历史文献记录的淮河流域气候变迁：预研究*

2012-08-15曾承

湖北科技学院学报 2012年10期

曾承

（阜阳师范学院社会发展学院，安徽阜阳 236041）

气候与环境变化越来越广泛和深刻地影响着全人类的生产与生活。人们必须从各种自然历史记录入手来研究气候变迁的规律和特性，探讨适应的方法和响应对策。历史时期，尤其是过去2000年中人类活动不断加强，气候变化与人类的联系更加紧密，因而这一阶段高分辨率古气候变化的研究对综合考虑自然因子和人为因子影响下预测未来气候变化有重要意义，一直是PAGES和CLIVAR等国际项目的工作重点之一，也一直是IPCC评估报告的一个重要时段。

历史时期气候研究载体主要包括历史文献、考古、自然记录等。其中，中国历史文献因其数量之多，记载气象信息之广，以及在时间上的长期性和连续性，成为研究历史时期气候变迁极为重要的途径。

在历史文字记载中，有关气候的证据，内容十分广泛.既包括有直接的气候证据，如水灾、旱灾、霜冻、降雪、冰雹、风沙、逐日天气记载等，也包括有许多间接的气候证据，如湖泊、河流封冻、水位变化、沙漠变迁、雪线升降、冰川进退；动植物的物候现象，各种指示生物（包括动物和植物）的分布；某些农作物界限的变迁、耕作措施的变化等等［1］。

竺可桢先生［2］根据考古资料和历史文献记载，最早建立了中国过去5000年来的温度变化，开中国利用历史文献研究气候变化之先河。而后中国气象局气象科学院［3］组织专家对中国历史典籍中记载的气候信息进行了详细搜寻、订正、研究，以五级旱涝指数分类来描述中国120个站点1470 AD以来的干湿状况，并和器测记录连接起来，在1981年出版了《中国近500年旱涝分布图集》。经过两次续补，已将这一旱涝指数数据延伸到2000AD［4，5］。他们还系统收集、整理我国公元前13世纪至公元1911年三千多年间的各种有关气象的文字记载，按年序编排，出版了《中国三千年气象记录总集》［6］，为利用历史文献研究过去气候变化提供了宝贵资料。

淮河流域在中国历史上曾扮演过重要角色，吴海涛［7］从经济发展水平、水利事业兴废、自然灾害、战乱和移民等方面，探讨了古代淮北经济自北宋后由盛而衰的轨迹及其原因。其中导致自然灾害多发就包括气候方面的原因。

一、历史文献记录的淮河流域气候变迁：前人研究

目前尚无学者利用历史文献进行淮河流域气候变迁的专题研究，前人曾将黄淮海平原作为一个整体对平原历史时期气候变迁作过初步研究［8］；研究显示：

西周以前气候暖湿，1899年安阳殷墟发现甲骨刻辞，随后出土大量动物骨骼，这些动物现今大多生活在热带、亚热带地区，而甲骨卜辞所记排除南亚之说。这表明在公元前14至11世纪时，黄淮海平原中部的气候区比今天更温暖。在仰韶温暖期内黄淮海平原气候比较湿润，这是一个基本的估价。证据之一在于平原北部古湖泊扩张［9］。据《夏小正》及甲骨文中的有关记载表明当时安阳一带的年降水分配是夏雨型。现代江南梅雨的北界约在淮河一线，伏旱北界也在同一位置［10］。淮河一线是夏雨型和春雨伏旱型降水的分界线；线南春雨伏旱宜种水稻，线北春旱伏雨宜种小麦。一般认为，当气候转暖时，东亚季风作用会加强，这条北界应北移，而在淮河平原出现春雨伏旱。仰韶时期气候转暖，但北界未北移，淮河平原仍维持着春旱夏雨的降水年分配格局；尽管温度界线可北移2－3个纬度和最大达5－6个纬度。

西周至两汉降温期，西周寒冷气候是全新世温暖气候后的第一个寒冷时段，动物界南迁；象在西周退出淮河平原，长江流域一带成为其活动的北缘地区，《战国策·楚策三》记载有“黄金珠玑犀象出於楚”。武王伐纣时“阴寒雨雪十余日，深丈余”（《太平御览》卷12引《金匮》）。淮北平原小麦收割时间在西周至两汉时期内，总的趋势是在推迟，反映了气候的降温过程。也体现在桔树种植北界南退。

西周至两汉时期有两次寒冷与两次温暖的交替：春秋时期温暖，亚热带植物梅树至少还在今山东西部菏泽一带，小麦收获时间在四月，春秋气候比现代温暖。战国至西汉初气候向寒冷方向波动。小麦收获时间推迟到夏至前后，现代黄河中下游地区小麦一般在六月上旬收割；当时气候应比现代略冷。气候转寒亦同时表现在春季气温回升日子的推迟。冬季气温也显得比现代低，就淮河而言，其流水动量大，现代记录表明，只有在少数强寒潮年份才会冻结，但在秦朝，淮河似乎冻结比较频繁，《史记·封禅书》载“春以脯酒为岁祠，因泮冻，秋涸冻，冬塞祷祠”。反映了当时气候比现代寒冷。西汉中叶至东汉末的温暖气候，西汉中叶气候回暖过程可能带有突变性质。两个现象无疑与气候原因关系密切，一是渤海湾出现大范围海侵，二是黄河中下游地区出现严重决溢。

魏晋至五代寒冷期，反映在农业物候和极端气候事件上。后魏贾思勰农业专著《齐民要术》记载物候比现在现代推迟10－15天，还记载了黄淮海平原中部石榴过冬保护的技术，显示出现代气象记录中不多见的雾淞。九世纪末至十世纪初韩鄂的传世农书《四时纂要》显示洛阳附近冬季果树需防寒的措施。唐朝后期两个一般年份的物候现象，在开成三四年（838、839年），唐代史料中均无秋冬寒冷现象记载，推测这两年应属当时人观念中的一般气候年份。日本僧人圆仁的行记中记载有“开成三年十月七日（今阳历10月31日）杨州薄冰，开成四年十月五日（今阳历11月18日）山东文登出现泉冰现象”［11］，均比现在提前了20天左右。从这两个例子可见，在当时人们感觉中的一般年份秋冬正常温度要比现在低。

极端气候事件主要是霜雪日期的异常现象以及沿海海水冰冻情况。黄淮海平原上霜冻的平均初期，北部为10月10日，向南端推迟至11月10日，平均终期在南部为3月31日，到北端推迟至4月30日。黄淮平原南部地区，尤其是淮河以南，霜冻出现的日期与气温有良好的关系，据全国100个气象站1951－1980年初终霜日资料的分析，初霜日与秋季气温相关很好，回归分析表明初霜每提前10天秋季气温下降0.4度，同样终霜推迟10天，春季气温下降0.5度［12］。当时平原地区霜雪极端日期大部分是接近或超过现代极端，说明当时霜雪期的延续时间比现代长，表现为纬度带向南移动。

在唐后期至五代史料中还记载了黄淮海平原沿海海冰现象。现代气候条件下，渤海主要冰情出现在位置最北的辽东湾，秦皇岛以南一般年份均无严重冰况，莱州湾在正常年份也只有十海里左右的流冰。渤海出现严重冰情罕见，如1935－1936年冬季为20世纪最强一次。历史上苏北沿海亦曾有海水结冰记载，出现在唐后期至五代与明清时期。明清时期为小冰期，苏北沿海海水结冰现象有五次［13］。在魏晋至南北朝期间莱州湾及苏北沿海均出现海冰。

北宋至元中叶温暖期，在北宋统治的大部分时间里，气候接近或超过现代的温暖程度，其主要特点表现在冬季温暖现象的频繁出现。资料记载960－1109年之间开封一带出现17个冬季温度明显偏高的现象，这在各个历史时期中是比较突出的现象，有研究用极暖与极寒事件拟合1000年以来我国温度曲线，在北宋这一时段也是明显偏暖的［14］。

北宋资料中还记有冬无雪和皇帝在夏历十一月或十二月亲自或命辅臣祈雪的活动，都指开封一带冬季少雪或无雪。从环流的角度分析，这些现象可能由两个原因引起，其一是冬季纬向型环流占优势，东亚大槽不发育，因而我国大部分地区缺少强冷空气影响，形成无雪或少雪天气，故开封一带冬季温度偏高。其二是冬季冷空气强大而稳定地控制黄河流域，而南方暖湿气流不活跃，缺少两种不同温湿特征的气团交汇，因而开封一带寒而无雪或少雪。可见在利用开封冬季少雪或无雪资料之前，需要对当时资料反映的温度进行讨论。北宋史料中冬季少雪或无雪的记载，大部分应相对应于暖冬现象，这此记载连同暖冬年份达50年，占960－1109的1/3左右。北宋气候史料中霜雪害稼记载很少见。《宋史·五行志》中仅见有5年记载。

元后期至清末寒冷期，约从14世纪开始，地球进入仅次于末次冰期的“小冰期”。史料记载显示，整个中国东部寒冷事件大大增加，但该时期寒冷气候造成的影响而言黄淮海平原并非敏感地区，有两方面的原因：一是就现代温度而言，一月平均气温0℃等温线已在淮河一线，这是河流结冰的平均位置；当气候向寒冷方向转变时，河流结冰南界必然南移出平原范围。二是平原大部分属温带气候，越冬农作物主要是麦类，同时又缺少喜温的多年生作物；因此农业上对冬季的寒冷反映不敏感。可用临近平原南缘的长三角地区资料来看严寒冬季的直接影响，比如水体的结冰情况。

二、历史文献记录的淮河流域气候变迁：定量化研究

尽管前人就淮河流域历史时期气候变迁做了一定程度的研究，但这些研究仅局限于定性的、局部的（包括地区的局部性和气候气象特征的局部性）且不连续的气候研究。限于篇幅，本文仅以气候气象特征中的冷暖变化和干湿变化为例，对“定量化研究”略作说明。当然，需要加以说明的是，在做定量化研究之前，需要先对历史文献中涉及淮河流域冷暖变化的文献资料进行考据以确定史料可靠性；并且预先对拟采用的定量化方法进行合理性检验，以确保该定量化方法在淮河流域历史文献气候重建中的实用性和可靠性。关于史料可靠性的确定方法及定量化方法合理性的检验方法，本文从略。

1.旱涝史料参数化方法

（1）比值法

这一方法是建立在一种理论假设基础上：某一时段水灾越多，则表示雨量越多，某一时段旱灾越多，则表示雨量越少。反之亦反。

这—方法首先是由Brooks［15］提出的。用这种方法可以消除由于各个时期记录多少引起的历史记录的不均一性。例如十七世纪干旱年数为10年，十三世纪干旱年数为6年，这并不一定意味着十七世纪比十三世纪干旱。因为十七世纪可能比十三世纪记载详细，没有或较少漏记干旱年，但十三世纪可能漏记了某些干旱年，如果把这两个世纪水灾年数考虑在内，则可能消除各世纪记录详细与否的影响。因此布鲁克斯用下列公式建立雨量强度的系列。

雨量强度=100％×W/（W+D），W为每世纪水灾（包括风暴）年数，D为每世纪旱灾年数。

（2）湿润指数法

这种方法是从概率统计观点出发，把所研究地区在某个时期内的若干府、州（县）发生的水早次数看作水早事件的总体，而把收集到的水早记录次数看作是总体的样本。历史资料本身存在的漏记、断缺、散失等情况看作是随机的。现存的水旱记载被看作历史上发生的水旱灾中的一个随机样本。因此统计所得的水旱灾害的比值可以看作总体的水早比值的统计值。计算公式如下：

湿润指数=（F×2）/（F+D），F为某地区某年的水灾记录次数，D为响应的旱灾次数。

湿润指数介于0到2之间；当水旱灾害记载数相等时，指数为1。

（3）差值法

有人用每十年中某一地区受涝县数和受旱县数的差为指标建立参数系列，分析了中国东部地区1401－1900年间水旱变化规律［16］。

（4）旱涝指数法

分级的方法基于这样一个事实［17］：史料中旱涝的记载与实际雨量之间存在着一定的联系，因此根据史料中旱涝的文字记载分成早涝级别，基本上可以反映出相应的雨量级别。为了与我国现代长期预报资料一致，共分成5级。

主要考虑春、夏、秋三季的旱情、雨情的出现时间、范围和严重程度确定旱涝等级。

但是必须指出，当一年之中又有旱情又有涝情时，确定级别就比较困难，为了使全国旱涝级别具有统一标准，确定了一个基本原则：各季旱涝不同时.以夏季为主；同一区内有旱有涝时，以持续时间长、灾情重的为主；当代表站与所代表地区内个别县的记载相矛盾时，以记载相同的多数点或以代表站为准。旱涝灾害与气候温度并不相同，受我国季风气候的影响，旱涝的地区变化十分明显，因此除了考虑各站点旱涝等级大小外，还必须考虑旱涝范围大小。

2.寒暖史料参数化方法

（1）寒暖年数统计法

这种方法是以某一时期内寒冬（或暖冬）出现年数为指标建立参数序列。与旱涝记载不同，气候寒暖的记载住住能代表较大地区。因此，在研究气候寒暖变化时，可以以一个相当大的区域作为统计单元，这样就部分地弥补了史料漏记、散失等原因引起的不均一性。这种统计方法在历史时期气候变化研究中被广泛应用。

（2）冬温指数法

在我国近五百年冬季气候寒暖变化研究中提出了这一方法［18］。这种方法某于这样的设想：某一时期内暖冬出现年数越多，寒冬出现年数越少，则该时期内冬季平均气温越高。相反，暖冬出现年数越少而寒冬出现年数越多，则冬季平均气温就越低。这是因为文字记载所反映的冬季寒暖状况，大体上可以反映出冬季湿度状况。

在对气候气象资料进行参数化处理以后，即可将历史文献记载的气候气象记录与器测记录连接起来，并可在此基础上，进行若干后继研究。如研究历史时期淮河流域气候变迁的驱动机制；研究气候变迁与淮河流域社会经济生活等之间的成因联系；初步预测淮河流域未来气候变化；为淮河流域社会经济发展模式提供决策依据；为目前淮河治理提供支撑依据；等等。

［1］龚高法，等.历史时期气候变化研究方法［M］.北京：科学出版社，1983.

［2］竺可桢.中国近五千年来气候变迁的初步研究［J］.考古学报，1972（1）：168－189.

［3］中国气象局气象科学研究院.中国近五百年旱涝分布图集［M］.北京：地图出版社，1981.

［4］张德二，刘传志.中国近五百年旱涝分布图集续补（1980－1992年）［J］.气象，1993，19（11）：41－46.

［5］张德二，李小泉，梁有叶.中国近五百年旱涝分布图集的再续补（1993－2000年）［J］.应用气象学报.2003，14（3）：379－388.

［6］张德二.中国三千年气象记录总集［M］.南京：江苏教育出版社，2003.

［7］吴海涛.淮北的盛衰——成因的历史考察［M］.北京：社会科学文献出版社，2005.

［8］邹逸麟.黄淮海平原历史地理［M］.合肥：安徽教育出版社，1997.

［9］王会昌.河北平原的古代湖泊［C］.地理集刊，第18号.北京：科学出版社，1987.

［10］张家诚.中国气候［M］.上海：上海科技出版社，1985.

［11］圆仁.入唐求法巡礼行记［M］.上海：上海古籍出版社，1986.

［12］王绍武.近千年我国冬夏温度的变化［J］.气象，1990，16（6）：15－20.