一、氣?候?變?化

氣候是自然環境的重要組成部分，適宜的氣候是人類生存、社會發展的基本條件。氣候在不同時間尺度上的變化都會對自然環境及人類社會產生影響。中國是擁有悠久歷史的文明古國，擁有浩如煙海的歷史文獻記載。從殷商時代的甲骨文書開始，到金石木簡、紙墨文書，3000多年來從不間斷，這在世界上無與倫比。歷史文獻中包含有大量的氣象信息，其特有的時間、空間確定性也使得歷史文獻成為中國近3000年氣候變化研究最重要的代用資料。特別是歷史文獻主要反映人類活動劇烈區域的氣候信息，在全球變化研究中顯得尤其珍貴。中國學者發展出系統提取歷史文獻中天氣信息的方法，使歷史氣候研究成為中國歷史地理學重要的研究領域，在最近40年里取得了令人矚目的進展。

（一）資料整理及其處理方法的進步

中國歷史文獻記載的氣象資料大致可分為四大類，即先秦以來的正史、經籍等傳統中國古代文獻，由總志、通志、府州廳縣志、鄉鎮志和專志等組成的地方志，以《晴雨錄》和《雨雪分寸》為代表的檔案記載，以及以天氣日記為代表的私人筆記、日記等文集資料，其中包含有大量的天氣和氣候信息。但文獻資料來源多樣，內容豐富但駁雜不一，還帶有各種主觀因素。如何正確地收集和整理相關資料，并從中提取有效信息用于科學重建氣候變化，盡量減少結果的不確定性，成為利用歷史文獻資料研究歷史氣候變化最基本的問題。

從20世紀50年代開始，就有省區進行了自然災害史料的編纂工作[10]。到70年代，中央氣象局和各省市氣象部門為了提高農業旱澇氣候預測能力，組織了全國氣象部門的大量專業人員，查閱了大量以地方志為主的歷史文獻并分區域匯編成冊，后來很多在內部印發供業務部門參考[11]。

進入80年代后期以后，隨著研究的需要，歷史文獻資料收集整理得到了進一步的重視。復旦大學歷史地理所承擔了對明初以前歷史文獻資料的收集整理工作，共查閱1470年以前的各類文獻1531種，32251卷。從中摘抄歷史氣候記錄共約30000條，基本囊括了這一時期現存的資料，并對這些資料中的相關地域、年代等信息進行了考訂。中科院地理所的學者對清代和民國檔案中的天氣資料進行了系統的摘抄，僅收錄的清代檔案史料即多達47萬余條。在整理中，對資料進行了分類，在農歷日期后標注出了公歷日期，并設計了相關的數據庫進行管理。這是對檔案史料收集和整理的一個重大成就。同時，水利水電部門也整理出版了清代檔案資料中各大江河流域的洪澇災害資料[12]。這些工作大大拓寬了檔案史料在研究中的應用。

目前已出版的重要整理工作是《中國三千年氣象記錄總集》［3］，該書吸取了前人總結的經驗，共查閱歷史文獻8228種，實際采編7813種，包含有7713種地方志和紀傳體史籍28種，共收集到相關記錄22萬多條，并詳考其出處、時間和地點。同一史實僅取其最早的記錄，并標注出了確切的出處。工程浩大，堪稱是中國已經出版的氣候資料中最系統、最完善的，為中國歷史氣候的研究奠定了堅實的基礎（圖2?2）。

圖2?2　《中國三千年氣象記錄總集》書影

隨著歷史資料整理的進展，對歷史文獻資料價值的研究也隨之展開。王紹武等通過對中國東部地區500年旱澇情況的分析，認為利用歷史文獻資料重建的幾種旱澇分布類型，和現代利用器測資料分析出來的旱澇分布類型高度一致，完全可以銜接分析，從而證明了方志資料中相關記載的可靠性［4］。對檔案中相關氣象資料的價值，有張瑾瑢對其進行過專門研究，認為資料基本翔實可靠，有重要的研究利用價值［5］。龔高法、張丕遠等人則在專著《歷史時期氣候變化研究方法》［6］中，專章討論了歷史氣候資料的可靠性和使用方法，進一步系統地確立了歷史文獻資料在氣候研究中不可替代的獨特價值。

隨著資料的收集整理的進展，對資料本身的問題和處理的方法也得到了高度重視。葛全勝、張丕遠等人系統分析評價了歷史文獻中的氣候信息，指出就史料的準確性而言，官方記載>私人筆札>地方志，對于文獻資料中的信息的提取和利用，是欲求其精，反得其粗。因此利用相關資料進行的研究，追求的精度一定要和資料本身的分辨率結合，才有較高的可信度［7］。這一結論對歷史文獻中相關信息的提取有重要的指導意義。

滿志敏通過討論旱澇災害資料的分布，提出了資料分布的系統差異問題。他指出，從史料的時間分布來看，存在著資料隨時間指數性增長，以及資料數量有明顯波動的特點；從地域分布來看，也存在著地區分布不均的特點。政治中心和經濟、文化發達地區留下的記載總是比較多，而偏遠落后地區留下的文獻記載則很少，這些資料分布的特征疊加在氣候本身的變化之上，在利用這些資料進行研究中需要消除這種影響［8］。楊煜達的研究指出了清代檔案中氣象資料存在的系統偏差問題，并總結了針對單一資料系統的理證、對證和本證三種檢驗方法［9］。這些研究使人們對歷史文獻資料的利用水平逐步提高。

（二）歷史時期中國東部的氣溫變化

溫度是氣候最基本的要素，對溫度變化的研究，是在歷史氣候研究中開展較早而成就又比較大的領域。從20世紀20年代起，就不斷有學者做了大量有益的探索[13]。

1972年竺可楨系統利用歷史文獻資料，對近5000年來中國東部地區的溫度狀況作了重建［10］，得出了存在四個比較大的冷暖交替的結論。并指出在距今5000~3000年前，氣溫較今高約2?℃。在距今約1400年前后的隋唐暖期，較今高約1?℃。近5000年來中國的氣溫，總體上是暖期趨短而冷期趨長。竺可楨的開創性工作，以物候學方法作為主要手段，給中國歷史時期溫度變化構建了一個基本的框架，促成了中國歷史氣候研究的繁榮（圖2?3）。

圖2?3　中國東部近5000年來溫度變化

（竺可楨：《竺可楨文集》，科學出版社，1979年，第495頁）

在竺可楨文章發表以后，出現了研究歷史氣候的熱潮。張家誠等通過對更長時間尺度氣候變化的把握，討論了近500年來我國氣候變遷的特點，指出了歷史時期冷暖波動和旱澇波動的不一致性［11］。張丕遠等研究了近500年來中國的氣候變化，劃分出了1500~1550年、1601~1720年、1831~1900年三個寒冬時期，且發現在1700年前以旱災偏多，而在1700年以后則以水災偏多［12］。這些工作進一步豐富了對中國歷史時期總體溫度變化的認識。

區域氣溫變化及其特征的研究也得到了重視。張德二等重建了我國秦嶺淮河以南近500年來的冬季溫度情況［13］。王紹武重建了1380年以來華北的氣溫序列［14］。這些工作不僅加深了對區域氣候變化的認識，還在利用歷史文獻資料的方法上有所進步。

隨著研究工作的不斷進展，到了90年代，對于竺可楨曲線，滿志敏提出了重要的修正。他在前人基礎上，進一步總結了利用物候方法研究歷史氣候的均一性、限制因子和同步性等原理，并專門探討了人類影響的差異性原理和模式［15］。據此滿志敏找出了中國存在中世紀暖期的多種物候證據，從而說明從10世紀初到13世紀末有一個較為溫暖的時期，而非傳統認識上的寒冷期，并進一步認為中國中世紀溫暖期至少存在三個較暖的時期和兩個偏冷的時期［16］。這一研究也得到了張德二進一步研究結果的支持［17］。

同時，滿志敏對竺可楨提出的隋唐溫暖期也提出了質疑，認為隋唐時期并非一個完整的暖期，而是從750年以后，氣候就轉向偏冷［18］。最近葛全勝等進一步的認為，隋唐時期東中部地區的氣候在總體上較現代偏暖，但存在較大波動，在821~920年則比現在偏冷達0.42?℃左右［19］。

高分辨率的溫度重建也取得了進展。利用檔案中的天氣記錄，已重建了北京、合肥、西安、漢中、昆明等地的年為分辨率的夏季或冬季平均氣溫[14]。這些研究使得對溫度變化的研究獲得時間分辨率到年，且可以和現代器測資料直接銜接分析的歷史氣溫序列，對探索中國區域氣候的演化有重要意義。

在這些工作基礎上，對中國東部氣溫的重建出現了重要的突破。葛全勝、鄭景云等人在現有研究的基礎上，發展了集成方法，重建了中國東部地區過去2000年分辨率為30年、部分時段達到10年的冬半年溫度變化序列。提出中國東部冬半年的溫度自公元初起即波動下降，在公元490年左右降到最低，最低的30年平均值較1951~1980年均值低1?℃左右。此后氣候轉暖，在以溫暖氣候為主的570~1320年中，溫度波動上升，最暖時期30年平均值較1951~1980年高0.3?℃~0.6?℃，最高達0.9?℃，暖峰中的冷谷則較今低0.5?℃~0.7?℃。1320年后氣候迅速轉冷，到19世紀后期才又迅速回升，進入20世紀溫暖期[15]。進一步的研究發現，20世紀增暖在過去2000年中并非唯一，其增暖的速率、溫暖程度均未超過過去2000年的最高水平，由此得出了20世紀并非過去2000年中最暖世紀的重要結論［20］。這一工作對于目前科學界關于2000年氣候變化的所謂“曲棍球”模式的討論[16]，有重要的意義（圖2?4）。

圖2?4　中國東部過去2000年冬半年溫度變化序列

葛全勝等還利用現有多種代用資料建立的序列重建了中國過去5000年分辨率為100年的氣溫變化序列。結果顯示，與北半球其他區域的研究結果比較，中國的氣溫變化在長時間尺度上與之具有同步性，但冷暖的起止時間存在差異［21］。這一系列成果的取得，使得對中國5000年來特別是2000年來氣溫變化的認識，在空間確定性和時間分辨率、變化規律等一系列問題上，取得了重要的突破。這是中國歷史地理學利用中國特有的豐富歷史文獻對全球變化研究作出的獨特貢獻。

（三）近2000年中國東部干濕格局

干濕變化是氣候變化的另一個基本問題。中國是一個季風氣候顯著的國家，年際降水變率大，對作為基礎產業的農業影響極大。對于長時段的旱澇干濕變化規律的認識，對全社會的減災防災有十分重要的意義，一直受到學術界的重視。

在20世紀70年代，中國學者為科學地提取文獻資料中文字性描述的信息，采用了歷史旱澇災情和現代降水資料對比分析從而分級標定的辦法，將旱澇級別分為了5級，在全國范圍內選了118個站點，分站逐年根據史料定出旱澇級別，這樣繪出了全國自1470年以來的旱澇分布圖［22］。王紹武等人依據這些資料研究了500年來中國旱澇的空間分布，發現和利用器測資料為主劃分的近140年中國旱澇類型基本一致［4］。這證明了利用旱澇資料研究我國旱澇格局的歷史演變完全可行，且可以方便地和有器測資料以后的旱澇分布情況做銜接。王紹武還分析發現，旱澇的各種類型均存在200年左右的周期，可以很好地反映氣候變化。這是干濕格局變化研究的重大突破。鑒于旱澇分布圖集的重要意義，后來張德二等人又將其延長至2000年［23~24］。

為討論更長時間尺度的干濕變化，鄭斯中等率先提出了濕潤指數法，一定程度上消除了資料時間分布不均勻的問題，研究中國東南地區2000年的濕潤狀況。發現1000年以前干旱期持續時間短，濕潤期持續時間長。而1000年以后則干旱期持續時間長，濕潤期持續時間短［25］。

張丕遠等人建立了過去2000年來的旱澇氣候序列，發現在280年和1230年前后有過兩次氣候突變［26］。近年來鄭景云等人發展出針對史料記載時空不均勻的信息同化校準方法，利用古代文獻中的旱澇災害記錄，分區域重建了過去1500年中國的降水變化序列。分析結果表明過去1500年間中國東部干濕變化的主周期為70~80年，同時存在準22年周期和2~4年的周期，且降水變化存在明顯的區域差異。過去1500年間曾發生多次極端事件超過了目前儀器觀測所記錄到的程度。認為20世紀中國東部的降水變率并未超出過去1500年的自然變率[17]。這也是對中國東部降水變化規律研究的重要突破。

雖然旱澇狀況能比較好地反映干濕變化，但畢竟不等同于降水本身。直接重建降水量需要分辨率更高的資料。1974年，一些學者最早利用清宮中逐日降水資料，用逐步回歸方法，重建了1724~1904年的北京降水[18]。2002年，張德二等利用同樣資料重新進行了研究，采用多因子回歸的方法，建立了新的北京降水量序列，使重建的結果進一步科學和完善［27］，并進一步利用同類資料重建18世紀南京、蘇州、杭州三地的降水序列［28］，為學術界更好地認識歷史時期的干濕變化提供了非常好的個案。

為利用清代檔案中留存更為豐富的雨雪分寸資料，鄭景云等根據資料記錄的特點，利用田間試驗法驗證了土壤物理模型，較好地將清代的雨雪分寸反演為降水量［29］。從這一方法的突破入手，對清代雨雪分寸資料較好的華北地區的降水定量重建工作取得了很大進展。如鄭景云等對黃河中下游地區過去300年降水變化的研究，就是利用上述方法，定量重建了研究區域內17個站點1736~1910年的降水量，分析發現黃河中下游地區在1915年前后存在降水由多變少的突變。在研究時段內，1791~1805年、1816~1830年、1886~1895年三個時段降水明顯偏多，而1830~1916年及1981~2000年兩個時段降水明顯偏少，并存在22~25年和2~4年的周期[19]。江淮地區和華北季風尾閭區降水的重建工作也取得進展[20]。這一突破使得東亞季風降水格局演變機制的認識進一步深入。

（四）天氣系統與極端氣候事件

除了溫度變化與干濕變化的研究之外，季風雨帶、臺風、沙塵等重要的天氣氣候現象得到了討論。重大氣候事件的重建也一直受到學術界的關注，取得了諸多進展。

季風雨帶的研究一直為學界關注。王紹武等利用歷史文獻資料重建了近千年中國東部地區夏季雨帶的位置變化，分析發現氣候暖時中國東部雨帶在長江的頻次高［30］，而氣候寒冷時雨帶在黃淮的頻次高。楊煜達等利用清代檔案中的降水資料重建了1711年以來西南季風影響下的云南雨季開始期序列，發現云南雨季開始期存在不同時間尺度的震蕩，El?Nino事件對云南雨季的開始期有重要的影響［31］。葛全勝等新的研究，則利用檔案重建的降水結果、方志資料建立的旱澇等級等多種資料，分析了1736年以來不同時間尺度的中國東部季風雨帶的變化，發現在中國東部的季風降水存在多種尺度的周期變化[21]。

梅雨是每年6~7月份在長江中下游地區和朝鮮半島南端、日本中南部地區出現的持續降雨現象，比較好地反映了東亞季風雨帶的推移情況。張德二等首先利用晴雨錄資料重建了18世紀長江下游的梅雨出入日期、雨期長度和雨量變化序列［32］。葛全勝等人利用清代檔案中的雨雪分寸資料，重建了1736年以來的長江中下游梅雨特征序列。分析結果表明，1736年以來，梅雨雨期長短、季風雨帶的位置移動與東亞夏季風強弱變化有較好的對應關系［33］。利用日記史料進行歷史時期的梅雨重建的研究也取得了進展[22]。

中國東部沿海的臺風是影響中國東部降水的重要天氣系統。近年來，開始有學者利用歷史文獻資料研究歷史時期的臺風活動。廖淦標（Liu?Kimbiu）等利用方志等資料，建立了在975~1909年在廣東沿海登陸的臺風序列[23]。梁有葉等利用《中國三千年氣象記錄總集》收集的資料，建立了960~1911年的登陸沿海臺風年表，研究了近千年來登陸臺風與ENSO的關系［34］。潘威、王美蘇等利用文獻，識別出了清代江浙沿海登陸的263個臺風，并討論了臺風活動的周期性及與氣溫的關系［35］。

中國北方的沙塵暴是影響北方地區生產生活的重要天氣現象。張德二較早建立了“歷史時期雨土年表”，發現歷史時期雨土的分布范圍與今日黃土分布區域相近，雨土現象在寒冷時期頻繁出現，其出現頻次與溫度背景密切相關［36~38］。張德二在近年的研究中，根據更系統全面收集的歷史文獻資料，識別出2055條有明確發生地點的降塵事件，并進一步討論了降塵和干旱周期的關系。王社教、鄧輝等人也研究了歷史時期華北地區的沙塵天氣，討論了不同時間尺度上的時空分布特征［39~40］。

目前對沙塵的研究開始尋求分辨率更高的資料。費杰、張學珍等分別利用《翁同龢日記》，對19世紀后半期北京的沙塵天氣日數、季節分布等和年際變化做了討論［41~42］。楊煜達等利用《翁心存日記》重建了19世紀中葉的北京沙塵天氣，首次識別出塵暴、揚沙和浮塵天氣等沙塵類型，并發現這一時期的年平均沙塵日數多達31.36天，高于近60年的平均水平。

對歷史時期極端氣候事件的重建是氣候變化研究的重要問題。張德二對18世紀晚期持續三年的一次大旱進行了研究，重建了旱災的時空過程，并推斷事件的氣候極值，分析旱災的氣候背景［43］。滿志敏專題討論了1877年華北大旱的氣候背景，重建了旱災的區域差異。再據此討論大災的氣候背景［44］。近年來，極端事件的研究更注重長時間序列的識別與研究。郝志新等對中國東部地區近2000年來極端旱澇事件的研究，提供了大尺度的、有明確概率密度的極端旱澇事件序列［45］。鄭景云等又對中國過去2000年極端氣候事件變化特征進行了梳理和總結［46］。楊煜達等人則探討了利用不同資料系統均一化識別極端事件的方法［47］。

（五）氣候變化的社會影響與響應

氣候是環境中最為活躍的因子，與人類活動關系極為密切。氣候變化對中國社會的影響，一直是歷史地理學關心的話題。王錚等比較全面地討論了氣候變化對中國歷史發展的影響［48］。王會昌認為，過去2000年來無論王朝的興衰，還是游牧民族的階段性南下及其幅度，都與氣候的周期性變化大體同步［49］。

一些學者則探求氣候變化在具體歷史事件中所起的作用。鄒逸麟認為氣候的寒冷變化導致農業難以維持而導致明代兀良哈三衛的南遷［50］。葛全勝認為，氣候變化導致的糧食減產、人口增加，土客矛盾激化，導致了太平天國運動的爆發［51］。滿志敏等通過分析北魏平城遷都、元朝中葉嶺北地區移民等事件指出，氣候變化對農牧過渡帶的影響是通過人類社會系統起作用的，而不同的社會狀態和組合會產生不同的農牧過渡帶實況及相應的社會問題［52］。方修琦等對清代華北旱災移民與移入地之間社會關系也有系列研究［53］。

通過這些研究，認識到了氣候變化對于社會經濟的發展不是簡單的“驅動—響應”因果關系。氣候變化對社會經濟發展的影響是由氣候變化與社會系統的脆弱性共同決定，對人類社會的最終作用后果，在很大程度上受控于人類社會對氣候變化影響的認知及其所采取的響應行為。人口、耕地、政策、外部勢力等對于這種影響都存在放大或抑制的效應［54］。這些研究進一步深入到社會內部去探求社會自身的響應機制。