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名家   竺可楨:中國近5000年的氣候變遷
名家 竺可楨:中國近5000年的氣候變遷
《國家人文歷史》 竺可楨     阅读简体中文版





網上曾流行著一篇文章,題為“中國5000年來氣候變遷與王朝興衰的規律”。文章主要參考的是竺可楨先生在1972年發表的《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》一文。竺可楨是中國近代地理學和氣象學奠基人,他結合史學、物候、方志和儀器觀測,將過去5000年的氣候變化大致劃分為4個溫暖期和4個寒冷期。這對我們更立體的了解歷史很有幫助,故轉載其文的簡約版本,以饗讀者。


中國近五千年來氣候變遷的初步研究

文 | 竺可楨

《考古學報》1972年第1期


中國古代哲學家和文學家如沈括(1030-1094)、劉獻廷(1648-1695)對于中國歷史時期的氣候無常, 早有懷疑但他們拿不出很多實質性事實以資佐證, 所以后人未曾多加注意。直到現世紀二十年代, “ 五四”運動、即反帝反封建運動之后, 中國開始產生了一種新的革命精神一部分先進分子引入馬克思列寧主義, 建立中國共產黨, 領導中國人民進行新的革命斗爭在這種新形勢下, 近代科學也受到推動和擴展, 例如應用科學方法進行考古發掘, 并根據發掘材料對古代歷史、地理、氣象等進行研究殷墟甲骨文首先引起一些學者的注意, 有人據此推斷在三千年前, 黃河流域同今日長江流域一樣溫暖潮濕。但在國民黨反動統治下, 成績畢竟是有限的或因材料不足而作了錯誤的判斷例如, 近三千年來, 中國氣候經歷了許多變動, 但它同人類歷史社會的變化相比畢竟緩慢得多, 有人不了解這一點, 僅僅根據零星片斷的材料而夸大氣候變化的幅度和重要性, 這是不對的當時作者也曾根據雨量的變化去研究中國的氣候變化, 由于雨量的變化往往受地域的影響, 因此很難得出正確的結果。

毛澤東曾說:“ 在生產斗爭和科學實驗范圍內, 人類總是不斷發展的, 自然界也總是不斷發展的, 永遠不會停止在一個水平上因此, 人類總得不斷地總結經驗, 有所發現, 有所發明, 有所創造, 有所前進停止的論點, 悲觀的論點, 無所作為和驕傲自滿的論點, 都是錯誤的其所以是錯誤, 因為這些論點, 不符合大約一百萬年以來人類社會發展的歷史事實, 也不符合迄今為止我們所知道的自然界例如天體史, 地球史, 生物史, 其他各種自然科學史所反映的自然界的歷史事實。”

二十世紀初期, 奧地利的教授J·Hann以為在人類歷史時期, 世界氣侯并無變動這種唯心主義的論斷已被我國歷史記錄所否定, 從下面的論述就可以知道。


在世界上, 古氣候學這門學科好象到了二十世紀六十年代才引起地球物理科學家的注意。在六十年代, 曾舉行過三次古氣候學的世界會議。在這幾次會議上提出的文章, 多半是關于地質時代的氣候, 只有少數討論到歷史時代的氣候無疑, 這是由于在西方和東方國家中, 在歷史時期缺乏天文學、氣象學和地球物理學現象的可靠記載。在這方面, 只有我國的材料最豐富在我國的許多古文獻中有著臺風、洪水、旱災、冰凍等一系列自然災害的記載, 以及太陽黑子、極光和彗星等不平常的現象的記錄。


在中國的歷史文件中, 有豐富的過去的氣象學和物候學的記載,除歷代官方史書記載外,很多地區的地理志方志, 以及個人日記和旅行報告都有記載, 可惜都非常分散本篇論文,只能就手邊的材料進行初步的分析, 希望能夠把近五千年來氣候變化的主要趨勢寫出一個簡單扼要的輪廓。



根據手邊材料的性質, 近五千年的時間可分為四個時期即


一、考古時期, 大約公元前3000年至1100年, 當時沒有文字記載(刻在甲骨上的例外);


二、物候時期, 公元前1100年到公元1400年, 當時有對于物候的文字記載, 但無詳細的區域報告。


三、方志時期, 從公元1400年到公元1900年,在我國大半地區有當地寫的而時加修改的方志。


四、儀器觀測時期,我國自1900年以來開始有儀器觀測氣象記載, 但局限于東部沿海區域。


氣候因素的變遷極為復雜, 必須選定一個因素作為指標,如雨量為氣候的重要因素, 但不適合于做度量氣候變遷的指標。原因是在東亞季風區域內, 雨量的變動常趨極端, 非旱即澇,再則鄰近兩地雨量可以大不相同,相反地, 溫度的變遷微小, 雖攝氏一度之差, 亦可精密量出, 在冬春季節即能影響農作物的生長。而且冬季溫度因受北面西伯利亞高氣壓的控制, 使我國東部沿海地區溫度升降比較統一, 所以本文以冬季溫度的升降作為我國氣候變動的唯一指標。


考古時期(約公元前3000——前1100年)
西安附近的半坡村遺址(屬于仰韶文化,用碳-14同位素測定為約5600——6080年前)和河南安陽殷墟(約前1400——前1100年)的發掘表明,當時獵獲的野獸中有竹鼠、麞和水牛等熱帶和亞熱帶的動物,而現在西安和安陽一帶已經不存在這些動物了。此外,在殷代留下來的甲骨文上可以看出當時安陽人種稻比現在大約要早一個月。在山東歷城縣發掘龍山文化遺跡中找到一塊炭化竹節,有些陶器外表也似竹節。這說明在新石器時代晚期,竹類的分布在黃河流域,可直到東部沿海。根據這些事實,我們可以假設,五千年以來,竹類分布的北限大約向南后退1—3個緯度。


對照黃河下游和長江下游各地溫度,可以說5000年前的仰韶到3000年前的殷墟時代是中國的溫和氣候時代,比現在年平均溫度高2℃左右,正月份的平均溫度高3—5℃。


物候時期(前1100——1400年)
人們要知道一年中寒來暑往,常常用肉眼來看降霜下雪,河開河凍,樹木抽芽發葉、開花結果,候鳥春來秋往,等等,這就是物候。物候學也可以說是沒有觀測儀器時代的氣象學和氣候學。我國勞動人民早在公元前11世紀便開創了這種觀測,積累了3000年的豐富材料。

中國的許多方塊字,用會意象形來表示。在周朝(公元前1066年開始,定都于西安附近的鎬京)初年的文件中,如衣帽、器皿、書籍、家具和樂器等名稱都以“竹”為頭,表示這些東西最初都是用竹子做成的。可見周初黃河流域竹類廣泛生長,而現在則不行了。商周時代,黃河流域的勞動人民都從事農業和畜牧業。對于他們,季節的運行是很重要的事。人民采用各種方法來定春分,作為農業操作的開始時期。當時位于山東近海的郯國人民,每年觀測家燕的最初來到以定春分,但是現在家燕3月22日才到長江下游。郯城和長江下游的上海兩地的年平均溫度相差1.5℃,正月平均溫度相差4.6℃。這個結果與考古時期用竹子分布區域變化的方法所得的結果是一致的。

周初溫暖的氣候不久就惡化了,漢江在公元前903年和公元前897年就兩次結冰。但是,到春秋時期(前770—前481年)又和暖了。《左傳》中往往提到,山東魯國過冬,冰房得不到冰。周朝中期,黃河流域下游到處可以生長梅樹。《詩經》中就有五次提過梅。《秦風》中有“終南何有?有條有梅”的詩句。終南山位于西安之南,現在無論是野生的還是栽培的,都無梅樹了。而且在商周時期,梅子被普遍用來調和飲食,因當時不知有醋。這說明梅樹的普遍性。戰國秦漢時期,氣候繼續暖和。清初的張標研究了秦朝《呂氏春秋》中的物候資料,認為秦時春初物候要比清初早三個星期。漢朝司馬遷在《史記》中描寫了當時經濟作物的分布,如桔在江陵(四川),桑在齊魯(山東),竹在渭川(陜西),漆在陳夏(今河南南部)。這些亞熱帶植物的北界比現時都推向北方。公元前110年,黃河在瓠子決口,斬伐了河南淇園的竹子編筐盛石子來堵口,可見那時河南淇園竹子的繁茂。

到東漢時代,即公元之初,我國天氣有趨于寒冷的趨勢,有幾次冬天嚴寒,國都洛陽晚春還降霜雪,但冷的時間不長。當時,河南南部的桔和柑還十分普遍。直到三國時代,曹操(155—220)在銅雀臺(今河南臨漳西南)種桔,已經不能結實了,氣候已比司馬遷時寒冷。曹操兒子曹丕在225年,到淮河廣陵(今淮陰)視察十多萬士兵演習。由于嚴寒,淮河忽然結冰,演習不得不停止。這是我們所知道的第一次有記載的淮河結冰。那時,氣候已比現在寒冷。這種寒冷繼續下來,直到第3世紀后半葉,特別是280—289年這十年間達到頂點。當時每年陰歷4月份降霜,估計那時的年平均溫度比現在低1—2℃。南北朝時(420—579年),南京覆舟山筑有冰房,是用以保存食物新鮮的。那時南京的冬天應比現在要冷2℃,才能提供儲藏需用的冰塊。約在533—544年出版的《齊民要術》,總結了六朝以前中國農業最全面的知識。根據這本書,當時黃河以北陽歷4月中旬杏花盛開,5月初旬桑樹生葉,與現在相比約遲了兩周到四周。此外,書中還講到當時黃河流域石榴樹過冬要“以蒲藁裹而纏之”,也表明6世紀上半葉比現在冷。



隋唐時代(581—907)中,在第7世紀中期,氣候變得和暖了。650年、669年和678年的冬季,國都長安無冰無雪。8世紀初和9世紀的初和中期,西安的皇宮里和南郊的曲池都種有梅花,而且還種有柑桔。公元751年皇宮中柑桔結實,公元841—847年也有過結實的記錄。柑桔只能抵抗-8℃的低溫,而現在的西安幾乎每年的絕對最低溫度都在-8℃以下。到公元11世紀初期,華北已不知有梅樹了。宋朝詩人蘇軾(1036—1101年)有“關中幸無梅”的詩句。王安石(1021—1086年)嘲笑北方人誤認梅為杏,他的詠紅梅詩有“北人初不識,渾作杏花看”的句子。從這種物候的常識,就可知道唐宋兩朝溫寒的不同。12世紀初期,中國氣候加劇轉寒。公元1111年太湖全部結冰,冰上還可以通車。太湖和洞庭山出了名的柑桔全部凍死。杭州落雪頻繁,而且延到暮春。根據南宋的歷史記載,從1131—1260年,每十年降雪平均最遲日期是4月9日,比12世紀以前十年的最晚春雪約推遲一個月。1153—1155年,蘇州附近的南運河冬天結冰。1170年陽歷10月,北京西山遍地皆雪。現在,這種現象是罕見的了。福州是中國東海岸生長荔枝的北限,一千多年來,曾有兩次荔枝全部死亡,一次在1110年,另一次在1178年,均在12世紀。


日本的封建主歷年在西京花園設宴慶祝日本的櫻花盛開,從9世紀至19世紀,均有日期的記載,從而保留了一份物候記錄。這個櫻花開放時期,以第9世紀為最早,第12世紀為最遲。


12世紀剛結束,杭州的冬天又開始回暖。1200年、1213年、1216年和1220年,杭州沒有冰和雪。這個時候,北京的杏花也是在清明開放,與今日相同。這種溫暖氣候好象繼續到13世紀的后半葉。因為自隋唐在河內(今河南博愛)、西安和鳳翔(陜西)設立的管理竹園的竹監司,在宋元兩代斷斷續續,直到明朝(1368—1644年)末年才完全停止。從此,竹子在黃河以北不再作為經濟林木培植了。


13世紀初和中期的比較溫暖的期間是短暫的,不久冬季又嚴寒了。據收集到的記載,1309年,無錫一帶運河結冰。1329年和1353年,太湖結冰數尺,桔樹再次凍死。1351年陽歷11月黃河在山東境內就有冰塊順流而下,而近年河南和山東到12月時黃河才出現冰塊。當時家燕在北京是4月末來,8月初去,同現在物候記錄相比,來去各晚早一周。可見,14世紀比13世紀和現時為冷。日本櫻花物候也有同樣的反映。


1221年,丘處機從北京出發去中亞見成吉思汗,曾路過新疆賽里木湖。他稱之為“天池”。他說,湖的四周有山環抱,山上蓋雪,影映湖中。但是,現在那些山峰上已無雪了。那些山峰高約3500米,說明那時雪線在3500米以下。現代天山這部分的雪線位于3700至4200米,則13世紀的雪線大約比現在低200—500米。在歐洲的俄羅斯平原,寒冷期約在1350年開始;在德意志、奧地利地區,1429—1465年是氣候顯然惡化的開始;在英格蘭,1430年、1550年和1590年的歉收,也與天氣寒冷有關。由此可見,寒冷的潮流開始于東亞,而逐漸向西移。


方志時期(1400——1900年)
近人曾經根據665種方志統計了太湖、鄱陽湖、洞庭湖、漢江和淮河的結冰年代(13世紀至20世紀),以及近海平面的熱帶地區降雪落霜年數(16世紀開始)。從這些材料可以看出,我國溫暖冬季是1550—1600年和1720—1830年間。寒冷冬季是在1470—1520年、1620—1720年和1840—1890年間。以世紀來分,則以17世紀最冷,19世紀次之。


這個結果與日本諏訪湖(北緯36°,東經138°)的結冰日數相比較,是近乎一致的。只是日本嚴冬開始和結束的年代,比中國提早四分之一世紀。



上面談到15世紀到19世紀冬季是相對寒冷的,最冷的是17世紀,特別是1650—1700年間。例如,江西的桔園和柑園在1654年和1676年兩次寒潮中,完全毀滅了。在這50年期間,太湖、漢江和淮河均結冰四次,洞庭湖也結冰二次。我國熱帶地區,冰雪也極頻繁。湖北沙市在1608—1617年記載有過桃、杏、丁香、海棠等開花日期,與今日武昌相比,要遲七天到十天。1653—1655年間北京物候記載與現在相比,也要差遲一、二星期。并且根據當時旅行記錄,1653年11月18日天津運河已冰凍,不能通航,只得乘車到北京;1656年返程時,北京運河是3月5日解凍的。因此可以估計當時封凍期為107天,而目前冰凍期只有50—60天。從物候的遲早可以估算北京在17世紀中葉冬季要比現在冷2℃左右。


儀器觀測時期
清代(1644—1910年)北京、南京、杭州和蘇州有過雨日的記載,根據秋季初次降雪到春節末次降雪的平均日期,得出結論是,1801—1850年間比其前的1751—1800年間和其后的1851—1900年間為溫暖。這與上節資料是相符合的。


根據上海氣溫的趨勢,19世紀最后25年氣候寒冷,1897年左右冬季溫度達到平均值,隨后在平均值以上約十四年。約在1910—1928年,溫度又逐漸下降到平均值以下。然后升高,1945—1950年超出平均值0.6℃。此后,溫度逐漸降低,1960年回到平均值。在這期間,天津的冬季溫度趨勢,也與上海類似,但頂峰和底點比上海早幾年到來,幅度也較大;而香港的曲線波動頂峰和底點則比上海遲滯,幅度也較小。上海八十多年的氣候變幅,在0.5—1℃上下擺動。這種擺動直接影響植物和動物的生產,間接控制病蟲害的發生,以及影響農業操作和農業生產。


中國近80年以來的溫度變遷,已使天山雪線和冰川進退受到了影響。根據中國科學院冰川隊的調查,證明在1910—1960的50年間,由于氣溫升高了,天山雪線上升40至50米,西部冰川舌后退500至1000米。東部天山冰川舌后退200至400米。同時,森林上限也升高一點。因為發現有新鮮的冰川堆積物,無論是在風化程度還是在土壤、植被發展方面,都明顯地區別于古老的冰川堆積,所以可以認為現在覆蓋在天山高峰的冰川是歷史時代(即1100—1900年寒冷期)的產物,而不是第四紀冰川期的殘余。




本文可導致下列初步性結論:

(一)在我國近五千年中的最初二千年(即從原始氏族時代的仰韶文化到奴隸社會的安陽殷墟),大部分時間的年平均溫度高于現在2℃左右。一月溫度大約比現在高3—5℃。


(二)在那以后,有一系列的上下擺動,其最低溫度在前1000年、公元400年、1200年和1700年,擺動的范圍為1—2℃。


(三)在每一個400至800年的期間里,可以分出50至100年為周期的小循環,溫度升降范圍是0.5—1℃。


(四)上述循環中,任何最冷的時期,似乎都是從東亞太平洋海岸開始,寒冷波動向西傳播到歐洲和非洲的大西洋海岸,同時也有從北向南傳播的趨勢。


我們把3世紀以來歐洲溫度升降與中國的作一對比,發現兩地溫度波瀾起伏是有聯系的。在同一波瀾起伏中,歐洲的波動往往落在中國之后。由于一地的雪線升降與溫度有一定關系,將我們的結果與挪威的雪線高低相比,大體也是一致的,但有先后參差之別。只是公元前400年(戰國時代),挪威出現過一個中國所沒有的寒冷時期。




最近丹麥哥本哈根大學物理研究所在格陵蘭島上的冰川塊中,以氧-18同位素法,研究結冰時的氣溫。1700年來格陵蘭氣溫的升降與本文結果是一致的。此外,三千年前中國有一個寒冷時期,在格陵蘭用氧-18同位素法也得出了同樣的反映。

2015-08-23 08:55

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