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历史时期中国气候变化:降水变迁分析

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:本文为了克服分类上的困难,又为了研究降水变迁的大势,因此称显然雨灾与可能雨灾为“潦”。这些都使得从文献中的旱潦记载,来推断汉代黄河中下游的降水变化发生许多困难。由于差数和数目本身的大小有关系,不能单纯以它来推断降水的变化,因此本文两者兼用,并结合其他论据来分析汉代黄河中下游降水的变迁。

历史时期中国气候变化:降水变迁分析

载籍称降水失常为“旱潦”“水旱”“风雨不节”“雨水失时”;称某一时期降水日数,或降水量较少为“冬鲜宿雪”“冬无宿雪”“失时不雨”“时雨不降”“雨泽不适”“不雨”“少雨”“少雨雪”“大雩”[117]“旱”“大旱”“旱蝗”“大旱蝗”[118]“未降澍雨”“澍雨未沾”,或“旱而获雨”“雩后致澍雨”等,虽然旱的程度不一,但都显示了有降水日数,或降水量较少的情形,现在都作旱计算。古书称某一时期的降水日数,或降水量较多为“潦”“湛”“霖雨”“淫雨”“久雨”“连雨”“恒雨”,或未讲为灾,或仅称“禾稼更生,鼠巢树上”,或“漂杀人畜,伤害禾稼”,雨的程度不一,但都明显地表示出有降水日数,或降水量较多的情况,竺可桢把这叫作“雨灾”[119]。至于古籍所称的“大水”,以及夏秋的河溢、河决,竺可桢把它与地震、山崩造成的洪水合称为“水灾”,以别于多雨所造成的水灾。如此分类,虽可分别降水量的多少,但是载籍既没有严格的分类标准,所载事象也不一致,甲书称“大水”,乙书作“久旱”,丙书或不提,据一书以概其全,结论难免有误。况“大水”、夏秋的河溢与河决,不一定是由于降水量较多(如水利失修等),也可能是由于降水量较多的缘故,与地震显然是由于降水量以外的其他原因造成,和山崩颇多也是由于降水量以外的其他原因造成都大不相同,如果混为一谈,难免顾此失彼,很不妥当。

本文为了克服分类上的困难,又为了研究降水变迁的大势,因此称显然雨灾与可能雨灾为“潦”。作者这里尝试纂集,略按年代分为汉代黄河中下游的旱、潦两表(表13、表14)。若同年发生2次,或2次以上的旱潦作1次计算;连续而跨2年的,看它们的旱潦时期在那一年较久而列入那一年,作1次计算。这样,汉代黄河中下游有旱年份而次数可考的共109次,年份及次数未详的26次,有潦年数大致可确定的为74次,年代次数未详的约5次。

流域中下游的降水,大部都集中于夏季数月。往往夏季某一个月雨量过多,就潦而损害作物,或某一个月雨量奇少,又呈旱象;或前一个月苦旱,后一个月却又苦霖。以全年而论,降水量则或在平均数字以上,或在平均数字以下,并不一定。因此,潦年未必多雨,旱久未必雨少。黄河中下游的面积广大,区内降水大致与温度一样,都是大同中有小异。气候和地理环境的其他要素,亦略有差异,这又会影响降水情况相若的区域,有的因而发生潦灾,有的却发生旱灾。同是旱潦,可能影响的地区大小、延续时间的长短及对人类和作物的影响程度也不一样。另外,经济基础及生产力水平等的不同,多乱或太平的不同等,也都会影响防灾、抗灾及救灾的情况,同时灾情也不同。这些都使得从文献中的旱潦记载,来推断汉代黄河中下游的降水变化发生许多困难。

进一步说,雨水变态的记载,也和气温变动的记载相类似,大抵偏重于京师所在,未能遍及黄河中下游各地。因此,全面地、细致地来分析汉代黄河中下游各地的旱、潦,也不可能。加以匿灾、妄报、传抄的错误等,也足使降水变迁的统计不真切。

为了解决上述困难,搞好汉代黄河中下游旱潦年数的统计,做好研究汉代黄河中下游降水变迁的论据,作者采取了下列办法:

旱潦地区的统计,分为黄河中游、黄河下游、跨黄河中下游、长安洛阳、整个黄河中下游(总计)6种;单位时期内旱潦次数的统计分为:20年、百年、汉历各季节、汉历各月份等项;从旱潦数值来推断降水变迁的统计方法,则采用旱潦比率与旱潦差数相结合的方法,旱潦比率即采用同一时期中同一地区的旱潦比率(即用潦年次数除旱年次数)与该地长期的旱潦比率平均数来比较,如果某一时期的旱潦比率大于平均数,则降水量似增加;反之,则降水量似减少。不过汉代记录不全,又以20年统计,在某些年间,有旱无潦,或有潦无旱,这样,如求旱潦比率,则会有无穷大或无穷小,不能进行比较。因此,兼用潦旱差数法,即以同地区单位时间内的潦年次数减旱年次数,如果所得数值为正值,则表示潦年多于旱年,雨量可能增加;反之,则雨量可能减少。由于差数和数目本身的大小有关系,不能单纯以它来推断降水的变化,因此本文两者兼用,并结合其他论据来分析汉代黄河中下游降水的变迁。

下列4个表(表13~表16)中,“-”表示无潦可考,“+”表示年代不明的旱潦有1次,“+2”或“+3”表示年代不明的旱潦有2次或3次。潦旱差数中“-(+)”表示计算结果年代不详的旱年多1次;“-(1+)”表示计算结果,年代明确和年代不详的旱年各多1次;“+1-(2)”表示不详的潦有1次,但年代可以考的旱有2次,旱潦比率中的“∞”[120]表示无穷大,“-∞”[121]表示无穷小。

由表13~表16可以看到下列几个现象。

表13 汉代黄河中下游每20年间的可考潦旱年数

表14 汉代黄河中下游每20年的潦旱差数与旱潦比率

表15 汉代黄河中下游每百年间的可考潦旱年数

表16 汉代黄河中下游每百年的潦旱差数与旱潦比率

(甲)整个黄河中下游的旱年次数远比潦年次数为多,洛阳的旱年次数也多于潦年,但是黄河下游的潦年次数与旱年次数差不多,长安和黄河中游潦年却较旱年为多。

(乙)从潦旱差数和潦旱比率来推断各世纪的多雨或少雨,如果依竺可桢的衡量中国历史时期各个世纪多雨期或少雨期的标准,以比率大于2.25为少雨期,小于1.10为多雨期,则汉代黄河中下游于公元前1世纪为多雨世纪,公元1世纪为少雨世纪。

公元前1世纪中,整个黄河中下游的潦旱数几乎相等,与汉代其他3世纪的潦旱差数为负值颇不相同;(本)[该]世纪各地区的潦旱差数一般为正值;整个黄河中下游和各地区的旱潦比率一般在1以下,属于多雨范畴。以公元前1世纪内每20年的旱潦差数论,一般为正值;即使为负值,数值也不大;以每20年的旱潦比率论,一般亦在1以下,或为无穷大,或为无穷小。综合这几方面来看,可见汉代流域中下游在公元前1世纪为多雨世纪。

至于公元1世纪中整个黄河中下游的潦旱差数为-(13+12),是汉代各地区(本)[该]世纪中负值最大者,各地区在(本)[该]世纪的潦旱差数也都为负值;整个黄河中下游和洛阳的旱潦比率超过2.25,黄河中游和长安为2,黄河下游也还接近2。以公元1世纪内每20年间的潦旱差数论,一般为负值,且负值多在2以上;以每20年间的旱潦比率多在1以上,有的为无穷大,个别大到11+4。此外,从(本)[该]世纪初期公元1~20年(约当平帝元始元年至新莽地皇元年)的潦旱差数和旱潦比率中,虽找不出干旱的证据,但是,由《汉书·王莽传》和《食货志》《东观汉记》等的文字记载,可知当时旱年频仍,旱区广大。此中固然与王莽的政治紊乱、沟洫不修、采用“祈祷”办法、不与灾害斗争有重大关系,但是却可以看出当时自然灾害的情况,这些证据充分地说明了公元1世纪是汉代黄河中下游的少雨世纪。

(丙)公元2世纪的史料较少,并且从潦旱差数比率所推断的结果不同。以世纪论,整个黄河中下游的潦旱差数为相当大的负值,但是各地区的潦旱差数却多为正值。整个黄河中下游的旱潦比率在(本)[该]世纪接近2,各地区多为无穷小。以该世纪每20年论,整个黄河中下游的旱潦比率差数一般为负值,0的次数差不多;整个黄河中下游的旱潦比率,为3的有2次,其余3次为1或1以上。这样,多雨少雨的情况虽难确定,但是综合地看,大致较公元前1世纪的雨可能为少。

公元2世纪的史料较多,但是从潦旱差数与旱潦比率所推断的结果也不相同,以世纪论,整个黄河中下游的潦旱差数为-(13+10),负值较公元前2世纪为大。各地区在(本)[该]世纪的潦旱差数却不一致,黄河下游与洛阳为负值,黄河中游与长安却为正值。整个黄河中下游的旱潦比率约稍大于1.5,各地却在1.5或1以下。以20年论,整个黄河中下游的旱潦差数都为负值;旱潦比率则在2.25以上的少,其余都在1.10~2之间。这样的话,公元2世纪虽难确定为多雨或少雨,但是综合地看,大致较公元1世纪的雨可能多些,和公元前1世纪的多雨及公元1世纪的少雨固然不同,即和公元前2世纪也有不同。

从(乙)与(丙)两点看来,可见汉代各世纪间的降水变迁表现着多雨、少雨交替出现,并且各世纪多雨或少雨的程度也不相同。

(丁)汉代各世纪内的降水变迁和各世纪间的一样,也表现着多雨、少雨交替出现,并且各时期多雨、少雨的程度也不一致。

以公元前2世纪论,记载虽然较少,但从少数记载中也还可看出初期的公元前200~181年(约当汉高祖七年至高后七年)的情况,潦旱差数为0,旱潦比率为1,有属于多雨期的可能。公元前160~前121年的40年(约当西汉文帝后元四年至武帝元狩二年),整个黄河中下游的潦旱差数为-2,旱潦比率为3,该时期的雨有较初期为少的可能。

至于公元前2世纪晚期的公元前120~前101年(约当西汉武帝元狩三年至太初四年),整个黄河中下游的潦旱差数为负值,旱潦比率亦在2以上,特别是公元前110~前101年(约当西汉武帝元封元年至太初四年)10年中有7年发生旱灾,潦灾年代可考的仅有1次,可见当时降水变化甚大,为显著的少雨期。

公元前1世纪为汉代黄河中下游的多雨世纪,但是在多雨世纪中每20年雨的多少不一。(本)[该]世纪末期的公元前40~前21年(约当西汉元帝永光四年至成帝阳朔四年),虽然有潦有旱,但是潦多旱少,潦旱差数为5,旱潦比率仅0.17,可见这20年是多雨世纪中雨又较多的时期。相反地,在多雨世纪中也有雨较少的时期,(本)[该]世纪初期的公元前100~前81年(约当西汉武帝天汉元年至昭帝始元六年),虽然也有潦有旱,但是潦少旱多,潦旱差数为-(4+),旱潦比率为5+,可见这20年是多雨世纪中雨较少的时期。

公元1世纪为汉代黄河中下游的少雨世纪,但是在少雨世纪中每20年雨的多少也不一致。如(本)[该]世纪后期的公元61~80年(约当东汉明帝永平四年至章帝建初五年),整个黄河中下游的潦旱差数为-(10+4),旱潦比率为11+4,可见这20年是少雨世纪中显著少雨时期。相反地,在少雨世纪中有些年间的雨都较多,如公元1世纪前期的公元1~40年(约当西汉平帝元始元年至东汉光武[帝]建武十六年),整个黄河中下游潦旱差数的负值不大,旱潦比率也小,这40年的雨显然较多。由此可见,在汉代少雨世纪中,既有雨较少的时期,也有雨较多的时期。公元2世纪内也有多雨、少雨交替出现的现象。

总括地说,从汉代各世纪内每20年的潦旱差数和旱潦比率结合来看,汉代各世纪内的多雨、少雨期也是交替出现的,各期多雨、少雨的程度也不一致。

(戊)必须指出,降水变迁的复杂性和不平衡性,不仅表现在时间分配上,同时也表现在地域分布上。汉代不仅各世纪间及各世纪内的多雨、少雨期是交替出现的,各期的多雨、少雨的程度不一,而且在同一时期中各区多雨、少雨的情况和程度也不一致。如公元前1世纪,整个黄河中下游的潦旱年数几近相等,各地区则潦年多于旱年,黄河下游的潦远多于旱,长安则相差较小。又如公元1世纪,整个黄河中下游及各地区的潦旱差数都为负值,但是各地区的负值大小不一,黄河下游和洛阳的负值较大,中游和长安的负值较小。有差异的原因,与公元前1世纪因京师在长安,而使史籍对下游及洛阳的旱潦有些失载很有关系;同样理由,这也和公元1世纪中大部分时期京师都在洛阳而使中游及长安的旱潦有些失载有关。同时,还和其他原因造成史料的可靠性也有关系。另外,中下游的环境不同,特别是气候大同中有小异,也会使得旱潦的情况和程度不一致。

综观上述,可知汉代黄河中下游的降水变迁,就世纪间和世纪内的变迁来说,都是多雨、少雨交替出现,并无显著日趋湿润或显著日趋干燥的现象。

汉代黄河中下游出现的旱潦季节或月份,有的不详,又由于历法不同,欲化为公历,以便与今进行比较,则困难很多,不便进行。现仍照处理温度资料的原则,除非特别重要的季节月份,一般照汉历来统计可考次数,列表于后。

由下列(表17、表18)两表看,可知汉代黄河中下游的可考出现季节,一般秋季较多,夏季略少,冬、春两季很少。潦的可考出现月份以六、七、八、九4个月为多,以七月为最多,五月也不少,十月不多,正月、二月及十二月很少,三月与十一月则不详。这些数字虽不完全,但和现今流域潦灾情况无大出入。其中较特殊的是发生在九月的雨水灾竟达12次,延续到十月的竟达4次,还有冬到春一到二月连雨60余日,这些特殊的雨水灾,大致情况如表19、表20。

表17 汉代黄河中下游潦的可考出现季节

表18 汉代黄河中下游潦的可考出现的月份

表19 汉代黄河中下游九月以后、二月以前的可考潦旱次数

表20 汉代黄河中下游旱的可考季节

由表21、表22、表23可知,就整个黄河中下游来说,旱出现的季节以夏季为最多,达77次;春季次之,达31次;秋季再次,有22次;冬季最少,仅11次。旱出现的月份以四月为最多,有28次;五月次之,为25次;六月再次之,有20次;其余依次为:七月(17次),三月(15次),正月(12次),二月(10次),十二月(8次),八月(4次),至于九月与十月则无旱可考。此中原因,虽然由于文献对于旱的季节有些记载不详,月份更多未载,使得可考旱灾的统计数字有出入,但是历史上流域九月主要农作物已收割,十月为农闲时期,此时降水变化对人类的影响较小,因而不会记载。就各地区来说,旱灾可考出现季节和月份的大势也与整个黄河中下游差不多。(www.xing528.com)

表21 汉代黄河中下游旱的可考月份

(续表)

表22 汉代黄河中下游潦的可考延续时间

表23 汉代黄河中下游旱的可考延续时间

以上述结果与应用现代气候学的方法及资料所得结论来比较,虽然由于古代资料的本身问题、历法问题及季节标准等问题致无法精确地进行比较,但是现代黄河中下游的干旱以气候学上的春季出现次数最多,气候学上的秋季次之,气候学上的夏季又次之,气候学上的冬季最少,夏季旱时温度很高,所以夏旱对农作物的影响较秋旱为大。黄河流域冬季降水量最少,但是无农作物[需要浇灌],所以不能成灾。汉代黄河中下游的旱灾出现季节和月份,与现今黄河中下游无显著差别,可以想见。

就黄河中下游各地区来看,一般说,不论季节与月份,下游的旱灾多于中游,洛阳的旱灾远多于长安,这固然与史料的可靠性有关,但是中游是西汉、新莽及东汉末年京师所在,虽然东汉大部分时间建都洛阳,但是中游还是接近京师,是重要地区,史料与下游及洛阳的可靠性会差不多。汉代黄河下游的旱灾多于中游,洛阳的旱远多于长安,与现今情况也相类似,也可为汉代黄河中下游气候变迁与现今无显著差别之一证。

就汉代黄河中下游旱、潦的延续时期来说,记载较季节和月份为简略,不过就可考的列表统计,也可看出它的轮廓来。

从潦的可考延续时间说,1个月以下至1个月的最多(64+3次),2~3个月的次之(8次),1~2个月的又次之(7次),3~4个月的(3次)最少,4个月以上的无考。这样的大致趋势是可以理解的,并且与现代黄河中下游的情况差不多。其中颇为奇特的是文帝初,长安一带曾久雨达百日;献帝初平二年冬到三年正、二月,长安一带连雨60余日,则是现代气象记录所无的现象。

就旱的可考延续时间说,1个月以下至1个月的最多(76+),1~2个月的次之(18次),3~4个月的再次之(10次),2~3个月(6次)又次之,4~5个月的仅3次,6个月以上的则仅1次。这种大致的趋势与现代黄河中下游的情况相差并不是很大[122]

汉代黄河中下游的旱潦区域也由于文献不详,难以统计,不过就明载的地区来说,发生在个别县的很少,一般是几个郡国,或十多个郡国,广的则达几十个郡国或数州,甚至跨黄河中下游,竟达千里以上,狭亦达数百里。

就汉代黄河中下游旱潦为灾的程度来说,如潦灾发生,轻则田园、房屋淹没,农作物歉收,人民饥馁;重则漂杀人畜,农作物几乎无收,物价昂贵,人相食,人民大批流亡,老弱相弃道路。旱灾发生,轻则农作物受损,重则“大川水少,小川绝”,人相食,或大批流亡。为了防备旱灾和旱灾带来的饥荒,文献中曾有这方面措施的记载。

如力农储蓄,以备水旱。《淮南子·主术训》:

夫天地之大,计三年耕而余一年之食,率九年而有三年之畜,十八年而有六年之积,二十七年而有九年之储;虽涔旱灾害之殃,民莫困穷流亡也。故国无九年之畜,谓之不足;无六年之积,谓之悯急;无三年之畜,谓之穷乏。

《盐铁论·力耕篇·文学说》:

古者……三年耕而余一年之蓄,九年耕有三年之蓄。此禹、汤所以备水旱而安百姓也。

《汉书·食货志》上:

民三年耕,则余一年之蓄。衣食足而知荣辱,廉让生而争讼息,故三载考绩……三考黜阶,余三年食,进业曰登;再登曰平,余六年食;三登曰泰平,二十七岁,遗九年食。然后至德流洽,礼乐成焉。

如兴修灌溉陂地,以防旱灾。《汉书·沟洫志》记载:

(汉武帝道:)泉流灌浸,所以育五谷也。左、右内史地,名山川原甚众,细民未知其利,故为通沟渎,畜陂泽,所以备旱也。

如种植农作物往往采取杂作,像稗、大豆等都是救荒作物。《史记·货殖列传》曰:

沂、泗水以北,宜五谷、桑、麻、六畜,地小人众,数被水旱之害,民好蓄藏,故秦、夏、梁、鲁好农而重民。三河、宛、陈亦然,加以商贾。

贾思勰《齐民要术》卷一引《氾胜之书》:

稗:既堪水旱,种无不熟之时;又特滋茂盛,易生芜秽。良田亩得二三十斛。宜种之备凶年。稗中有米,熟时捣取米炊食之,不减粱米。又可酿作酒。

大豆保岁易为,宜古之所以备凶年也。谨计家口数,种大豆,率人五亩,此田之本也。

氾胜之是西汉末叶在黄河中游一带指导农业生产者之一,他著的书为旱农设想,从此颇可看出当时黄河中游一带的气候概况。

另外,为了赶上合宜的时令,使土壤保持肥沃,保存水分,就“早锄早获”[123],以适应降水的多变;为了保存土壤中的水分来供给植物的需要,就进行“保泽”[124];在冬季注意积雪[125];到了春夏雨季,则赶着耕地,打开地面覆盖,尽量接受雨水[126]而得耕[127],以及代田[128]、区田[129];等等。这些耕作方式,都是我们祖先与当时流域降水稀少及其变率巨大进行斗争中的伟大创造,但亦足以证明汉代黄河流域旱、潦的厉害。换句话说,当时降水变动的程度实无减于今日,并没有显著的日趋干燥的现象,并且和竺可桢的脉动说有些不同。

作者虽然尽力搜集史料,但仍嫌不完全;又文献中旱潦的史料,虽远较温度的资料为多,但是要从中准确分析降水变化的周期,推断降水变化的规律,并与汉代前后,特别是和现今的降水进行详细比较,以窥当时降水变化的全貌,仍不可能。

撇开这些,作者根据前面的分析,初步得出汉代黄河中下游降水的结论如下:

从各世纪间和各世纪内的旱潦来看降水变迁的情况。公元前1世纪为多雨世纪,公元1世纪为少雨世纪;公元2世纪及公元2世纪间的降水虽难比较,但是其间存在着差异是可以肯定的。可见各世纪间的降水变迁是多雨、少雨交替出现,并且它们的情况和程度也是不一致的。各世纪内的各季节的及各季节内的变化情况也相类似。以这些现象和现代黄河中下游的降水变迁相比较,并无很显著的差异。

从汉代黄河中下游旱潦出现的频仍,各时期旱潦的有无或多少,旱潦出现的季节、月份、延续的时间、影响的地区和影响的程度以及一些防旱、防潦的措施,也充分说明了当时降水的变迁与现代黄河中下游相差不是很大。同时也充分地说明了汉代黄河下游的降水变迁亦如温度变迁是相当复杂的,既不是直线式的,也不是脉动式的,而是有很长期的、长期的及短期的三者结合起来出现的变化,并且各期的情况和程度不一。

汉代黄河中下游气候变迁的一般情况,虽然与今差异不是很大,但是气温变迁和降水变迁的一些极端情况却相差颇大。如当时极端低温似乎远较今天为低,又有些年间潦期出现的季节或月份较现代为晚,甚至有由冬到春连雨数十日的显著反常现象,但是这些史料的可靠性还待详究,而且现代测候记录的年代不长,也会使得古今气候的比较发生问题。这些问题有待深入研究,至少暂时还不能根据它们做出汉代黄河流域中下游气候的变迁与现代有很显著差异的推断。

总括地说,汉代黄河中下游的气候变迁,诚然与现代有一定的差异,但是却和蒙文通、胡厚宣等所称日渐干寒不符合,也和竺可桢等的脉动说有些不同,实际上与现代相差不是很大。

另外,作者要着重说明的是,本书由于史料的可靠性问题,现代气候资料还缺乏,树木的年轮、沉积物等自然现象的资料更缺乏,作者手头又缺少汉时世界其他地区气候变迁的印证资料,因此,本书的结论只是初步的,此其一。本书所论气候的变迁,是指大区域的气候而言,由于流域中下游各地的气候虽然大同,但还有差异,这些差异可能使得某一地区的变迁情况适得其反,变迁的程度也会大小不一。由于资料不全,这就暂难深入研讨。此其二。

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