1644-1948年间河北地区雹灾的时空特征分布及分析

2020-08-19刘浩魏军陈莎解文娟赵亮

湖北农业科学 2020年9期

刘浩魏军陈莎解文娟赵亮

摘要：分析了清、民国时期（1644-1948年）河能地区的雹灾记载，研究了雹灾的时空分布特征及成因。结果表明，该时期河北地区雹灾频发，年频次呈振荡趋势，清朝前期和清朝后期至民国中期为雹灾易发期。雹灾多发生在夏秋季节，轻度雹灾发生概率大，中度和重度雹灾发生的概率相近。山区和平原更易发生雹灾，其中太行山脉、燕山山脉和冀中南平原是雹灾多发区。河北大部分地区均有雹灾记录，为遭受雹灾较为严重的省份。

关键词：清、民国时期;河北地区;冰雹灾害;时空;1644-1948年

中图分类号：P4679 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2020）09-0054-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.09.011

冰雹是坚硬的球状、锥形或不规则的固体降水物[1]。一般来说，冰雹出现的范围小、时间短，但来势凶猛、强度极大，通常伴有狂风、暴雨、雷电等天气现象，所到之处会给农业、建筑、通信、电力、交通以及人民生命财产带来巨大损失。据不完全统计，河北地区每年因雹灾造成的农作物减产和绝收面积在9×10⁴hm²以上[2]。冰雹的频繁发生，对当地经济社会的可持续发展造成了严重影响，因此对历史上冰雹灾害的时空特征进行分析研究，探寻古代冰雹灾害的成因，对当代气候研究有重要的借鉴意义。

河北省地形地貌种类繁多，大部分地区处于冰雹发生比较频繁的区域。燕山山脉横贯东西，太行山脉地跨南北，对河北形成了半环状包围之势。在此地形条件下，冰雹具有鲜明的地域和季节分布特征[3]。学者对该地区冰雹的发生规律进行了有益的研究，顾光芹等[4]利用河北省142个测站的冰雹、月平均气温和NCEP再分析资料对河北省冰雹特征分析时发现，1961-2007年间河北省冰雹日数年际变化明显，1994年后冰雹日数呈减少趋势，并存在着20年和11年的准周期变化;陈小雷等[5]对1971-2017年間河北省冰雹日数进行了分析，发现河北省冰雹主要出现在张家口和承德北部，年平均冰雹日数超过了3d，发生季节多为夏季;孙霞等[6]以灾情数据和河北省气候影响评价资料为依据，分析了1984-2001年间河北省气象灾害灾次和灾情的时空分布特征，研究表明冰雹灾情主要集中在张家口、承德以及位于太行山东麓的保定西部地区。

还有一些学者对古代冰雹灾害进行了分析研究，倪玉平[7]依据相关档案、《清实录》和各种地方志的记载，对1644-1911年间全国范围内雹灾次数和分布进行了初步统计分析;尹建中等[8]对山东明清时期雹灾史料进行了初步分析;瞿颖等[9]对山西省明清时期雹灾的时空分布特征进行了分析;王朋等[10]对明清时期关中地区的冰雹灾化及其气候变化进行了研究。

前人的研究多基于现代气象观测记录中的冰雹资料进行分析，对冰雹所造成的灾害进行分析研究的学者较少。对古代冰雹灾害进行了分析研究的不少，但结合历史人文因素对时空特征进行分析的不多。对河北地区清、民国时期的冰雹灾情研究鲜见。该时期距今较近，史料中关于冰雹灾害的记载相对比较丰富。利用收集整理的雹灾史料数据，对河北省清、民国时期的冰雹灾害时空变化规律进行了分析，探讨了雹灾的成因，并对没有雹灾记录的地区进行了原因分析，以期为河北省历史上雹灾的发展演变提供科学依据，为今后雹害的防御工作提供建议和参考。

1 资料来源与处理方法

1.1 资料来源

对清、民国时期河北地区的雹灾文献资料进行了文本挖掘。所依据的文献主要包括《中国三千年气象记录总集》，该书收集了从远古时期至清代的历史文献资料中关于气象灾害的记载，其中关于雹灾的相关记载始于西汉，止于清末;《中国气象灾害大典河北卷》，该书收集了从周朝到公元2000年的历史文献资料中关于河北地区气象灾害的记载，其中关于雹灾的相关记载始于西汉初元三年（公元前46年），止于公元2000年。

1.2 数据库建设和资料的处理

鉴于清与民国时期的文献中对雹灾的语言文体、时间表述和灾情损失的详尽程度、衡量标准等方面产生了较大变化，因此在数据录人过程中分为清代（1644-1911年）雹灾数据库和民国（1912-1948年）雹灾数据库两个子数据库分别进行建设。清代数据库中涵盖了雹灾的发生时间（包括公元纪年、干支纪年、年号纪年和季节等要素）、发生地点、灾情描述和古籍出处等内容;民国数据库在灾情损失及发生时间等方面更加详尽。

对搜集到的雹灾史料进行了数据化处理。对记录进行了逐条考证，去伪存真。在录入时，注意清、民国时期河北各县县名的演变，通过查阅地方志等方式了解各县历史沿革，并统一归并成通用（2018年6月）的地名。

对录人的雹灾信息进行处理，依据冰雹的大小、形状和危害对雹灾进行等级划分，并进行统计分析;提取记录中的年代、季节和频次信息，研究雹灾的年变化、年代际变化，年内非均匀性等时间特征;利用ArcGIS等软件将该时期各市（区）雹灾统计结果展现在河北省地图上，直观地反映雹灾的地理分布特征，以了解灾害的变化规律。

2 雹灾的等级划分

对清、民国时期河北地区的雹灾记录进行了梳理和筛选，共得到有效信息595条。依据史料记载中冰雹的大小和形状、造成损害的情况对雹灾进行等级划分，将之划分为3个等级[11]：轻度、中度和重度。具体分级依据见表1。程度最轻的为一级，词条中并未对冰雹粒径的大小和致灾情况进行描述。程度中等的为二级，词条中对冰雹粒径的大小有形象的描述（大如枣、大如李实等），其直径一般小于5cm。对冰雹发生的过程及造成的损失也有提及，大多为庄稼、果木受损等，虽然对农业生产和日常生活造成一定的损失，但影响范围不广、损失并不惨重。程度最重的为三级，词条中描述的冰雹粒径特别巨大，如雹大如拳、大如鸡鹅卵、大如碗口等，大如鸡鹅卵者直径一般在5～10cm，大如碗口者直径超过了10cm。农作物受损十分严重，减产八成以上甚至绝收。房屋顶大部甚至全部受到毁坏，人畜受伤甚至死亡。图1为1644-1948年河北地区各级雹灾的分布情况，其中一级雹灾共270次，二级雹灾共178次，三级雹灾共141次，还有6条仅综述了年内冰雹灾害损失情况，无具体日期描述，故未对其进行等级划分。

从图1中可以看出，清、民国时期河北地区雹灾的轻重程度有以下几个特征。

1）1644-1684年间，雹灾发生次数较多，等级主要为二级，表明该时间段内河北地区雹灾程度较重。

2）1685-1737年间，三种等级的雹灾均有发生，但次数都较少，表明该时间段内河北地区雹灾较轻。

3）1738-1767年间，雹灾发生次数较多，等级主要为一级，表明该时间段内河北地区雹灾较轻。

4）1768-1800年间，雹灾频次为清、民国时期最小，等级主要为一级和二级，表明该时间段内河北地区雹灾程度很轻。

5）1801-1948年间，雹灾发生密集，等级主要以一级和二级为主，表明该时间段内河北地区雹灾程度较重。

3 清、民国时期河北地区雹灾的时间特征

3.1 雹灾的频次变化

河北地区清、民国时期共发生雹灾595次，平均每年1.95次。对1644-1948年间的年雹灾次数进行了统计分析。为研究年变化趋势，对其进行了10年滑动平均。图2为河北雹灾年频次变化，从图2可以看出，1644年以后河北的雹灾发生次数比较多，呈波动上升趋势，1662年达到了次高峰，年内共发生9次雹灾，随后次数呈波动下降趋势，在1710年左右有一低频区，随后次数再次升高，在1745年达到峰值后又迅速下降，在1777年前后再次出现低频区，随后呈缓慢上升趋势，在1870年达到最高峰，年内共发生10次雹灾，之后次数呈振荡趋势。

以20年为单位，对河北地区各个时段雹灾的频次进行统计，并对其进行2次多项式拟合和6次多项式拟合，结果如图3所示。根据2次多项式的拟合结果得出，清、民国时期河北地区雹灾发生频次总体呈上升趋势。结合6次多项式的拟合结果，依据雹灾发生的频次分布变化，大致将其分为4个阶段，第一阶段为1644-1699年，共计发生雹灾119次，平均每年发生1：98次;第二階段为1700-1799年，共计发生雹灾126次，平均每年发生1.26次;第三阶段为1800-1939年，共计发生雹灾344次，平均每年发生2.46次;第四阶段为1940-1948年，共计发生雹灾6次，平均每年发生0.67次。由此可见，清、民国时期，河北地区雹灾发生的年频次分布不均，第一、第三阶段发生的频次较高，该时期是易发生雹灾时期;第二、第四阶段发生的频次较低，为雹灾低发时期。需要说明的是，抗日战争时期，河北全境由北至南依次沦人敌手，造成了严重的资料缺失，加之1940-1948年间的统计年份只有9年，导致了6次多项式曲线尾部的急剧下滑。

3.2 雹灾的季节分布与等级分布

为研究河北地区雹灾的季节分布，依据事件发生的日期对清、民国时期的所有雹灾记录进行了季节划分（图4）。由于文献记录中采用的历法为农历，故采用了农历中季节的划分方式，即正月到三月为春季，四月到六月为夏季，七月到九月为秋季，十月到腊月为冬季。有时间记录的雹灾事件共472次，其中，发生在春季的次数为35次，占总发生频次的7.4%;发生在夏季的次数为251次，占总发生频次的53.2%;发生在秋季的次数为182次，占总发生频次的38.6%;发生在冬季的次数为4次，占总发生频次的0.9%。可见，在清、民国时期，河北地区雹灾通常发生在夏季和秋季，这两个季节发生的雹灾约占全年的91.7%，春季与冬季发生雹灾的概率相对较小，只占8.3%。该结果与现代冰雹的季节分布有些许差异。顾光琴等[4]利用1961-2007年间河北省142个观测站的冰雹实测资料，对冰雹日数的季节分布进行了统计分析，认为河北省冰雹日数随季节变化十分明显，其中夏季（6-8月）发生冰雹的时间约占60.8%，秋季（9-11月）约为巧.1%，春季（3-5月）约为24.0%，冬季则无雹灾发生。对比可见，清、民国时期，河北夏季雹灾与现代发生的频率相近，春季则比现代低得多，秋季则比现代高得多。产生上述差异的原因主要有以下两点，一是农历和公历对四季划分的标准不同。公历8月，河北地区褥暑未消，强对流仍比较频繁，按公历标准为夏天;此时对应的农历为七月，已属秋天。这就是古籍文献中秋季雹灾多发的原因之一。与之类似，公历5月是冷热交替之季，对流活动旺盛，公历为春季而农历为夏季，这就是古籍文献中春季雹灾比现在少的原因。

需要说明的是，季节时间是按农历与公历差1个月计算的，见图5。实际中两种历法的日期之差少则20d，多则50d。以公历为基准，农历闰月后，农历与公历日期差50d左右，其季节分界线比图5中后移（右移），与公历季节重合度增加。由于农历每月日数比公历少，所以其季节分界线会不断往前提（左移），与公历季节重合度减少，造成了农历季节标准下春、秋两季雹灾与现在公历标准下统计结果存在差异。也尝试将古籍灾情记录中的农历转换成公历时间，但大多数记录只有月份而没有具体日期，无法进行转换，故而只能退而求其次，按农历中四季划分标准进行统计。二是气候背景不同。根据王绍武[12]的研究，清代华北地区的气温整体而言比现在偏低。在由冷到暖过渡的春季，由于温度低，对流活动不旺盛，冰雹发生的频次低。在由暖到冷过渡的秋季，频繁而寒冷的冷空气由北至南或者由西到东冲击到还有夏日余温的河北山区，导致对流发展旺盛，故而冰雹灾情较多。

分别对清代和民国时期3种级别的雹灾发生的频次进行了统计，结果见图6。可以得出，清、民国时期河北共发生轻度雹灾270次，占总次数的45.8%;中度雹灾178次，占总次数的30.2%;重度雹灾141次，占总数的23.9%。1644-1948年间，轻度雹灾发生概率最大，中度雹灾次之，重度雹灾发生的概率最小。分别对清代和民国三种级别雹灾的年均次数（频率）进行了计算，发现清代一级雹灾的年均次数为0.91次，二级为0.59次，三级为0.46次，即二、三级雹灾的发生频率较为接近，一级雹灾发生的频率约为前二者的2倍。民国一级雹灾的年均次数为0.67次，二级为0.51次，三级为0.49次，三种级别雹灾发生的频率较为接近。民国时期一级雹灾的发生频率较清代低很多，二、三级雹灾的发生频率与清代大致相当。

4 清、民国时期河北地区雹灾的空间特征

4.1 1644-1948年间河北地区雹灾发生频次空间分布

采用现代河北省的行政区划图为底图，对各县发生的雹灾次数进行统计分析并用Arcgis绘图得到图7，反映出1644-1948年间河北地区雹灾发生频次空间分布。

由图7可见，1644-1948年间河北地区各县的雹灾次数分布较广，且具有明显的地域性特点。河北地区的太行山区的井陉、燕山山区的抚宁、宣化，以及平原地区的栾城、邱县、定兴、安新、河间、冀州等地区有文献记载的雹灾次数达到巧次及以上，远高于其他地区;行唐等27地的雹灾发生次数在6～14次，发生的频次也较高;而正定等81地的雹灾发生次数则在1～5次，相对而言是雹灾发生频次较低的地区。

总的来看，太行山脉、燕山山脉附近以及冀中南地区的平原地带是雹灾多发区。沧州唐山等沿海地区为雹灾低发区。山区和平原比沿海地区更易发生雹灾。

4.2 河北地区雹灾空间分布的原因

由图7可见，清、民国时期河北大部分地域均发生过雹灾，这是因为河北地形条件较复杂，境内有燕山山脉、太行山脉环抱。高大的山脉地形对气流具有制约、抬升、热力及背风坡的作用，使对流云易于在这些山区发生，沿着一定的路径自西向东，从北往南，向华北平原移动，这就造成了无论是山区还是平原均容易遭受雹灾。

陈小雷等[5]基于1961-2013年间河北省冰雹日数观测值，认为处于张家口和承德中部以北地区冰雹多发，山区多于平原。该分部特征与图6相差较大。这是因为图6是灾情分布，除了体现致灾因子（冰雹）的风险性外，也表现了孕灾环境稳定性和承灾体脆弱性的分布情况[13]。而冰雹日数的空间分布体现的仅仅是致灾因子（冰雹）风险性的分布，故而两者分布差别较大。二者对比可以得出，在清、民国时期，燕山、太行山区的人口密度比平原地区小，承灾体脆弱性比平原地区低，即使发生了冰雹也不易致灾。虽然冀中南平原地区冰雹的发生比燕山、太行山区略少，但由于平原地区人口稠密，承灾体脆弱性高，所以其受灾次数略多于山区。

承德地区虽无雹灾记录，并不意味着该地区不曾遭受雹灾。据文献[14]中《卷十四坛庙》记载，在府治有雹神庙，乾隆年僧体贵建。在平泉州有雹神庙，位于州治东五里狮山，乾隆五年建。需要说明的是，与土地庙、文昌阁、关帝庙、城隍庙等建筑不同，雹神庙的建造地点不具有普遍性，仅建于雹灾发生较重之地。雹神庙的建造时间也反映了承德地区的人文变化。乾隆年间正是承德人口增长之际，承灾体不断增加，雹灾也不断增长，于是雹神庙适时而建。由此可见，清、民国时期承德地区无雹灾记录，并不意味着无雹灾发生，雹神庙的建造恰恰说明了此处饱受雹灾之苦。雹灾资料空缺的原因可能有两点，一是人烟稀少，承灾体少，即便发生了冰雹也未能致灾;二是虽有雹灾发生，但雹灾记录散佚，今人尚未搜集到。

5 小结

通过搜集整理1644-1948年河北地区历史文献中的雹灾记载并对其进行处理分析，研究了河北地区雹灾的时空分布特征及成因，结论如下。

1）该时期河北地区雹灾频发，年频次呈振荡趋势。305年间共发生雹灾595次，其中轻度、中度、重度分别为270、178、141次。以20年为单位对河北地区雹灾发生频次进行统计，依据频次差异将该时期雹灾的发生分为4个阶段，第一、第三阶段（清朝前期和清朝后期至民国中期）发生的频次较高，是易发生雹灾时期;第二、第四阶段（清朝中期和民国末期）发生的频次较低，为雹灾低发的时期。

2）雹灾多发生于夏秋季节，轻度雹灾发生概率大，中度和重度雹灾发生的概率相近。通过对河北地区雹灾发生的季节和等级进行分析可以发现，河北地区雹灾通常发生在夏季和秋季，共占91.7%;春季与冬季发生雹灾的概率相对较小，共占8.3%。之所以与现代冰雹发生的季节有差异，一是因为农历与公历在季节划分标准上有差别，二是因为在清代的气候背景下，春季温度比现在低，对流活动不旺盛，冰雹发生的频次低。秋季余热尚存，冷空气活动频繁，对流发展旺盛，冰雹灾情较多。在等级分布上，轻度、中度、重度各占45.8%、30.2%、23.9%，说明河北地区清、民国时期轻度雹灾发生概率大，中度和重度雹灾发生的概率相近。分别对清、民国时期3种雹灾的年频次进行了计算，发现清一级雹灾年频次最多，二级次之，三级最少，为0.46次/年。民国时期3种级别雹灾的发生频次基本相当，轻度冰雹略多。一级雹灾的年频次较清代低很多，二、三级雹灾的年频次与清代大致相当。

3）对1368-1911年河北地区各州县雹灾发生的频次进行分析，发现山区和平原更易发生雹灾，其中太行山脉、燕山山脉和冀中南平原是雹灾多发区，唐山、沧州沿海为低值区。山区多雹灾是因为致灾因子危险性高，平原多雹灾是因为承灾体脆弱度高。由于历史原因，承德地区资料缺失，但根据雹神庙的建造和分布可知，该地也是雹灾多发区。河北绝大部分地区均有雹灾记录，这说明河北是遭受雹灾较为严重的省份。

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