中国近五千年来气候变迁的初步研究
(中国科学院竺可桢)
历史时期的世界气候是有变迁的。非常丰富的中国历史文献为研究我国古代气候创造了极为有利的条件。作者根据历史和考古发掘材料,证明我国在近五千年中,最初二千年,即从仰韶文化时代到河南安阳殷墟时代,年平均温度比现在高2℃左右。在这以后,年平均温度有2一3℃的摆动,寒冷时期出现在公元前一千年(殷末周初)、公元四百年(六朝)、公元一千二百年(南宋)和公元一千七百年(明末清初)时代。汉唐两代则是比较温暖的时代。这种气候变迁是全世界性的。气侯变冷时先从太平洋西岸开始,由日本、中国东部逐渐向西移到西欧。温度回升时则自西向东行。充分认识历史上气候的变迁情况并掌握其规律,“古为今用” ,对气候的长期预报是有所补益的。
目次
一、考古时期(约公元前3000一1100年)
二、物候时期(公元前1100年—公元1400年)
中国的气候三、方志时期(公元1400一1900年)
四、仪器观测时期(从公元1900年开始)
结论
前言
中国古代哲学家和文学家如沈括(公元1030-1094年)、刘献廷(公元1648-1695年)对于中国历史时期的气候无常,早有怀疑。但他们拿不出很多实质性事实以资佐证,所以后人未曾多加注意。直到现世纪二十年代,“五四”运动、即反帝反封建运动之后,中国开始产生了一种新的革命精神:一部分先进分子引入马克思列宁主义,建立中国共产党,领导中国人民进行新的革命斗争;在这种
新形势下,近代科学也受到推动和扩展,例如应用科学方法进行考古发掘,并根据发掘材料对古代历史、地理、气象等进行研究。殷墟甲骨文首先引起一些学者的注意,有人据此推断在三千年前,黄河流域同今日长江流域一样温暖潮湿[1]。但在国民党反动统治下,成绩毕竟是有限的;或因材料不足而作了错误的判断。例如,近三千年来,中国气候经历了许多变动,但它同人类历史社会的变化相比毕竟缓慢得多,有人不了解这一点,仅仅根据零星片断的材料而夸大气候变化的幅度和重要性[2],这是不对的。当时作者也曾根据雨量的变化去研究中国的气候变化,由于雨量的变化往往受地域的影响,因此很难得出正确的结果。
只是在中国共产党领导下,1949年中华人民共和国成立后,建立了许多工厂、人民公社和研究机关,为科学研究创造了广阔的境界。更重要的是,我们有马列主义、思想的理论指导,解除了对西方资
产阶级科学家权威思想的束缚,我国科学事业得到蓬勃的发展。
教导我们:“在生产斗争和科学实验范围内,人类总是不断发展的,自然界也总是不断发展的,永远不会停止在一个水平上。因此,人类总得不断地总结经验,有所发现,有所发明,有所创造,有所前进。停止的论点,悲观的论点,无所作为和骄傲自满的论点,都是错误的。其所以是错误,因为这些论点,不符合大约一百万年以来人类社会发展的历史事实,也不符合迄今为止我们所知道的自然界(例如天体史,地球史,生物史,其他各种自然科学史所反映的自然界)的历史事实。” 二十世纪初期,奥地利的J·Hann教授以为在人类历史时期,世界气侯并无变动。这种唯心主义的论断已被我国历史记录所否定,从下面的论述就可以知道。
在世界上,古气候学这门学科好象到了二十世纪六十年代才引起地球物理科学家的注意。在六十年代,曾举行过三次古气候学的世界会议。在这几次会议上提出的文章,多半是关于地质时代的气候,只有少数讨论到历史时代的气候。无疑,这是由于在西方和东方国家中,在历史时期缺乏天文学、气象学和地球物理学现象的可靠记载。在这方面,只有我国的材料最丰富。在我国的许多古文献中有着台风、洪水、旱灾、冰冻等一系列自然灾害的记载,以及太阳黑子、极光和彗星等不平常的现象的记录。1955年,《天文学报》发表了“古新星新表”一文,文中包括十八世纪以前的90个新星。这篇文章出版以后,极为世界上的天文学家所重视[4]。1956年,中国科学院出版两卷《中国地震资料年表》,包括公元前十二世纪到1955年之间的一千一百八十次大地震。这一工作除了为我国的社会主义建设提供不可缺少的参
考资料以外,中外地震学家都非常欢迎这两卷书。
在中国的历史文件中,有丰富的过去的气象学和物候学的记载。除历代官方史书记载外,很多地区的地理志(方志),以及个人日记和旅行报告都有记载,可
惜都非常分散。本篇论文,只能就手边的材料进行初步的分析,希望能够把近五千年来气候变化的主要趋势写出一个简单扼要的轮廓。
据手边材料的性质,近五千年的时间可分为四个时期:即一、考古时期,大约公元前3000至1100年,当时没有文字记载(刻在甲骨上的例外);二、物候时期,公元前1100年到公元1400年,当时有对于物候的文字记载,但无详细的区域报告;三、方志时期,从公元1400年到1900年,在我国大半地区有当地写的而时加修改的方志;四、仪器观测时期,我国自1900年以来开始有仪器观测气象记载,但局限于东部沿海区域。气候因素的变迁极为复杂,必须选定一个因素作为指标。如雨量为气候的重要因素,但不适合于做度量气候变迁的指标。原因是在东亚季风区域内,雨量的变动常趋极端。非旱即涝;再则邻近两地雨量可以大不相同。相反地,温度的变迁微小,虽摄氏一度之差,亦可精密量出,在冬春季节即能影响农作物的生长。而且冬季温度因受北面西伯利亚高气压的控制,使我国东部沿海地区温度升降比较统一,所以本文以冬季温度的升降作为我国气候变动的唯一指标。
一、考古时期(约公元前3000一1100年)
解放后二十多年来,我国考古学家在我国的不同地区进行了广泛的发掘。西安附近的半坡村是一个最熟知的遗址。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,进行了五个季节的发掘,大约发掘了10,000 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10,000 件的各种人工制造物[6]。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,在猎获的野兽中麞(编者按:同獐)(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(用同位素测定为5600一6080年前);并假定说,因为水麞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。
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(约公元前1400一1100年)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[7]。这里除了如同半坡遗址发现多量的水麞和竹鼠外,还有獏(Tapirus indicus Cnvier)、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。
然而对于气侯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。在二十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
十三个月)来保持正确的季节;因而一年的第一个月是现在的阳历的一月或二月的上半月。在殷墟发现十万多件甲骨,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五个月。在这段时间内降雪很少见(见文献[1]35页)。当时安阳人种稻,在第二个月或第三个月,即阳历三月份开始下种;比现在安阳下种要到四月中,大约早一个月。论文又指出, 在武丁时代(公元前1324?一1365年?)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,不是象德日进所主张的,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。
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,植物不象动物能移动,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(见文献[6]270一272页)。1930一1931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。在一个灰坑中到一块炭化的竹节,有些陶器器形的外表也似竹节(龙山灰坑中发现一块炭化竹节,系根据当时参加遗址发掘的尹达同志的转达。龙山文化出土的一部分陶器器形似竹节,系夏鼐同志面告。)。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。
从上述事实,我们可以假设,自五千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1一3°。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3一  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3一5℃,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,即大约一二万年以前时代相比,年平均温度要温暖到摄氏七八度之多,而历史时期年平均温度的变化至多也不过二三度而已。气候过去在变,现在也在变,将来也要变。近五千年期间,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。
二、物候时期(公元前1100年—公元1400年)
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、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,即公元前十一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。积三千年来的经验,材料极为丰富,为世界任何国家所不能企及。
周朝建立(公元前1066年—249年)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。
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,当时住居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、即红的大火星来固定春分(《左传》襄公九年“晋侯问于士弱曰,吾闻之宋灾, 于是乎知有天道,何故?对曰,古之火正,或食于心, 或食于咮,以出内火,是故咮为鹑火,心为大火。陶唐氏之火正阏伯居商丘,祀大火,而火纪时焉。相土因之,故商主大火。”见《春秋左传正义》)。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()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,他的祖先少皞在夏、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(《左传》昭公十七年“秋,郯子来朝,公与之宴。昭子问焉,曰:…少皞氏鸟名官,何故也?‟郯子曰:…吾祖也,……我高祖少皞挚之立也,凤鸟适至,故纪于鸟,
为鸟师而鸟名。凤鸟氏,历正也;玄鸟氏,司分者也”)。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,十天至十二天之后到山东省泰安等地。郯居于上海与泰安之间。据E·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。”[8] 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。把这两个地点的同一时期(1932-1937年)比较一下(见表1)看一看它们有多少差别,那是有意义的。