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40或50年前，欧美大多数正统气候学家相信，气候在历史时代是稳定的。根据当时奥地利的汉恩的意见，如果有一个地方做了30年的温度记载或40年的降雨记载，我们就能给那个地方建立起一个标准。这个标准能够代表历史上过去和将来若干世纪的温度和雨量。这种见解，已为世界近数十年来收集的气象资料所否定。在我国，古代作家如《梦溪笔谈》的作者沈括、《农丹》的作者张标和《广阳杂记》的作者刘献廷，均怀疑历史时代气候的恒定性，且提出各朝代气候变异的事例，记载于上述书籍中。对于中国气候的发展史，中国的文献是一个宝库，我们应当好好地加以研究。
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本文对我国近5000年来的气候史的初步研究，可导致下列初步结论：（1）在近5000年中的最初2000年，即从仰韶文化到安阳殷墟，大部分时间的年平均温度高于现在2℃左右。1月温度大约比现在高3℃—5℃，其间上下波动，目前限于材料，无法探讨。（2）在那以后，有一系列的上下摆动，其最低温度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年，摆动范围为1℃—2℃。（3）在每一个400年至800年的期间里，可以分出50年至100年为周期的小循环，温度范围是0.5℃—1℃。（4）上述循环中，任何最冷的时期，似乎都是从东亚太平洋海岸开始，寒冷波动向西传布到欧洲和非洲的大西洋海岸，同时也有从北向南趋势。
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我国气候在历史时代的波动与世界其他区域比较，可以明显看出，气候的波动是全世界性的，虽然最冷年和最暖年可以在不同的年代，但彼此是先后呼应的。关于欧洲历史上的气候变迁，英国布鲁克斯（C．P．E．Brooks）是20世纪前半期最有成绩的作者。我们把他所制的公元3世纪以来欧洲温度升降图与中国同期温度变迁图作一对照就可以看出，两地温度波澜起伏是有联系的。在同一波澜起伏中，欧洲的波动往往落在中国之后。如12世纪是中国近代历史上最寒冷的一个时期，但是在欧洲，12世纪却是一个温暖时期，到13世纪才寒冷下来。如17世纪的寒冷，中国也比欧洲早了50年。欧洲和中国气候息息相关是有理由的。因为这两个区域的寒冷冬天，都受西伯利亚高气压的控制。如西伯利亚的高气压向东扩展，中国北部西北风强，则中国严寒而欧洲温暖。相反，如西伯利亚高气压倾向欧洲，欧洲东北风强，则北欧受灾而中国温和。只有当西伯利亚高压足以控制全部欧亚时，两方就要同时出现严寒。
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挪威的冰川学家曾根据地面升降的结果，做出近10000年来挪威的雪线升降图。雪线的升降与一地的温度有密切关系。一时代气候温暖则雪线上升，时代转寒，雪线下降。以我国5000年来气温升降与挪威的雪线高低相比（图），大体是一致的，但有先后参差之别。图中温度0线是现今的温度水平，在殷、周、汉、唐时代，温度高于现代；唐代以后，温度低于现代。挪威雪线也有这种趋势。但在战国时期，公元前400年，出现一个寒期为中国所无。尚有一点须指出，即雪线高低虽与温度有密切关系，但还要看雨量的多少和雨量季节的分配，所以不能把雪线上下的曲线完全用来代表温度的升降。
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10000年来挪威雪线高度（实线）与5000年来中国温度（虚线）变迁图 雪线高度以米计，目前挪威雪线高度在1600米左右。温度以摄氏计，以0线作为目前温度水平。横线时间的缩尺是幂数的，越至左边缩尺越小。
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最近丹麦首都哥本哈根大学物理研究所丹斯加德（W．Dansgaard）教授，在格陵兰岛上Camp Century地方的冰川块中，以18O的同位素方法研究结冰时的气温。结果是：结冰时气温高时，18O同位素就增加，气温增加1℃，δ（18O）‰就增加0.69‰。兹将丹斯加德所制近1700年来格陵兰岛气温升降图与本文中用物候所测得的同时间中国气温图作一比较，(22)从三国到六朝时期的低温，唐代的高温到南宋、清初的两次骤寒，两地都是一致的，只是时间上稍有参差。如12世纪初期格陵兰岛尚有高温，而中国南宋严寒时期已开始。但相差也不过三四十年，格陵兰岛温度就迅速下降至平均以下。若以欧洲相比，则欧洲在12、13世纪天气非常温暖，与中国和格陵兰岛均不相同。若追溯到3000年以前，中国《竹书纪年》中所记载的寒冷，在欧洲没有发现，到战国时期，欧洲才冷了下来。但在约翰逊（S．G．Johnsen）和丹斯加德的图表中就可以看出，(23)距今3000年前格陵兰岛曾经一次300年的寒冷时期，与《竹书纪年》的记录相呼应。到距今2500年到2000年间，即在我国战国、秦、汉间，格陵兰岛却与中国一样有温和的气候。凡此均说明格陵兰岛古代气候变迁与中国是一致的，而与西欧则不相同。格陵兰岛与中国相距2万余公里，而古代气候变动如出一辙，足以说明这种变动是全球性的。作者认为这是由于格陵兰岛和我国纬度高低不同，但都处在大陆的东缘，虽面临海洋，仍然是大陆性气候，与西欧的海洋性气候所受大气环流影响不相同。加拿大地质调查所在东部安大略省（北纬50°、西经90°）地方用古代土壤中所遗留的孢子花粉研究，得出的结果，也是距今3000年至2500年前有一次寒冷时期；但嗣后又转暖的情况，与中国和格陵兰岛相似。我国涂长望曾研究“中国气温与同时世界浪动之相关系数”，得出结论：中国冬季（12月至2月）温度与北大西洋浪动的相关系数是正的，虽是指数不大，换言之，即中国冬季温度与北美洲大西洋岸冬季温度有类似的变化。总之，地球上气候大的变动是受太阳辐射所控制的，所以，如冰川时期的寒冷是全世界一律的。但气候上小的变动，如年温1℃—2℃的变动，则受大气环流所左右，大陆气候与海洋气候作用不同，在此即可发生影响。
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本文主要用物候方法来揣测古气候的变迁。物候是最古老的一种气候标志；用18O和16O的比例来测定古代冰和水的古气温是1947年W．D．Urry的新发现，而两种方法得出的结果竟能大体符合，也证明了用古史书所载物候材料来做古气候研究是一个有效的方法。我们若能掌握过去气候变动的规律，则对于将来气候的长期预报必能有所补益。本文只是初步探讨，对于古气候说明的问题无几，而所引起的问题却不少。我们若能贯彻“古为今用”的方针，充分利用我国丰富的古代物候、考古资料，从古代气候研究中作出周期性的长期预报，只要努力去做，是可以得出结果的。
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天道与人文 考古时期（约前3000—前1100）的中国气候(24)
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西安附近的半坡村是一个最为熟知的遗址。根据1963年出版的报告，在1954年秋到1957年夏之间，中国科学院考古研究所在这个遗址上，进行了5个季节的发掘，大约发掘了10000平方米的面积，发现了40多个房屋遗址，200多个贮藏窖，250个左右的墓葬，近10000件的各种人工制造物。根据研究，农业在半坡的人民生活中显然起着主要作用。种植的作物中有小米，可能有些蔬菜；虽然也养猪、狗，但打猎、捕鱼仍然是重要的。由动物骨骼遗迹表明，在猎获的野兽中有獐（又名河麂，Hydropotes inermis）和竹鼠（Rhizomys sinensis）……书中认为，这个遗址是属于仰韶文化（用14C同位素测定为5600—6080年前）；并假定说，因为水獐和竹鼠是亚热带动物，而现在西安地区已经不存在这类动物，推断当时的气候必然比现在温暖潮湿。
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在河南省黄河以北的安阳，另有一个熟知的古代遗址——殷墟。它是殷代（约前1400—前1100）故都，那里有丰富的亚化石动物。杨钟健和德日进（P．Teilhar de chardin）曾加以研究，其结果发表于前北京地质调查所报告之中。这里除了如同半坡遗址发现多量的水獐和竹鼠外，还有貘（Tapirus indicus Cuvier）、水牛和野猪。这就使德日进虽然对于历史时代气候变化问题自称为保守的作者，也承认有些微小的气候变化了，因为许多动物现在只见于热带和亚热带。
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然而对于气候变化更直接的证据是来自殷代具有很多求雨刻文的甲骨文上。在20多年前胡厚宣曾研究过这些甲骨文，发现了下列事实：在殷代时期，中国人虽然使用阴历，但已知道加上一个闰月（称为第13个月）来保持正确的季节；因而一年的第一个月，是现在的阳历的1月或2月的上半月。在殷墟发现10万多件甲骨，其中有数千件是与求雨或求雪有关的。在能确定日期的甲骨中，有137件是求雨雪的，有14件是记载降雨的。这些记载分散于全年，但最频繁的是在一年的非常需要雨雪的前5个月。在这段时间内，降雪很少见。当时安阳人种稻，在第2个月或第3个月，即阳历3月份开始下种；比现在安阳下种要到4月中，大约早一个月。论文又指出，在武丁时代（前1324？—前1365？）的一个甲骨上的刻文说，打猎时获得一象。表明在殷墟发现的亚化石象必定是土产的，不是像德日进所主张的，认为都是从南方引进来的。河南省原来称为豫州，“豫”字就是一个人牵了大象的标志，这是有其含义的。
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一个地方的气候变化，一定要影响植物种类和动物种类，只是植物结构比较脆弱，所以较难保存；但另一方面，植物不像动物能移动，因而作气候变化的标志或比动物化石更为有效。对于半坡地层进行过孢子花粉分析，因花粉和孢子并不很多，故对于当时的温冷情况不能有正面的结果，只能推断当时同现在无大区别，气候是半干燥的。1930—1931年，在山东历城县两城镇（北纬35°25′、东经119°25′）发掘龙山文化遗址。在一个灰坑中找到一块炭化的竹节，有些陶器器形的外表也似竹节。这说明在新石器时代晚期，竹类的分布在黄河流域是直到东部沿海地区的。
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从上述事实，我们可以假设，自5000年前的仰韶文化以来，竹类分布的北限大约向南后退纬度从1°—3°。如果检查黄河下游和长江下游各地的月平均温度及年平均温度，可以看出正月的平均温度减低3℃—5℃，年平均温度大约减低2℃。某些历史学家认为，黄河流域当时近于热带气候，虽未免言之过甚，但在安阳这样的地方，正月平均温度减低3℃—5℃，一定使冬季的冰雪总量有很大的不同，并使人们很容易觉察。那些相信冰川时期之后气候不变的人是违反辩证法原则的；实际上，历史时期的气候变化同地质时期的气候变化是一样的，只是幅度较小而已。现代的温度和最近的冰川时期，即大约一两万年以前时代相比，年平均温度要温暖到七八摄氏度之多，而历史时期年平均温度的变化至多也不过二三摄氏度而已。气候过去在变，现在也在变，将来也要变。近5000年期间，可以说仰韶和殷墟时代是中国的温和气候时代，当时西安和安阳地区有十分丰富的亚热带植物种类和动物种类。不过气候变化的详细情形，尚待更多的发现来证实。
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天道与人文 物候时期（前1100—1400）的中国气候(25)
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没有观测仪器以前，人们要知道一年中寒来暑往，就用人目来看降霜下雪、河开河冻、树木抽芽发叶及开花结果、候鸟春来秋往等等，这就叫物候。我国劳动人民，因为农业上的需要，早在周初即公元前11世纪时便开创了这种观测。如《夏小正》、《礼记·月令》均载有从前物候观察的结果。积3000年来的经验，材料极为丰富，为世界任何国家所不能企及。
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随着周朝建立（前1066—249），国都设在西安附近的镐京，就来到物候时期。当时官方文件先铭于青铜，后写于竹简。中国的许多方块字，用会意、象形来表示，在那时已形成。由这些形成的字，可以想象到当时竹类在人民日常生活中曾起了如何的显著作用。方块字中如衣服、帽子、器皿、书籍、家具、运动资料、建筑部分以及乐器等名称，都以“竹”为头，表示这些东西最初都是用竹子做成的。因此，我们可以假设在周朝初期气候温暖可使竹类在黄河流域广泛生长，而现在不行了。
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气候温和由中国最早的物候观测也可以证实。新石器时期以来，当时居住在黄河流域的各民族都从事农业和畜牧业。对于他们，季节的运行是头等重要的事。当时的劳动人民已经认识到一年的两个“分”点（春分和秋分）和两个“至”点（夏至和冬至），但不知道一个太阳年的年里确有多少天。所以，急欲求得办法，能把春分固定下来，作为农业操作的开始日期。商周人民观察春初薄暮出现的二十八宿中的心宿二，即红色的大火星来固定春分。(26)别的小国也有用别的办法来定春分的，如在山东省近海地方的郯国人民，每年观测家燕（Hirundo rustica gutturalis）的最初来到以测定春分的到来。《左传》提到郯国国君到鲁国时对鲁昭公说，他的祖先少暤在夏、殷时代，以鸟类的名称给官员定名，称玄鸟为“分”点之主，以示尊重家燕。(27)这种说法表明，在三四千年前家燕正规地在春分时节来到郯国，郯国以此作为农业开始的先兆。我们现在有物候观察网，除作其他观察外，也注意家燕的来去。根据近年来的物候观测，家燕近春分时节正到上海，10天至12天之后到山东省泰安等地。郯居于上海与泰安之间。据E．威尔金森（S．Wilkinson）在他的《上海鸟类》一书中写道：“家燕在3月22日来到长江下游、上海一带，每年如此。”显然三四千年前家燕于春分已到郯国，而现在春分那天家燕还只能到上海了。
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周朝的气候，虽然最初温暖，但不久就恶化了。《竹书纪年》上记载周孝王时，长江一个大支流汉水有两次结冰，发生于公元前903年和公元前897年。《竹书纪年》又提到结冰之后，紧接着就是大旱。这就表示公元前第10世纪时期的寒冷，《诗经》也可证实这点。相传《诗经·豳风》是周初成王时代（前1063—前1027）的作品，可能在成王后不久写成。豳（邠）的地点据说是一个离西安不远、海拔500米高的地区。当时一年中的重要物候事件，我们可以从《豳风》中的下列诗句中看出来：
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八月剥枣，十月获稻， 为此春酒，以介眉寿。
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接着又说：