300 年的树木年轮显示飓风对卡罗莱纳州的破坏程度

科学家本周报告称，由于气候变化，缓慢的飓风给东南沿海地区带来的降雨比过去几个世纪都要多。

研究人员研究了 300 多年的树木年轮数据，以确定卡罗莱纳州飓风带来的降雨量随时间的变化情况。他们发现，与 18 世纪初相比，热带气旋降水的极端值增加了 64 至 128 毫米（2.52 至 5.04 英寸），其中大部分是在过去 60 年中发生的。该团队于 10 月 4 日在《美国国家科学院院刊》上发表了这一研究成果。

“降水最多的年份变得更加多雨，”印第安纳大学伯明顿分校的气候学家、这项研究的合著者贾斯汀·马克斯韦尔 (Justin Maxwell) 表示。“降水量如此之大，我们确实处于未知领域。”

飓风期间，风暴潮和强风会造成大量破坏。然而，最致命和最昂贵的灾害之一是内陆洪水，这取决于飓风产生的降雨量。最近两个引人注目的例子是飓风哈维和飓风佛罗伦萨，它们分别在 2017 年和 2018 年以创纪录的降雨量袭击了德克萨斯州和卡罗莱纳州的部分地区。风暴造成了数百亿美元的损失，夺走了数十人的生命，并破坏了充满动物粪便的泻湖。

由于气候变化，飓风变得越来越强大，向内陆移动得越来越远，移动速度也越来越慢。“它们停留的时间越来越长，在一个地区停留的时间也越来越长，产生的降雨量也比以前更多，”麦克斯韦说。这种减缓被认为与引导飓风的全球风向减弱有关。

然而，美国热带气旋降雨量的记录只能追溯到 20 世纪 40 年代，因此很难判断长期趋势。为了探究更遥远的过去，马克斯韦尔和他的同事研究了北卡罗来纳州和南卡罗来纳州七个地点的长叶松树。研究人员从树上提取了铅笔大小的木芯，然后在显微镜下检查了这些样本中保存的年轮。

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长叶松在年初会长出浅色木材。后来，也就是飓风季节的那段时间，它们会长出颜色较深的“晚材”，麦克斯韦说。由于这些树木生长在沙质丰富的地区，因此它们对飓风带来的降雨也特别敏感。

马克斯韦尔说：“需要大量的降雨才能使地下水位上升到足以让树木在一年中的这个时候受益并大量生长。”其他类型的风暴产生的降雨量不足以对树木年轮宽度产生明显的影响。

马克斯韦尔和他的团队分析了过去七十年中 6 月 1 日至 10 月 15 日期间经过卡罗莱纳州的热带气旋降水记录。他们发现，降雨越多，该年对应的树木年轮中的晚材带越厚。

“然后，我们可以利用这种关系追溯到过去，利用记录飓风降雨之前的晚材带来估计飓风降雨的情况，”麦克斯韦说。他和他的同事重建了 1700 年以来热带气旋的季节性降雨。当他们将注意力集中在最潮湿的 5% 年份时，研究人员发现，自 18 世纪初以来，这些极端年份的降水量每十年增加 2 至 4 毫米（0.08 至 0.16 英寸）。麦克斯韦说，这些令人印象深刻的降雨总量可能是由一个季节中的一场或几场风暴造成的。

“300 年前的丰收年，如今只不过是平淡无奇的一年，”他说，“因此，特别是自 20 世纪 90 年代以来，飓风带来的降雨总量比过去高得多。”

研究人员还将他们的降雨量估计值与特定年份的平均飓风速度和持续时间记录进行了比较，并得出结论，他们观察到的极端降水的增加是由于气候变化导致风暴减缓造成的。

马克斯韦尔表示，这种趋势在未来可能会持续下去，导致更多“蜿蜒曲折、没有太多向前运动”的风暴，并产生暴雨。他说，沿海城市在规划堤坝和洪泛区时，必须考虑未来飓风带来的洪水风险增加。

尽管研究人员只研究了北卡罗来纳州和南卡罗来纳州海岸线上的树木，但长叶松在整个东南部都有生长。麦克斯韦和他的同事目前正在研究飓风带来的降雨量如何改变密西西比州等其他州。他们还希望通过研究 18 和 19 世纪被砍伐的树木的木材样本，将他们的估计推得更远。

“木材被用来建造各种建筑，从伦敦到纽约，几乎遍布世界各地，”麦克斯韦说。“我们有这些古老的历史考古样本，如果我们能把它们和一些活树结合起来，我们就能建立一些非常长的记录。”