較大(小)，由于這些粒級組分與沉積動力環境的變化密切相關，較高標準偏差值所對應的粒級就是對沉積環境敏感的粒級組分[21—22]。圖2展示了本文利用該方法對兩個鉆孔巖心所有樣品中每個粒級組分的標準偏差隨粒級組分的變化。兩個巖心呈現明顯一致的變化趨勢，呈現出粗、細兩個顯著的峰值，細顆粒峰值出現在4～20 μm，屬于潟湖沉積環境中典型沉積粒度組分范圍，而粗顆粒峰值出現在450～850 μm左右，它們代表了對沉積環境最敏感的兩個粒級組分。據海洋沉積動力學原理，流速越大，水體攜砂能力越強，能夠搬運的沉積物顆粒物質也愈粗，沉積區沉積的物質也就愈粗。因此，選擇粒徑大于125 μm粒級，可以有效識別沉積序列中的高能事件沉積。從125 μm粒級含量隨深度變化曲線(圖3)可以看出，在兩個鉆孔中都顯示出若干個顯著的峰值，而且這些峰值所處沉積層位粒徑較粗，分選性更差，偏度更加負偏，與其上下沉積層次呈現出顯著的粒度特征差異。

圖3 LA-02和XC-06孔沉積物粒度、有機質和碳酸鹽含量的垂向分布Fig.3 Vertical variations in grain size，and organic matter and carbonate contents in the cores LA-02 and XC-06

粒度頻率分布曲線可直觀展示沉積物粒度分布特征，是海洋高能事件沉積研究中常用方法之一[23—24]。如圖4所示，表層沉積物和砂層粒度(62 cm、74 cm、53 cm和112 cm)分布特征明顯不同，表層沉積物基本呈現正態分布的單峰，且粒徑峰值介于4～20 μm，中值粒徑和平均粒徑較小，屬于黏土質粉砂，代表了正常的海岸潟湖沉積。本文選擇代表性的62 cm(LA-02)，74 cm(LA-02)，53 cm(XC-06)，112 cm(XC-06)深度的沉積物與鉆孔附近表層沉積物、口門水道底質沉積物和近岸淺灘沉積物對比作圖，如圖4所示，鉆孔粗顆粒沉積層位呈現雙峰態，細顆粒峰值與表層沉積物類似，峰值處于黏土質粉砂范圍；而另外一個顯著峰出現在粗砂段，粗粒徑峰值位于450～850 μm之間，而且粗砂段峰態與其所在鉆孔附近淺灘粗顆粒沉積物峰態較為相似。另外，從粒度參數特征值來看，與表層沉積物相比，粗顆粒沉積層中值粒徑與平均粒徑差異更大，分選普遍較差，更加偏向粗砂段(表1)。這些粗顆粒沉積物與附近淺灘粒徑變化范圍大，分選差，粗粒組分含量較高，說明堆積過程中水動力顯著增強。

圖4 黎安、新村潟湖沉積物粒度頻率分布曲線Fig.4 Grain size frequency curves of sediments in the Li’an and Xincun Lagoons

表1 風暴沉積層與潟湖底質沉積物粒度參數Tab.1 Grain size parameters of storm layers and surficial sediments

有機質和碳酸鹽含量也被廣泛運用于現代和古風暴沉積的識別[11，23]。從圖3中有機質和碳酸鹽含量曲線來看，大于125 μm粒級峰值所對應層位的有機質含量和碳酸鹽含量同樣呈現較大峰值波動變化，如62 cm(LA-02)，74 cm(LA-02)，54 cm (XC-06)，112 cm (XC-06)的有機質含量顯著減少，碳酸鹽含量明顯增加，說明這些層位的沉積物沉積時沉積環境發生突變，暗示極端沉積事件的發生。

由上文可知，本研究區潟湖沉積物主要由黏土土質和粉砂質物質組成并混有少量貝殼碎屑，有時沉積序列中夾有砂質物質層。潟湖沉積物的輸運和沉積過程主要分為兩種，一種是細顆粒物質的懸移質形式輸運并緩慢沉積，另外一種則是粗顆粒物質的輸運，主要通過風力作用或者借助高能事件(如風暴潮)的水力搬運作用，以躍移的方式搬運[20]。根據以上多種指標的分析，這些砂層沉積層位的粒度呈現峰值突變，粒徑偏粗，分選差，有機質含量銳減且混雜較多貝殼碎屑的特征，表明這些砂層是高能水動力條件下的沉積產物。由于研究區域兩個潟湖受陸源河流影響較小(見圖1)，這些粗顆粒物質層的產生最可能的解釋就是特大風暴潮事件或者大的海嘯事件作用的結果，而根據歷史文獻記載關于海南島海嘯事件的記錄很少，且本研究區域350年來沒有關于海嘯較大影響的有關記載[25]。同時，這些沉積層底部含較多粗礫或貝殼碎屑，層厚不等，向上逐漸變細，并逐漸恢復正常天氣情況下的潟湖細顆粒沉積，符合典型海岸低地地區風暴沉積特征[20，26—27]。因此本研究確證，夾在LA鉆孔和XC鉆孔沉積序列中這些粗顆粒沉積層是在高能水動力條件及風暴條件下的堆積產物。

4.2 350年風暴事件重建

海南省東南部是整個南海北部地區受臺風影響最為嚴重的區域之一，同時海南省東南部(本文僅包括海南省的三亞市、陵水縣和萬寧市三地及其附近海域)歷史文化悠久，有關風暴記載的歷史可追溯到宋元時期，前人較為詳細記錄和整理了在過去的1 000年中海南省東南部臺風災害相關信息[28—29]。由此，基于歷史文獻臺風記載信息和沉積記錄結合，可較為準確的確定沉積序列中風暴事件的準確年代和更加精確的重建350年來海南省東南部風暴事件的活動歷史。

根據上文所述可知，大于125 μm粒徑峰值層位較好的代表了風暴事件沉積層位。本文基于粒度儀測試和濕篩法對大于125 μm粒徑峰值進行研究(圖5)，兩根巖心共識別出42層風暴沉積物，兩種方法所得峰值對應較好，對于小于2 mm的沉積物，兩種方法粒度曲線趨勢基本一致，差異較小，但是粗顆粒沉積層還有較多大于2 mm的礫石和貝殼碎屑等粗顆粒物質，圖中也可以看出使用濕篩實驗方法在風暴沉積層峰值更顯著，更能顯示出與非風暴沉積的差異，因此基于濕篩法獲得的大于125 μm粒徑峰值層位更能代表實際風暴事件沉積層位。

圖5 古風暴事件沉積記錄與歷史文獻記載年份對比Fig.5 Comparison of the paleostorm event timing between sedimentary records and historical documents

基于210Pb分析及CRS模式，計算出沉積巖心平均沉積速率分別為0.475 cm/a(LA-02)和0.51 cm/a(XC-06)。由于采樣時間為2013年8月，因此可把沉積物最上層的年代定為2012.5年，減去模式年代，將模式年代換算成絕對年代，由此得出大于125 μm粒徑峰值層位的絕對年代，即風暴事件的發生年代(見圖5)。從圖5可以看出，LA-02孔和XC-06孔記錄的大于125 μm粒徑峰值與歷史資料記載對應良好。不難發現，兩個孔的沉積記錄顯示自1660年以來海南省東南部風暴潮事件較為頻繁，每10年就約發生1次特大風暴事件。

LA-02孔頂部大于125 μm粒徑峰值沉積年齡分別約為公元1994、1985、1981、1973、1940、1901、1886、1863年，很好地對應于歷史文獻記錄的海南省東南部1994、1985、1981、1973、1941、1900、1890、1863年份的幾次特大風暴事件[28—29]；而XC-06孔頂部大于125 μm峰值沉積年齡分別約為2000、1988、1984、1972、1964、1945、1937年，也很好地對應于歷史文獻記錄的海南省東南部2000、1989、1985、1973、1964、1944、1934年的幾次特大風暴事件[28—29]。尤其是巖心XC-06在1902-1910年前后大于125 μm粒徑峰值為350年來最高值，對應歷史文獻記錄到1906-1909間連續3年4次特大臺風事件，兩個巖心顯著峰值在文獻記載中同樣顯示對應年份前后連續發生特大風暴的現象，可見兩個巖心大于125 μm粒徑記錄到這次幾次特大峰值，可能是多次臺風共同作用的結果。

值得注意的是，自2000年以來的特大風暴潮事件并沒有在沉積記錄中得到鑒別，這可能是近幾十年來人類活動的影響逐漸加劇，使得表層沉積層序受到擾動或破壞，使得沉積記錄無法識別。綜合考慮42個大于125 μm粒徑峰值對應的風暴沉積層序，本文將210Pb年代結果和歷史文獻記載結合，把兩根柱樣巖心風暴沉積層年代結果較為一致視作同一次臺風事件作用的結果，同時將風暴沉積層位年代和歷史文獻記載年代和較為一致的風暴事件年代，校核到歷史文獻記載年代，以歷史文獻年代記載年代為準，故此本文在42層風暴沉積層序中，共識別出35次風暴事件。

關于1838和1850年顯示出的兩個大于125 μm粒徑峰值，我們尚未找到與之對應的文獻記錄。這可能是歷史文獻記載存在缺失遺漏了這些年份臺風的記載，也有可能是由于在各種縣志的記載中，只有在大范圍造成嚴重災害的臺風才被記載和收錄[12]，而這些年份臺風影響區域較小，沒有在大范圍造成嚴重破壞，使得沒有被歷史文獻收錄。此外，一些文獻記載到特大風暴事件在兩個鉆孔沉積記錄中并未被找到，這一方面可能是由于歷史文獻記載的臺風在該研究地點附近沒有產生足夠大的影響；另一方面可能是由于已經形成的風暴擾動沉積層，被后來若干次小的風暴事件重新搬運改造，沒有保存在沉積記錄中。

另外，本文研究地點兩個潟湖附近海域潮差較小，潟湖口門兩側均有山嶺和高沙壩阻擋且口門較為狹窄，小的風暴事件無法對該潟湖底床沉積物進行沖刷和引起大的再懸浮作用。同時從近幾十年的風暴沉積記錄來看，所對應的年份均存在一次或若干次10～12級的特大臺風事件的發生，這也說明本文沉積記錄中發現的風暴事件和古代歷史文獻記載臺風事件一樣[12]，記錄的均是規模相對較大的風暴事件。

為了揭示兩個潟湖記錄的粗顆粒沉積特征風暴事件沉積層形成原因，需要對粗顆粒沉積層的物源進行探討。由于新村潟湖南側有南灣猴島阻隔，而黎安潟湖東側和南側沙壩高度較高，使得風暴沉積以越岸形式進入兩個潟湖內部沉積可能性較小。同時兩個柱樣位置均距離各自潟湖的口門較遠，粗顆粒風暴沉積通過口門遠距離輸運進入潟湖深部同樣十分困難。此外，兩個潟湖受徑流作用影響較小，且兩個柱樣位置距離河口較遠(見圖1)，臺風暴雨洪水攜帶大量粗顆粒沉積進入潟湖進行遠距離搬運可能性同樣十分困難。所以最可能的解釋是這些粗顆粒沉積層是潟湖內部物質的再搬運形成。通過對粒度頻率分布圖來看，LA-02和XC-06在粗砂段與其附近淺灘沉積物的峰值更加接近，而與各自口門水道沉積物類型存在較大差異，同時對鉆孔位置及地貌觀察分析可以得出，XC-06巖心中粗顆粒沉積物可能來自于其附近西北方向淺灘粗顆粒沉積物。同理，LA-02可能來自于其東南側淺灘或者近岸沉積物。在偏西向或偏北向臺風下，臺風使得波浪水動力急劇加強，水流沖刷淺灘或近岸沉積物，攜帶大量粗顆粒物質在XC-06鉆孔附近堆積下來，形成粗顆粒沉積層，而在臺風風向偏東風或東南風的作用下，風暴更容易使得黎安潟湖東側淺灘或近岸粗顆粒物質被搬運至LA-02柱樣附近沉積下來。由于臺風主導風向不同和兩個鉆孔附近粗顆粒沉積物來源位置不同，可能使得兩個柱狀樣所記錄的粗顆粒事件沉積層在年代序列上并不完全一致，如1981年8105號臺風在三亞至陵水附近海岸登陸，盛行偏北風，所以只有LA-02這個巖心中保存有該年份臺風的沉積記錄，而XC-06這根巖心沉積記錄匯總并沒有記錄到該年份臺風事件；同樣道理，根據歷史記載1915年臺風在陵水至萬寧一帶登陸，使得研究區附近臺風風向盛行偏西風，所以只有XC-06這個巖心中保存有該年份臺風的沉積記錄，而LA-02這根巖心沉積記錄匯總并沒有記錄到該年份臺風事件。而1973年該年份有兩次特大臺風分別在三亞一帶和萬寧一帶登陸，所以在沉積記錄中，使得兩根巖心中都保存有該年份的臺風記錄。

總之，350年以來，大于125 μm峰值沉積年份與海南省東南部地區歷史特大風暴記錄年份對應良好，充分證明了歷史文獻中的記載只保留了對該區域產生大范圍嚴重破壞和損失的特大古風暴記錄，而那些小區域影響的特大風暴事件常常被忽略，而作為海岸帶地區沉積環境較為穩定的潟湖沉積環境，能夠較為連續和完整地記載過去所發生的較大風暴潮事件。

4.3 古風暴事件與大氣環流關系

有關氣候變化和熱帶風暴關系的研究，盡管存在爭議，目前已經取得了一系列廣泛認同的認識。已有器測數據研究表明，ENSO顯著影響西太平洋地區的熱帶氣旋活動[30—34]，同時西北太平洋地區的熱帶氣旋活動也受到太平洋十年濤動、西太平洋副高、洋面溫度等多種因素的制約[32，35—37]。為揭示這些環流因素對海南島東南部350年來特大風暴活動的控制作用，基于本文所得古風暴事件沉積記錄和歷史文獻記載(1949年以后統計的特大風暴只統計了在海南省東南部三亞市、陵水縣、萬寧市三地及其附近海域登陸的臺風)重建了近350年來海南省東南部特大風暴歷史記錄歷史，并將這些風暴活動頻數與厄爾尼諾指數Nio3.4，太平洋十年濤動指數和太陽黑子頻數變化進行了比較作圖。

基于現代器測資料，研究者們認為西北太平洋的地區的熱帶氣旋的頻數與厄爾尼諾年份呈負相關，而和拉尼娜年份呈現正相關關系[31—33，35]。然而何敏通過對1884年以來西北太平洋臺風頻數統計分析得出，西北太平洋地區臺風頻數在厄爾尼諾年份與拉尼娜年份并未有明顯差別[33]。Camargo和Sobel發現西北太平洋地區的總熱帶氣旋頻數與El Nio年份相關不明顯，但與氣旋強度顯著正相關[38]。本文研究發現350年來特大風暴頻數變化趨勢與Nio3.4指數峰值顯著正相關而與波谷區呈現負相關關系(見圖6)，如1740-1755年、1770-1780年、1820-1830年和1875-1925年時段，這幾個時期的是強風暴活動的頻發期，這些時期與Nio3.4指數峰值對應良好，這可能是由于強厄爾尼諾時期，西北太平洋副高位置偏南，南海臺風路徑更易偏南西進[30，39]，使得來自南海本地臺風和西太平洋進入南海的臺風數量增加[34]，致使位置更加偏南的海南島東南部地區的登陸臺風頻數增加；亦可能是由于厄爾尼諾偏強時臺風頻數盡管減少，但在厄爾尼諾年份臺風中心氣壓偏低，風速偏強，持續時間更長，更容易產生強破壞力的特大風暴事件[33，38]，而本文研究的風暴記錄均為破壞性很大的極端特大風暴事件，所以在厄爾尼諾年份記錄到的頻數會相應的增加。

同樣，太平洋濤動指數(PDO)峰值變化與古風暴頻數變化峰值同樣對應較好(見圖6a)，PDO偏強時，風暴頻數相對較少，PDO偏弱時風暴頻數相應增加，這和南海地區熱帶氣旋活動規律的研究結果較為一致[35]，而與西北太平洋地區熱帶氣旋活動規律相反[37]，但是1820-1830年期間，盡管PDO偏強，但是特大古風暴活動仍然活躍。說明在PDO偏弱時，海南省東南部可能更多受到來自南海地區的特大風暴的影響[35]，而在PDO偏強時，可能更多受到其他控制因素的影響。

350年來古風暴頻數變化峰值與太陽黑子頻數變化存在一定的反向關系，如1740-1755年、1820-1830年和1875-1925年等時段，其風暴頻數變化對應于太陽黑子頻數較小值區，這可能是太陽黑子活動強盛時期，臭氧層會吸收到更多太陽輻射，使得平流層下部和對流層上部溫度升高，導致對流的有效位能減少，風暴系統的受到了減弱，更容易抑制特大風暴的生成[6]。在1820-1830年和1875-1925年前后的太陽黑子活動偏弱期，臺灣地區歷史文獻記錄顯示該區域同樣處于臺風活動的極度活躍期，可見太陽黑子對于西北太平洋地區臺風活動可能有顯著影響[40]。

值得注意的是，1830-1875年期間，盡管厄爾尼諾強度較弱，但是風暴頻數卻處于較小時期，這可能是由于這段時期太陽黑子活動偏強所致(見圖6d)，致使洋面溫度較低[41]，且PDO強度較弱，更加不利于西太平洋地區強熱帶風暴生成和發展。另外，Wang等研究發現，影響中國的熱帶氣旋活動與東亞季風環流和洋面溫度密切相關[42]，可見對于海南島東南部地區強熱帶風暴活動的環流控制機制十分復雜，還需進一步的深入研究。

圖6 海南島東南部350年來特大風暴頻數與大氣環流因素對比Fig.6 Time series of paleostorms and circulation factors for the last 350 years in southeastern Hainan Islanda.350年來特大風暴頻數變化圖；b.厄爾尼諾指數(Nio3.4)11年滑動平均變化曲線圖[43]；c.1470-1949年期間太平洋十年濤動指數(PDO)變化圖[44]；d. 1700-2000年期間太陽黑子活動頻數變化(全球太陽黑子數量數據統計自http://sidc.oma.be/silso)a. Paleostorms occurrences during the past 350 years; b. El Nio index 3.4 with 11-year moving averages (after reference [43]); c. Pacific Decadal Oscillation patterns during 1470 to 1949 (after reference [44]); d. sunspot occurrences during 1700 to 2000 (from website http://sidc.oma.be/silso)

5 結論

本文基于沉積物大于125 μm粒徑粒度特征突變為主要指標，通過粒度參數的垂向變化、有機質含量和碳酸鹽含量曲線特征，有效識別出了42層古風暴沉積層，對應35次特大風暴沉積事件，這些特大風暴事件與歷史文獻記載對應良好。基于本文實驗所得潟湖古風暴沉積記錄和歷史文獻記載恢復了海南省東南部350年以來的風暴活動歷史。通過將海南省東南部350年以來的風暴頻數變化與Nio3.4、PDO和太陽黑子頻數變化對比分析后，發現海南省東南部古風暴事件的發生與ENSO強盛期顯著有正向聯系，且與PDO大氣環流波動變化、太陽黑子活動有反向聯系。這可為恢復南海北部地區更長時期的高分辨率古風暴事件、揭示全新世以來長時間尺度古風暴事件發生的氣候變化機制提供有效信息。

致謝:南京大學海岸與海島開發重點實驗室葛晨東、徐偉、張響、朱冬和戴晨參加了野外樣品采集工作，汪亞平、高建華和B. Wuennemann在實驗測試工作中給予了幫助和指導，謹致謝忱。本文部分內容曾在第19屆國際沉積學大會(日內瓦，2014年8月18-22日)上宣讀。感謝本文審稿專家提出的批評和修改建議。

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Comparison of paleostorm events between sedimentary and historical archives: A 350 year record from southeastern Hainan Island coastal embayments

Zhou Liang1，Gao Shu1，2，Yang Yang1，Zhao Yanggang1，Han Zhuochen1，Wang Dandan1，Jia Peihong1，Yin Yong1

(1.CollaborativeInnovationCenterofSouthChinaSeaStudies，NanjingUniversity，Nanjing210093，China; 2.MinistryofEducationKeyLaboratoryforCoastandIslandDevelopment，NanjingUniversity，Nanjing210093，China)

Coastal lagoon deposits may provide evidence for the history of past intense tropical cyclones activities. In the present study, sediment cores from two coastal lagoons (Li’an Lagoon and Xincun Lagoon) of southeastern Hainan Island have been analyzed to address this issue. Storm-induced deposits were identified on the basis of detailed core descriptions, loss-on-ignition (LOI) and grain size analysis. Storm layers associated with 35 typhoon events have been identified from two short cores. The age of storm events calculated using210Pb dating method with the CRS model is in agreement with historical documents. On such a basis, a 350 year history of local typhoon activities is reconstructed by incorporating the210Pb dating results, typhoon-induced sediment records and the historical documents. A comparison of the frequency of typhoon occurrence with the regional climate records indicates that storm activity patterns may be related to EI Nio, Pacific Decadal Oscillation (PDO), sunspot, and other potential climate drivers that affect the tropical cyclone variability. Thus, our study shows that storm events can be obtained from coastal lagoon deposits, which would provide meaningful information on past storm activities in long-term scales.

Paleo-storms; lagoon deposits; grain size; LOI; Hainan Island coastal embayments

2014-12-02；

2015-01-23。

國家重大科學研究計劃項目——揚子大三角洲演化和陸海交互作用過程及效應研究(2013CB956500)。

周亮(1985—)，男，山東省泰安市人，從事古風暴學與海洋沉積過程研究。E-mail:geozhouliang@126.com

*通信作者：高抒(1956—), 男, 教授, 從事海洋沉積動力學研究。E-mail:shugao@nju.edu.cn

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.009

P736.21

A

0253-4193(2015)09-0084-11

周亮，高抒，楊陽，等. 海南島東南部海灣350年古風暴事件沉積與歷史文獻記錄對比[J]. 海洋學報，2015，37(9):84-94，

Zhou Liang，Gao Shu，Yang Yang，et al. Comparison of paleostorm events between sedimentary and historical archives: A 350 year record from southeastern Hainan Island coastal embayments[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(9):84-94，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.009