研究揭示西太平洋地区全新世台风活动呈现南北半球对称格局

近日,中国科学院南海海洋研究所珊瑚礁及其环境记录团队,联合多家合作机构,揭示古台风活动规律,为沿海防灾减灾提供千年尺度科学依据。成果发表于Nature旗下期刊《Communications Earth & Environment》。陶士臣博士为论文的第一作者,研究员施祺为通讯作者,论文作者还包括香港中文大学教授廖淦标、台湾大学教授沈川洲和博士黄君瑗、广东海洋大学副教授张会领和副教授黄忠洲、广西大学教授余克服、广州新华学院博士孟敏,以及中国科学院南海海洋研究所副研究员张喜洋和副研究员严宏强。

热带气旋(台风/风暴)是全球沿海地区最频繁、最具破坏力的气象灾害。数据显示,全球超过30%的热带气旋形成于西北太平洋地区,并频繁地影响着我国的华南、华东、台湾以及菲律宾、越南、日本和韩国等地。据世界气象组织统计,1970年至2021年间,热带气旋占全球天气、气候和水相关极端事件所致灾害的17%,以及人员伤亡和经济损失的38%。然而,受限于现代器测时长较短以及模式模拟的不足等,学术界一直难以厘清其长期活动特征及其与温度的内在联系。重建更长尺度的古台风历史,对于理解台风活动规律、评估未来风险具有重要的现实意义。

台风形成的强风浪能将生长于礁坡的大型活体珊瑚搬运至礁坪,形成珊瑚风暴石,珊瑚也随即停止生长。通过精准的铀-钍(U-Th)测年并结合珊瑚年生长层,可以确定风暴石顶面年龄,即初次被台风搬运至礁坪的时间,代表了台风发生的时间。

研究团队于2023年7月在海南三亚珊瑚岸礁礁坪开展实地调查采样,共获取41个珊瑚风暴石岩芯样品,平均长度118 cm,最长达340 cm,单个珊瑚块最重可达36吨,并对其中的40个风暴石样品开展了高精度U-Th测年。

结果显示,40个风暴石主要形成于7.3‒5.8 ka和2.2‒0 ka(ka即千年前)两个时段,即影响三亚海域的台风在7.3‒5.8 ka和2.2‒0 ka时段较为活跃,而在5.8‒2.2 ka时段相对平静。

结合西南太平洋斐济和新西兰、西北太平洋日本等地的古风暴记录,研究发现在西太平洋南北半球,低纬度与中高纬度地区风暴/台风活动均存在“跷跷板”现象;同时,在南北半球之间的类似纬度地区,风暴/台风活动的活跃期与平静期也具有对称性。

结合器测和重建资料,研究认为在百年-千年时间尺度上,温度变化通过驱动西太暖池边界的扩张/收缩以及热带辐合带(ITCZ)的南北摆动,调控着台风活动路径在低纬度与中高纬度之间的迁移。在相对温暖时期,暖池扩张、热带辐合带向高纬度扩展,台风生成源地与活动路径随之北移/南移,主要影响日本、新西兰等中高纬度地区;在相对降温时期,暖池收缩、辐合带向赤道收缩,台风形成及活动主要在低纬度区域,海南、斐济等地受影响加剧。

随着全球气候持续变暖,西太平洋热带气旋路径或将进一步向中高纬度迁移。一方面,海南等华南低纬度沿海遭遇台风登陆的频率可能降低;另一方面,东亚中高纬度地区受台风影响或将加剧,极端暴雨、洪涝灾害可能更为频发。这对原本防汛压力相对较小的内陆及北方地区,提出了全新的防灾减灾挑战。

本研究也是该团队前期工作的进一步拓展。2021年,该团队基于黄岩岛和西沙群岛珊瑚风暴石以及其他相关资料,揭示过去千年西北太平洋台风活动在低纬度与中高纬度地区存在"跷跷板"现象(Tao et al., 2021);2025年,团队在海南南部发现全新世超强台风的珊瑚风暴石记录(Zhou et al., 2025)。此次研究将记录拓展至全新世,并揭示南北半球对称格局,实现了从"半球内跷跷板"到"跨半球镜像"的认识跃升。

该项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发以及广西自然科学基金等项目资助。

论文信息:Tao, S.C., Liu, K.-b., Shi, Q.*, Zhang, X.Y., Zhang, H.L., Huang, C.Y., Huang, Z.Z., Shen, C.C., Meng, M., Yan, H.Q., Yu., K.F. Tropical cyclone activity in the western Pacific since the mid-Holocene exhibits a symmetrical pattern between the Northern and Southern Hemispheres, Communications Earth & Environment, https://doi.org/10.1038/s43247-026-03734-2 (2026).

原文链接:https://www.nature.com/articles/s43247-026-03734-2

图1 西太平洋地区全新世台风/风暴活动记录

图2 团队成员在三亚珊瑚岸礁礁坪上采集珊瑚风暴石样品


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