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中国历史地理十五讲 第四讲 历史时期气候变化与植被的地理分布
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大地是人类历史发展的立足之地，山川河流、土壤植被不仅是人类生存需求的基础，而且也存在自身的发展变化。自然环境自身的变化与人类施加于环境的烙印共同影响着人类历史与文明进程，并通过人类活动方式记录着人地之间的互动关系。
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气候是大气物理特征的长期平均状态，且主要用冷、暖、干、湿这些要素衡量。然而包围在地球表层的大气物理状态并非永远不变，导致气候变化的原因来自于内、外两方面：内部进程是地球受自身内部的动力以及天体之间相互作用而引发的冷暖、干湿之变；外压强迫产生的力量主要在于人类活动方式施加的影响，而人类活动对于气候施加的影响一方面取决于方式，另一方面则与数量相关。就农业与工业两大生产部门而言，工业生产本身以及工业社会施加给气候的影响远远大于农业生产与农业社会。欧洲的工业革命发生在18世纪，而工业革命的实质是以机器取代人力、以大规模工厂化生产取代个体工场手工生产的一场生产与科技革命，在这场革命中能源的消耗、各类金属和非金属原料的使用，由此而排放的气体，给予大气乃至于下垫面从未有过的影响。每当人们赞颂工业革命带来的奇迹时，总会想起马克思曾经说过的话，在资产阶级统治的不到一百年间，所创造的生产力超过了以往历史的总和。是的，但是若站在气候变化的角度看待这一问题，也可以认为这一百年内人类活动施加给气候的力量超过任何农业社会阶段，且以更强大的力量推动着以后的气候变化。
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由于工业革命起步于18世纪，因此我们有理由认为历史时期人类面临的冷暖干湿之变，绝大多数时段来自于地球自身，只有近三百多年的时间内，人类活动施加的影响才占有明显的份额，故工业革命前后是研究气候变化的两个不同阶段：前期动力来自于地球内部以及行星因素，而书写在历史文献中的人类活动方式的改变与相关考古发现仅仅记录了全球变化走过的足迹，以及人类应对变化的举措；后期气候变化则是地球内部进程与外部压迫双重因素叠加的结果。与西方相比，中国工业化进程大约晚两百年，通过人类活动施加给气候的影响也同样滞后。
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中国历史地理十五讲 一 历史时期气候冷暖干湿之变
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生活在21世纪，气候变暖并不是陌生的问题。若回顾全球变化的历程，气候冷暖干湿之变不仅发生在当代，而且存在于地质时期。地球已经存在46亿年，这一漫长时期的最后时段已经进入人类历史时期，研究历史时期气候变化，通常将时间上限确定为全新世初期，即距今一万多年前。选择这一时间在于末次冰期结束，全球气候普遍转暖，中、高纬度冰川大量消融，海平面迅速上升，喜暖动植物逐渐向较高纬度和较高山地推移，全球地理环境逐渐向现代演进。对中国历史时期气候展开研究的成果首推竺可桢《中国近五千年气候变迁的初步研究》，自这篇文章之后，针对不存在气象观测技术的历史时期，依托历史文献、考古发掘，以及孢粉、稳定同位素、冰芯、石笋、树木年轮、古湖泊、古土壤分析等代用材料与技术手段从事研究的成果纷纷问世，这些研究肯定末次冰期结束后的这一万年以来，气候在地球内部动力的推动下，从未停止以冷暖干湿为基本特征的变化。
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（一）历史时期中国气候的冷暖之变
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学术界依据不同的代用材料与技术手段，针对一万年以来中国气候变化形成研究结论：距今3000年是全新世大暖期的重要界限，在此之前温度以上升为主要趋势，并在距今3000年左右达到最暖期，此后温度明显下降。[1]这项研究将全新世以来中国气温变化分为两个时期，虽然前后两个时期气温变化的特征不一致，但每个时期内仍然存在气温的上下波动。针对气温变化，近2000年因气温波动出现的冷暖之变尤其令人关注。
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距今2000年全新世大暖期结束，随之气温开始下降，气候变化进入新的时期。大量研究证明，这一时期气温并非一路走低，同样经历着冷暖之变。但是，与学术界对于全新世大暖期的肯定不同，对近2000年以来气温的冷暖变化，不同领域研究得出的结论并不一致。竺可桢提出，全新世大暖期结束后气温出现系列上下摆动，最低温度发生在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年，摆动范围为1—2℃；在每一个400—800年期间里，可以分出50—100年为周期的小循环，温度波动范围为0.5—1℃。[2]姚檀栋认为，距今1500年δ18O值降至全新世平均水平以下[3]，且在距今1000年出现低温事件，其温度低于全新世平均值1℃左右；这一低温波动自5世纪开始，至10世纪达到最低；此后13世纪出现小暖峰，不久气温再次波动，并呈现下降趋势，转入小冰期，至17世纪达到最低。[4]王绍武认为，近千年来中国存在5个冷期，分别是12世纪前半叶、14世纪前半叶、15世纪后半叶至16世纪前半叶、17世纪、19世纪，其中后三个冷期可以认为处于小冰期阶段，年平均气温的10年平均距平最低在-1℃以下，30—50年平均距平在-0.5℃以下[5]；20世纪是近12个世纪中最暖的一个世纪，比近1200年平均气温高0.5℃以上。[6]张丕远认为，魏晋至南北朝时期（3—6世纪）属于寒冷阶段，气温较今天约低l℃。这一时期也存在气候波动，气候变冷从公元280年开始，360年后气候回暖，气温再次下降发生在490年以后，560—580年后气候逐步回暖，大约610年进入较今温暖时期，温暖期一直延至1230年，并且以880年左右为界划分为两个时期，这一年以前，气候基本持续温暖，其后寒冷事件迅速增加，但是10世纪初气温重新变暖，880—1230年气候波动性很大，充满了奇寒、暴暖事件，且相间分布，中国气候在这一时期发生突变；近2000年内，1230年前平均气温较今天高1℃，此后始终未达到这一程度。[7]葛全胜研究指出，中国小冰期寒冷气候始于14世纪早期（1320），迄于20世纪初（1910），由四个较明显的寒冷时段和三个相对短暂的温暖时段组成，而魏晋南北朝冷期是过去2000年唯一可与小冰期相比拟的寒冷气候阶段；中世纪暖期始于930年，迄于1310年，但它并不是持续稳定的暖期，而是由两个持续百年以上的温暖时段和一个持续近百年的寒冷时段组成；隋唐时期的气温可分为前后两个时段，570—770年气温平均值与20世纪温度平均值一致，780—920年的温度平均值较1950—1970年低。[8]张德二研究认为，13世纪中叶是一个典型的气候温暖期；由现代作物种植气候区划资料推断，这一时期中国中部地区年平均气温高于现代0.9—1.0℃，1月平均气温高于现代0.6℃以上，极端最低气温的多年平均值高于现代3.5℃。[9]满志敏研究认为，过去2000年中国东部冷暖变化，温度高于1951—1980年的平均值且持续时间超过百年的暖期有四段：0—200年、570—770年、930—1310年与1920年以后；气温低于1951—1980年且持续时间超过百年的冷期有三段：210—560年、780—920年、1320—1910年。每个冷暖期内均存在明显的冷暖振动，特别930—1310年暖期还包含一个比1951—1980年冷且持续时间达90年的冷谷。[10]
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以上并没有涵盖所有研究成果，仅举其要者。总结起来看，各家几乎没有统一的研究结论。而出现分歧的原因与代用指标自身的局限相关，大多代用指标指示环境有多解性与年代误差，简单地运用某种指标解释环境难免有失偏颇：若代用指标应用于千年乃至千年以上尺度的研究，年代误差可以忽略；进入历史时期后以百年甚至50年为研究尺度，年代误差自然会明显影响结论。然而上述研究尽管存在冷暖时段起讫时间的明显分歧，但对中世纪暖期与明清小冰期的存在基本认同，这就意味着近2000年以来气温波动明显存在一个持续时间较长的高值期与一个持续时间较长的低值期。
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（二）历史时期中国气候的干湿变化
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距今3000年前的全新世大暖期，气温升高的同时，也表现出湿润。施雅风、孔昭宸等根据植被带的变动，指出全新世大暖期中国降水较现代丰沛。新疆、西藏、内蒙古等地年降水量比现今高数十至数百毫米，并伴随因增温而致的高山冰雪融化，出现内陆湖泊水面上升与湖水淡化现象；华北、东北地区大规模湖泊化、沼泽化，风沙与黄土沉积层中存在多层古土壤。中国北方降水量普遍提升的同时，风沙活动表现出以东经108°为界东西两侧不同的活动特征，东经108°以东地区大部分流沙已被固定，以西地区风沙仍然活动。[11]
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伴随全新世大暖期结束，气温降低，近2000年以来中国气候的干湿变化在东西部地区仍然表现出差异。
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1．近2000年以来中国东部地区气候干湿变化
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郑斯中等根据地方志中的旱涝记载分析中国东南地区近2000年的湿润状况，发现自公元初以来，水灾相对减少，旱灾相对增加。若以公元1000年为界分为两个时段，前一千年旱期持续时间短，湿润时期持续时间长；后一千年湿润时期短，干旱时期长。[12]在此基础上，郑景云等根据各类历史文献进行数值化处理，得出过去2000年中国东部干湿分异的研究结果：2—11世纪，中国东部干湿分异表现为东西两个区域，西干东湿；12—15世纪，东西分异与南北分异并存，但仍以东西分异为主；16—19世纪则表现为南北分异，北干南湿。冷暖变化与干湿变化的空间对应关系为：暖期干湿分界线偏西，最西达大同、太原、西安、汉中一线；冷期干湿分界线偏向东南，达济南、菏泽、南阳一线，摆动最大幅度达5个经度以上。冷期华北地区偏干，长江中下游及其以南地区偏湿；暖期华北地区湿润，华东地区特别是长江下游及其以南地区偏干。[13]张丕远等提出，近2000年以来中国东部地区气候干湿变化除了时间、空间不同步之外，还具有系列突变现象，主要发生在280年、490年、880年和1230—1260年；与这些气候突变相关，280—490年中国平均湿润度出现明显转折，280年前气候偏湿，经历一个波动周期，自280年开始迅速变干，这一过程大约结束于480—500年；此后湿润指数保持稳定，在总体特征变干的趋势下，发生于1230—1260年的气候突变再次将气候变化分为两个阶段，此前温暖偏湿，此后寒冷偏干。[14]
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尽管针对近2000年来中国东部地区气候干湿变化的研究来自于不同视角，却都得出干湿变化时段与地域不同步的结论。
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2．近2000年以来中国西部地区气候干湿变化
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有关近2000年以来中国西部地区气候干湿变化，主要研究成果来自于树木年轮分析。针对青海柴达木盆地东北缘宗务隆山和沙利克山的祁连圆柏年轮宽度序列和树木径向生长对气候要素变化响应的分析结果表明，过去千年年降水量变化中，多雨期主要为1520—1633年与1933—2001年，少雨期主要为1429—1519年和1634—1741年。此外，1430年以前年降水量的变化幅度较小，大约15毫米；1430—1850年间变化幅度增大至30毫米左右；1850年之后变化幅度有所下降，并且高值的振幅大于低值的振幅。20世纪90年代以来，与温度升高的趋势相反，降水有下降趋势。[15]
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利用祁连山中部地区祁连圆柏树木年轮的另一项研究指出，自公元904年以来，该地区历经了31次相对干期和30次相对湿润期的变化。其中连续两个10年以上的干期有17次，1540—1590年出现长达60年的持续时间最长的干期，1670—1710年为次长期，长达50年；湿润期12次，持续时间最长的湿润期为1240—1270年、1860—1890年两个时段，各有40年。若以世纪尺度而论，16世纪最干，其中有80年为少雨年；最湿润的是13世纪和19世纪，有60年为多雨年。自公元904年以来，降水量共发生了35次突变，16次属于由旱向涝的突变，19次为由涝向旱的突变，平均约30年发生一次。11世纪是这一地区降水多变时期，15—16世纪是降水相对稳定时段，20世纪又进入降水多变时期。[16]
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中国地域辽阔，尽管影响东西部地区干湿之变的气候系统不一致，干湿时段也不存在对应关系，但近百年以来，无论东西部都表现出共同的气候变干特点。
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（三）极端气候事件与气候平均状态对于确定气候变化的意义
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极端气候事件严重偏离平均态，统计上属于不易发生的事件，多指50年一遇或百年一遇的小概率事件。气候平均状态则反映了一个地方多年的天气平均状况。极端气候事件与气候平均状态性质不同，但极端天气现象的非正常表现往往会保留在文献之中，成为一些研究判断气候冷暖的依据。这类事件对于科学判定气候状态是否具有整体性的意义？现今的事例具有同比性，2008年初湖南、广西等地的冰雪灾害，2013年末素有“春城”之称的昆明迎来降雪，这些亚热带南部地区频繁遭遇的大寒事件，都是今天经历的极端天气现象，多数人不会因极端天气而否认当下处于全球变暖时期的事实。极端气候事件与气候平均状态相比，后者更具有判断气候状态的意义，而全国性气象观测出现之前，标识气候平均状态的重要依据在于农作物、农作物种植制度、农作物物候期长年稳定的分布区域。
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上述研究揭示历史时期中国气候冷暖、干湿之变的同时，也指陈了一个事实，即气候冷暖、干湿之变主要受地球自身动力驱动的变化，在人类文明从肇始时期步入现代化的进程中，无时无地不在经历着这样的变化。置身其间并研究其中的规律，成为自20世纪中期以来科学研究的重要视角。由于各种代用指标的局限性以及气候系统的复杂性，尽管目前的学术研究尚未形成整齐划一且时空对应清楚的结论，但学术界的成果仍揭示了气候变化的基本特征。
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