海南岛东南部海湾350年古风暴事件沉积与历史文献记录对比

周亮，高抒，2*，杨阳，赵秧秧，韩卓尘，王丹丹，贾培宏，殷勇

(1.南京大学 中国南海研究协同创新中心，江苏 南京 210023；2. 南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室，江苏 南京 210023)

海南岛东南部海湾350年古风暴事件沉积与历史文献记录对比

周亮1，高抒1，2*，杨阳1，赵秧秧1，韩卓尘1，王丹丹1，贾培宏1，殷勇1

(1.南京大学 中国南海研究协同创新中心，江苏 南京 210023；2. 南京大学 海岸与海岛开发教育部重点实验室，江苏 南京 210023)

本项研究试图从沉积记录中分析古风暴事件的时间序列。以海南岛东南部黎安潟湖和新村潟湖钻孔沉积物为研究对象，选取沉积物粒度、有机质和碳酸盐含量等参数建立台风事件的鉴别指标，同时利用放射性核素210Pb计年确定沉积物柱状样的年代序列，对海南岛东南部的古风暴活动进行了分析。结果显示，柱状岩心的粒度指标、有机质和碳酸盐含量清晰地记录了海南省东南部过去350年期间的35次特大风暴潮事件，与历史文献资料对比良好。基于历史文献和沉积记录的风暴潮事件恢复了近350年来的风暴活动历史，发现海南省东南部特大风暴事件频数与厄尔尼诺强度有显著关系，同时还可能受到太平洋涛动和太阳黑子活动等多种因素的综合影响。恢复海岸带地区长时间尺度高分辨率的古风暴记录，为探讨全新世以来古风暴活动的气候响应机制提供了有效信息。

古风暴事件；潟湖沉积；沉积物粒度；烧失量；海南岛海湾

1 引言

在21世纪，台风及其引发的风暴潮、暴雨、大风等海洋灾害事件给全球众多地区人民的生命财产安全带来了重大灾难，这吸引了研究者们对台风(飓风)及其危害的极大关注[1—5]。在全球气候变暖和海岸带快速城市化的背景下，台风活动的强度、频率的任何极端变化，必将严重威胁海岸带地区经济社会的可持续发展，且近年来台风活动呈现异常加剧态势[2]。因而研究海岸带地区台风(飓风)发生的频率、周期及其影响机制，并预测未来活动规律[3，6]，成为全球变化研究亟待解决的问题；对于区域资源开发建设规划、灾害应急方案制定、减少台风灾害损失等具有重要的实际意义。

近十几年来，古风暴学研究已经成为全球变化研究的一个热点，国内外学者运用历史文献和第四纪地质学等方法对大西洋沿岸、墨西哥湾沿岸、长江三角洲和南海等地区进行了全新世古风暴学研究，获得了一些重要认识[5，6—12]。古风暴活动信息的提取主要通过分析地质记录和历史文献记录。历史文献记录具有时间准确度和分辨率高的优势，但与地质记录相比较年限较短，且常常受战乱、朝代更替等影响[4，12]。地质学记录主要利用滨岸环境中的风暴越岸沉积、滩脊或贝壳堤、潟湖风暴沉积等材料，以及古生物学、有机地球化学及稳定同位素地球化学等替代指标。其中海岸风暴沉积是主要的研究载体[4，11]，在潟湖沉积环境下，正常天气时沉积环境相对稳定，而当强台风登陆时，风暴增水和水动力条件的变化使得潟湖沉积层序受到强烈的扰动，这些扰动层是台风活动的直接地质记录可用于重建古台风活动历史。

海南岛是我国乃至西太平洋地区受台风灾害最严重的地区之一[13]，1978年以来，海南岛社会经济飞速发展，加上全球变暖和海平面上升等因素，沿岸低地地区相对于风暴潮影响的脆弱性急剧增加。海南岛海岸曲折，拥有大小港湾(海湾)68个[14]。同时海南岛周边海域几乎没有地震海啸记录，而且适宜于风暴沉积保存的海岸潟湖和盐沼较多，是研究古风暴活动的理想场所。本文拟通过对海南岛东南部两个浅水潟湖岩心的研究，采用粒度、地球化学等多项指标，并与历史文献记录对比，探讨海南岛东南部350年来的古风暴记录，揭示古风暴活动对气候变化系统的响应机制。

2 研究区概况

海南岛位于南海西北部，地势中间高四周低，从中间到周边呈山地-丘陵-台地-平原的环形层状地貌梯级结构。海南岛岸线长1 725 km，以砂质岸为主，岩岸泥岸次之。东南岸岸线长214 km，崎岖曲折，多港湾和沙坝潟湖[14]。本区属于热带海洋性季风气候，干湿季分明，每年11月至翌年3月盛行东北季风，天气干旱；5-9月盛行西南季风，多降水。研究区附近海域属于不规则半日潮，潮差较小，平均潮差为0.69～0.93 m，最大潮差1.32～2.24 m[14]。海南岛东南部是南海西北地区受台风活动影响较重的区域，每年7-11月，源自西太平洋和南海的台风和热带风暴事件频发，该地台风具有频率高、强度大和季节长的特点，素有台风走廊之称[15]。根据实测数据，最大风暴潮水位出现于新村1981年“8105”台风期间，最高水位达到海拔2.73 m。

研究地点位于海南省陵水县东南部的两个沙坝潟湖(图1)，即黎安潟湖(LA)和新村潟湖(XC)。黎安潟湖与其西侧的新村潟湖腹背相依，周围为海积阶地、潟湖堆积平原和孤山丘陵所环绕。其中，黎安潟湖东侧沙坝高度在8～12 m左右，宽约200～800 m。潟湖南侧口门附近沙坝高度在6～8 m左右。双湖均为单口门潟湖，平均水深5～6 m，湾内水域宽阔，淡水注入量小，其中新村潟湖两条溪流的入湖水量均大约在1 m3/s左右，黎安潟湖无明显径流注入。在湖盆中心，底质以泥质沉积为主，潟湖口门及潟湖边沿沉积以粗砂质为主。

图1 海南岛东南部黎安、新村潟湖研究地点和采样位置Fig.1 The location of the Li’an and Xincun Lagoons in southeastern Hainan Island，and sampling sites

3 材料与方法

3.1 样品采集和沉积特征描述

2013年8月，在黎安和新村潟湖使用重力取样器，各获取一根短柱沉积物岩心(见图1)。岩心长度分别为120 cm(XC-06)和170 cm(LA-02)。据采样现场记录，这两个钻孔岩心通体呈灰绿色或橄榄绿色，主要由黏土质粉砂构成，其中每根岩心都具有若干含粗砂颗粒的沉积层位，这些沉积层含粒径较大的粗砂，含较多贝壳碎屑，颜色偏浅，大多呈混杂堆积，也有一些呈条带分布，贝壳碎屑含量较低，砂质含量较高。同时在每个柱状样站位及其附近浅滩使用抓斗式取样器进行表层底质样采集，在每个潟湖口门也各采集了1个表层底质沉积样(见图1)。

样品取回后，以5 cm为间隔分样进行210Pb年代测定；以1 cm为间隔分样进行粒度测定，共获得290个子样；进行了烧失量分析，测定了两根岩心沉积物有机质含量和碳酸盐含量。

3.2 实验室样品分析

粒度测试是首先称取0.5 g左右沉积物样品后，使用2 000 μm样筛过筛后去除沉积物中大于2 mm的颗粒物质，然后使用英国Malvern公司Mastersizen 2000型激光粒度仪上机测试，测量范围为0.02～2 000 μm，每个样品至少测量3次，重复测量的相对误差小于3%，粒度参数的计算采用Folk-Ward公式[16]。大于125 μm粒径含量的测定是在对每个样品称取15 g干质量样品后，采用湿筛法获取大于125 μm粒径物质的百分含量。

有机质和碳酸盐含量测定采用烧失法[17-18]。将样品研磨至74 μm以下后于105℃下烘干，称取2.5 g左右样品放入马福炉中控制温度550℃，时间为3 h，取出后冷却称重，然后再次放入马福炉中控制温度880℃，时间同样为3 h，然后冷却后再次称重。烧失量实验中对样品进行了平行样的测试，对比结果表明实验误差在10%以下。然后通过下式计算有机质含量和碳酸盐含量：

LOI550=(M1-M550)/(M1-M0)×100%，

(1)

LOI880=(M880-M550)/(M1-M550)×100%，

(2)

式中，LOI550为有机质含量，LOI880为碳酸盐含量，M0为坩埚质量，M1为125℃下烘干样品质量与坩埚质量之和，M550为550℃下烘干样品质量与坩埚质量之和，M880为880℃下烘干样品质量与坩埚质量之和。

210Pb年代测定的流程是取部分样品放在烘箱中在60℃下烘干，将烘干样品研磨至100目，进行(美国EG & G公司)低本底α能谱仪测量，采用恒定比活度模式(Constant Rate of Supply，CRS模式)[19]建立沉积物岩心年代序列，最后根据式(3)和(4)计算沉积物某层的沉积年代t和沉积速率R：

t=λ-1ln(A0/A)，

(3)

R=Z/t，

(4)

式中，A0是沉积物柱心中210Pb的总累计输入量(单位：Bq/cm2)，A为一定质量深度Z以下各层沉积物中210Pb的累计总量(单位：Bq/cm2)，Z为质量深度，R为沉积速率(单位：cm/a)，λ为210Pb衰变常数(0.031 14 a-1)。

4 结果与讨论

4.1 古风暴事件的鉴别

图2 钻孔粒级-标准偏差曲线Fig.2 Standard deviation curves for different grain-size classes

粒度分析是识别和判定现代和古风暴沉积物的重要手段[3，20]。为获取环境敏感粒度组分以准确鉴别出沉积序列中高能事件沉积物，选用粒级-标准偏差方法[21—22]，粒级-标准偏差变化曲线主要反映沉积序列中不同样品的粒度含量在各粒径范围内的差异性，标准偏差的高(低)值反映了不同样品的粒度含量在某一粒径范围内差异较大(小)，由于这些粒级组分与沉积动力环境的变化密切相关，较高标准偏差值所对应的粒级就是对沉积环境敏感的粒级组分[21—22]。图2展示了本文利用该方法对两个钻孔岩心所有样品中每个粒级组分的标准偏差随粒级组分的变化。两个岩心呈现明显一致的变化趋势，呈现出粗、细两个显著的峰值，细颗粒峰值出现在4～20 μm，属于潟湖沉积环境中典型沉积粒度组分范围，而粗颗粒峰值出现在450～850 μm左右，它们代表了对沉积环境最敏感的两个粒级组分。据海洋沉积动力学原理，流速越大，水体携砂能力越强，能够搬运的沉积物颗粒物质也愈粗，沉积区沉积的物质也就愈粗。因此，选择粒径大于125 μm粒级，可以有效识别沉积序列中的高能事件沉积。从125 μm粒级含量随深度变化曲线(图3)可以看出，在两个钻孔中都显示出若干个显著的峰值，而且这些峰值所处沉积层位粒径较粗，分选性更差，偏度更加负偏，与其上下沉积层次呈现出显著的粒度特征差异。

图3 LA-02和XC-06孔沉积物粒度、有机质和碳酸盐含量的垂向分布Fig.3 Vertical variations in grain size，and organic matter and carbonate contents in the cores LA-02 and XC-06

粒度频率分布曲线可直观展示沉积物粒度分布特征，是海洋高能事件沉积研究中常用方法之一[23—24]。如图4所示，表层沉积物和砂层粒度(62 cm、74 cm、53 cm和112 cm)分布特征明显不同，表层沉积物基本呈现正态分布的单峰，且粒径峰值介于4～20 μm，中值粒径和平均粒径较小，属于黏土质粉砂，代表了正常的海岸潟湖沉积。本文选择代表性的62 cm(LA-02)，74 cm(LA-02)，53 cm(XC-06)，112 cm(XC-06)深度的沉积物与钻孔附近表层沉积物、口门水道底质沉积物和近岸浅滩沉积物对比作图，如图4所示，钻孔粗颗粒沉积层位呈现双峰态，细颗粒峰值与表层沉积物类似，峰值处于黏土质粉砂范围；而另外一个显著峰出现在粗砂段，粗粒径峰值位于450～850 μm之间，而且粗砂段峰态与其所在钻孔附近浅滩粗颗粒沉积物峰态较为相似。另外，从粒度参数特征值来看，与表层沉积物相比，粗颗粒沉积层中值粒径与平均粒径差异更大，分选普遍较差，更加偏向粗砂段(表1)。这些粗颗粒沉积物与附近浅滩粒径变化范围大，分选差，粗粒组分含量较高，说明堆积过程中水动力显著增强。

图4 黎安、新村潟湖沉积物粒度频率分布曲线Fig.4 Grain size frequency curves of sediments in the Li’an and Xincun Lagoons

表1 风暴沉积层与潟湖底质沉积物粒度参数Tab.1 Grain size parameters of storm layers and surficial sediments

有机质和碳酸盐含量也被广泛运用于现代和古风暴沉积的识别[11，23]。从图3中有机质和碳酸盐含量曲线来看，大于125 μm粒级峰值所对应层位的有机质含量和碳酸盐含量同样呈现较大峰值波动变化，如62 cm(LA-02)，74 cm(LA-02)，54 cm (XC-06)，112 cm (XC-06)的有机质含量显著减少，碳酸盐含量明显增加，说明这些层位的沉积物沉积时沉积环境发生突变，暗示极端沉积事件的发生。

由上文可知，本研究区潟湖沉积物主要由黏土土质和粉砂质物质组成并混有少量贝壳碎屑，有时沉积序列中夹有砂质物质层。潟湖沉积物的输运和沉积过程主要分为两种，一种是细颗粒物质的悬移质形式输运并缓慢沉积，另外一种则是粗颗粒物质的输运，主要通过风力作用或者借助高能事件(如风暴潮)的水力搬运作用，以跃移的方式搬运[20]。根据以上多种指标的分析，这些砂层沉积层位的粒度呈现峰值突变，粒径偏粗，分选差，有机质含量锐减且混杂较多贝壳碎屑的特征，表明这些砂层是高能水动力条件下的沉积产物。由于研究区域两个潟湖受陆源河流影响较小(见图1)，这些粗颗粒物质层的产生最可能的解释就是特大风暴潮事件或者大的海啸事件作用的结果，而根据历史文献记载关于海南岛海啸事件的记录很少，且本研究区域350年来没有关于海啸较大影响的有关记载[25]。同时，这些沉积层底部含较多粗砾或贝壳碎屑，层厚不等，向上逐渐变细，并逐渐恢复正常天气情况下的潟湖细颗粒沉积，符合典型海岸低地地区风暴沉积特征[20，26—27]。因此本研究确证，夹在LA钻孔和XC钻孔沉积序列中这些粗颗粒沉积层是在高能水动力条件及风暴条件下的堆积产物。

4.2 350年风暴事件重建

海南省东南部是整个南海北部地区受台风影响最为严重的区域之一，同时海南省东南部(本文仅包括海南省的三亚市、陵水县和万宁市三地及其附近海域)历史文化悠久，有关风暴记载的历史可追溯到宋元时期，前人较为详细记录和整理了在过去的1 000年中海南省东南部台风灾害相关信息[28—29]。由此，基于历史文献台风记载信息和沉积记录结合，可较为准确的确定沉积序列中风暴事件的准确年代和更加精确的重建350年来海南省东南部风暴事件的活动历史。

根据上文所述可知，大于125 μm粒径峰值层位较好的代表了风暴事件沉积层位。本文基于粒度仪测试和湿筛法对大于125 μm粒径峰值进行研究(图5)，两根岩心共识别出42层风暴沉积物，两种方法所得峰值对应较好，对于小于2 mm的沉积物，两种方法粒度曲线趋势基本一致，差异较小，但是粗颗粒沉积层还有较多大于2 mm的砾石和贝壳碎屑等粗颗粒物质，图中也可以看出使用湿筛实验方法在风暴沉积层峰值更显著，更能显示出与非风暴沉积的差异，因此基于湿筛法获得的大于125 μm粒径峰值层位更能代表实际风暴事件沉积层位。

图5 古风暴事件沉积记录与历史文献记载年份对比Fig.5 Comparison of the paleostorm event timing between sedimentary records and historical documents

基于210Pb分析及CRS模式，计算出沉积岩心平均沉积速率分别为0.475 cm/a(LA-02)和0.51 cm/a(XC-06)。由于采样时间为2013年8月，因此可把沉积物最上层的年代定为2012.5年，减去模式年代，将模式年代换算成绝对年代，由此得出大于125 μm粒径峰值层位的绝对年代，即风暴事件的发生年代(见图5)。从图5可以看出，LA-02孔和XC-06孔记录的大于125 μm粒径峰值与历史资料记载对应良好。不难发现，两个孔的沉积记录显示自1660年以来海南省东南部风暴潮事件较为频繁，每10年就约发生1次特大风暴事件。

LA-02孔顶部大于125 μm粒径峰值沉积年龄分别约为公元1994、1985、1981、1973、1940、1901、1886、1863年，很好地对应于历史文献记录的海南省东南部1994、1985、1981、1973、1941、1900、1890、1863年份的几次特大风暴事件[28—29]；而XC-06孔顶部大于125 μm峰值沉积年龄分别约为2000、1988、1984、1972、1964、1945、1937年，也很好地对应于历史文献记录的海南省东南部2000、1989、1985、1973、1964、1944、1934年的几次特大风暴事件[28—29]。尤其是岩心XC-06在1902-1910年前后大于125 μm粒径峰值为350年来最高值，对应历史文献记录到1906-1909间连续3年4次特大台风事件，两个岩心显著峰值在文献记载中同样显示对应年份前后连续发生特大风暴的现象，可见两个岩心大于125 μm粒径记录到这次几次特大峰值，可能是多次台风共同作用的结果。

值得注意的是，自2000年以来的特大风暴潮事件并没有在沉积记录中得到鉴别，这可能是近几十年来人类活动的影响逐渐加剧，使得表层沉积层序受到扰动或破坏，使得沉积记录无法识别。综合考虑42个大于125 μm粒径峰值对应的风暴沉积层序，本文将210Pb年代结果和历史文献记载结合，把两根柱样岩心风暴沉积层年代结果较为一致视作同一次台风事件作用的结果，同时将风暴沉积层位年代和历史文献记载年代和较为一致的风暴事件年代，校核到历史文献记载年代，以历史文献年代记载年代为准，故此本文在42层风暴沉积层序中，共识别出35次风暴事件。

关于1838和1850年显示出的两个大于125 μm粒径峰值，我们尚未找到与之对应的文献记录。这可能是历史文献记载存在缺失遗漏了这些年份台风的记载，也有可能是由于在各种县志的记载中，只有在大范围造成严重灾害的台风才被记载和收录[12]，而这些年份台风影响区域较小，没有在大范围造成严重破坏，使得没有被历史文献收录。此外，一些文献记载到特大风暴事件在两个钻孔沉积记录中并未被找到，这一方面可能是由于历史文献记载的台风在该研究地点附近没有产生足够大的影响；另一方面可能是由于已经形成的风暴扰动沉积层，被后来若干次小的风暴事件重新搬运改造，没有保存在沉积记录中。

另外，本文研究地点两个潟湖附近海域潮差较小，潟湖口门两侧均有山岭和高沙坝阻挡且口门较为狭窄，小的风暴事件无法对该潟湖底床沉积物进行冲刷和引起大的再悬浮作用。同时从近几十年的风暴沉积记录来看，所对应的年份均存在一次或若干次10～12级的特大台风事件的发生，这也说明本文沉积记录中发现的风暴事件和古代历史文献记载台风事件一样[12]，记录的均是规模相对较大的风暴事件。

为了揭示两个潟湖记录的粗颗粒沉积特征风暴事件沉积层形成原因，需要对粗颗粒沉积层的物源进行探讨。由于新村潟湖南侧有南湾猴岛阻隔，而黎安潟湖东侧和南侧沙坝高度较高，使得风暴沉积以越岸形式进入两个潟湖内部沉积可能性较小。同时两个柱样位置均距离各自潟湖的口门较远，粗颗粒风暴沉积通过口门远距离输运进入潟湖深部同样十分困难。此外，两个潟湖受径流作用影响较小，且两个柱样位置距离河口较远(见图1)，台风暴雨洪水携带大量粗颗粒沉积进入潟湖进行远距离搬运可能性同样十分困难。所以最可能的解释是这些粗颗粒沉积层是潟湖内部物质的再搬运形成。通过对粒度频率分布图来看，LA-02和XC-06在粗砂段与其附近浅滩沉积物的峰值更加接近，而与各自口门水道沉积物类型存在较大差异，同时对钻孔位置及地貌观察分析可以得出，XC-06岩心中粗颗粒沉积物可能来自于其附近西北方向浅滩粗颗粒沉积物。同理，LA-02可能来自于其东南侧浅滩或者近岸沉积物。在偏西向或偏北向台风下，台风使得波浪水动力急剧加强，水流冲刷浅滩或近岸沉积物，携带大量粗颗粒物质在XC-06钻孔附近堆积下来，形成粗颗粒沉积层，而在台风风向偏东风或东南风的作用下，风暴更容易使得黎安潟湖东侧浅滩或近岸粗颗粒物质被搬运至LA-02柱样附近沉积下来。由于台风主导风向不同和两个钻孔附近粗颗粒沉积物来源位置不同，可能使得两个柱状样所记录的粗颗粒事件沉积层在年代序列上并不完全一致，如1981年8105号台风在三亚至陵水附近海岸登陆，盛行偏北风，所以只有LA-02这个岩心中保存有该年份台风的沉积记录，而XC-06这根岩心沉积记录汇总并没有记录到该年份台风事件；同样道理，根据历史记载1915年台风在陵水至万宁一带登陆，使得研究区附近台风风向盛行偏西风，所以只有XC-06这个岩心中保存有该年份台风的沉积记录，而LA-02这根岩心沉积记录汇总并没有记录到该年份台风事件。而1973年该年份有两次特大台风分别在三亚一带和万宁一带登陆，所以在沉积记录中，使得两根岩心中都保存有该年份的台风记录。

总之，350年以来，大于125 μm峰值沉积年份与海南省东南部地区历史特大风暴记录年份对应良好，充分证明了历史文献中的记载只保留了对该区域产生大范围严重破坏和损失的特大古风暴记录，而那些小区域影响的特大风暴事件常常被忽略，而作为海岸带地区沉积环境较为稳定的潟湖沉积环境，能够较为连续和完整地记载过去所发生的较大风暴潮事件。

4.3 古风暴事件与大气环流关系

有关气候变化和热带风暴关系的研究，尽管存在争议，目前已经取得了一系列广泛认同的认识。已有器测数据研究表明，ENSO显著影响西太平洋地区的热带气旋活动[30—34]，同时西北太平洋地区的热带气旋活动也受到太平洋十年涛动、西太平洋副高、洋面温度等多种因素的制约[32，35—37]。为揭示这些环流因素对海南岛东南部350年来特大风暴活动的控制作用，基于本文所得古风暴事件沉积记录和历史文献记载(1949年以后统计的特大风暴只统计了在海南省东南部三亚市、陵水县、万宁市三地及其附近海域登陆的台风)重建了近350年来海南省东南部特大风暴历史记录历史，并将这些风暴活动频数与厄尔尼诺指数Nio3.4，太平洋十年涛动指数和太阳黑子频数变化进行了比较作图。

基于现代器测资料，研究者们认为西北太平洋的地区的热带气旋的频数与厄尔尼诺年份呈负相关，而和拉尼娜年份呈现正相关关系[31—33，35]。然而何敏通过对1884年以来西北太平洋台风频数统计分析得出，西北太平洋地区台风频数在厄尔尼诺年份与拉尼娜年份并未有明显差别[33]。Camargo和Sobel发现西北太平洋地区的总热带气旋频数与El Nio年份相关不明显，但与气旋强度显著正相关[38]。本文研究发现350年来特大风暴频数变化趋势与Nio3.4指数峰值显著正相关而与波谷区呈现负相关关系(见图6)，如1740-1755年、1770-1780年、1820-1830年和1875-1925年时段，这几个时期的是强风暴活动的频发期，这些时期与Nio3.4指数峰值对应良好，这可能是由于强厄尔尼诺时期，西北太平洋副高位置偏南，南海台风路径更易偏南西进[30，39]，使得来自南海本地台风和西太平洋进入南海的台风数量增加[34]，致使位置更加偏南的海南岛东南部地区的登陆台风频数增加；亦可能是由于厄尔尼诺偏强时台风频数尽管减少，但在厄尔尼诺年份台风中心气压偏低，风速偏强，持续时间更长，更容易产生强破坏力的特大风暴事件[33，38]，而本文研究的风暴记录均为破坏性很大的极端特大风暴事件，所以在厄尔尼诺年份记录到的频数会相应的增加。

同样，太平洋涛动指数(PDO)峰值变化与古风暴频数变化峰值同样对应较好(见图6a)，PDO偏强时，风暴频数相对较少，PDO偏弱时风暴频数相应增加，这和南海地区热带气旋活动规律的研究结果较为一致[35]，而与西北太平洋地区热带气旋活动规律相反[37]，但是1820-1830年期间，尽管PDO偏强，但是特大古风暴活动仍然活跃。说明在PDO偏弱时，海南省东南部可能更多受到来自南海地区的特大风暴的影响[35]，而在PDO偏强时，可能更多受到其他控制因素的影响。

350年来古风暴频数变化峰值与太阳黑子频数变化存在一定的反向关系，如1740-1755年、1820-1830年和1875-1925年等时段，其风暴频数变化对应于太阳黑子频数较小值区，这可能是太阳黑子活动强盛时期，臭氧层会吸收到更多太阳辐射，使得平流层下部和对流层上部温度升高，导致对流的有效位能减少，风暴系统的受到了减弱，更容易抑制特大风暴的生成[6]。在1820-1830年和1875-1925年前后的太阳黑子活动偏弱期，台湾地区历史文献记录显示该区域同样处于台风活动的极度活跃期，可见太阳黑子对于西北太平洋地区台风活动可能有显著影响[40]。

值得注意的是，1830-1875年期间，尽管厄尔尼诺强度较弱，但是风暴频数却处于较小时期，这可能是由于这段时期太阳黑子活动偏强所致(见图6d)，致使洋面温度较低[41]，且PDO强度较弱，更加不利于西太平洋地区强热带风暴生成和发展。另外，Wang等研究发现，影响中国的热带气旋活动与东亚季风环流和洋面温度密切相关[42]，可见对于海南岛东南部地区强热带风暴活动的环流控制机制十分复杂，还需进一步的深入研究。

图6 海南岛东南部350年来特大风暴频数与大气环流因素对比Fig.6 Time series of paleostorms and circulation factors for the last 350 years in southeastern Hainan Islanda.350年来特大风暴频数变化图；b.厄尔尼诺指数(Nio3.4)11年滑动平均变化曲线图[43]；c.1470-1949年期间太平洋十年涛动指数(PDO)变化图[44]；d. 1700-2000年期间太阳黑子活动频数变化(全球太阳黑子数量数据统计自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 结论

本文基于沉积物大于125 μm粒径粒度特征突变为主要指标，通过粒度参数的垂向变化、有机质含量和碳酸盐含量曲线特征，有效识别出了42层古风暴沉积层，对应35次特大风暴沉积事件，这些特大风暴事件与历史文献记载对应良好。基于本文实验所得潟湖古风暴沉积记录和历史文献记载恢复了海南省东南部350年以来的风暴活动历史。通过将海南省东南部350年以来的风暴频数变化与Nio3.4、PDO和太阳黑子频数变化对比分析后，发现海南省东南部古风暴事件的发生与ENSO强盛期显著有正向联系，且与PDO大气环流波动变化、太阳黑子活动有反向联系。这可为恢复南海北部地区更长时期的高分辨率古风暴事件、揭示全新世以来长时间尺度古风暴事件发生的气候变化机制提供有效信息。

致谢:南京大学海岸与海岛开发重点实验室葛晨东、徐伟、张响、朱冬和戴晨参加了野外样品采集工作，汪亚平、高建华和B. Wuennemann在实验测试工作中给予了帮助和指导，谨致谢忱。本文部分内容曾在第19届国际沉积学大会(日内瓦，2014年8月18-22日)上宣读。感谢本文审稿专家提出的批评和修改建议。

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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。

国家重大科学研究计划项目——扬子大三角洲演化和陆海交互作用过程及效应研究(2013CB956500)。

周亮(1985—)，男，山东省泰安市人，从事古风暴学与海洋沉积过程研究。E-mail:geozhouliang@126.com

*通信作者：高抒(1956—), 男, 教授, 从事海洋沉积动力学研究。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，杨阳，等. 海南岛东南部海湾350年古风暴事件沉积与历史文献记录对比[J]. 海洋学报，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