巴西南部全新世极端降雨事件史

遥远过去的洪水为何对今天仍重要

巴西南部近期遭遇了该地区历史上最具破坏性的洪水之一，导致数十万人流离失所。然而那里的气象观测记录仅有几十年，使得判断当今的极端风暴究竟是否异常抑或属于长期自然周期变得困难。本研究转向一种意想不到的档案——洞穴内生长的矿物——来拼凑出7500年的极端降雨史，并理解遥远的海洋乃至南极如何共同驱动这些破坏性的暴雨。

一座记录秘密洪水日记的洞穴

研究者将目光聚焦在位于巴拉那州森林山丘中的Malfazido洞穴。洞内有一条地下河流，经由天然岩坝分阶，使得在大洪水时河水积聚成潭。洞穴地面上直立着蜡烛状的矿物构造——石笋，随着滴水沉积碳酸盐缓慢生长。当极端风暴使河水暴涨时，泥沙浊水漫入洞内，覆盖石笋顶部的细小沉积物。洪水退去后，清澈的滴水会很快在这层泥之上封存新的矿物层，留下标记过去洪水的微小条纹。

观测现代洪水如何在岩石上写下痕迹

为证明这些微层确实记录了重大洪水，团队在2019至2024年间监测洞内水位，并在石笋上放置玻璃观察皿以收集任何新沉积物。2023年10月的一次极端暴雨中，降雨量接近月均值的三倍，邻近的图尔沃河流量突破纪录。洞内水位持续偏高逾两个月，观察皿收集到一层薄薄的褐色泥膜，与显微镜下石笋内部观测到的微层高度一致。将最上层石笋层与40年的河流数据对比显示，几乎每一次真正极端的流量事件都有对应的沉积层，确认洞穴忠实地记录了该地区最强烈的降雨事件。

在石头中读取7500年的风暴史

借助这一现代校准，科学家们切片并测年了一块关键石笋MFZ-10，该石笋在过去约7500年间几乎连续生长。他们计数出657个独立的洪水层，并用精确的铀-钍测年将每一层置于时间轴上，随后计算每世纪发生的极端事件数量。记录显示出一种长周期、波动式的模式：全新世中期（约4200–7500年前）洪水活动总体偏高，晚全新世大部分时期有所下降，随后在过去约一千年再次上升。平均来看，一次极端降雨大约每11.5年发生一次，但20世纪尤为突出，事件频率约每5.5年一次——接近整个全新世记录中的上限。

南极、厄尔尼诺与隐藏的气候节律

洞穴记录与西南极冰芯温度复原记录出人意料地高度一致：较凉的南极夏季往往与巴西南部更频繁的极端降雨同时发生，而较暖时期则对应事件减少。这表明更强的南北温差会增强驱动风暴的冷锋和低空急流，将亚马逊的水汽输送到巴西南部。在过去一千年里，石笋中的洪水记录还与中强至强厄尔尼诺事件的发生相呼应，强化了现代观测——厄尔尼诺年会增加该地区发生破坏性降雨的风险。从更长的时间尺度看，洪水记录显示出数百年周期的反复，吻合已知的太阳辐射和海洋模式变化，暗示太阳与大西洋的缓慢摆动曾助推南美季风及其极端事件的节律。

过去对未来的启示

通过将巴西南部极端降雨的历史延伸到远超过气象站记录的时段，这项工作表明近几十年在整体大的自然起伏背景下仍异常多发洪水。与南极温度和厄尔尼诺的紧密联系为为何当太平洋变暖或极地—热带对比加剧时该地区脆弱性提高提供了物理线索。鉴于气候模型预计在变暖世界中厄尔尼诺事件更强、气氛更潮湿，洞穴的长期记录表明巴西南部的极端暴雨和洪水很可能变得更频繁、更强烈——这提高了为最易受灾社区做更好规划、防护和支持的紧迫性。

引用: Cauhy, J., Della Libera, M.E., Stríkis, N.M. et al. A Holocene history of extreme rainfall events in Southern Brazil. Commun Earth Environ 7, 345 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03506-y

关键词: 极端降雨, 巴西南部洪水, 钟乳石记录, 厄尔尼诺, 全新世气候