郝小剛，孟萬忠，王亞輝

(太原師范學院歷史地理與環(huán)境變遷研究所，山西晉中 030619)

0 引言

近年來全球氣候狀況呈整體變暖的趨勢，但是，極端寒冷氣候事件卻屢屢發(fā)生，影響十分嚴重。2008年1月中國南方發(fā)生的雪災(zāi)，給20個省區(qū)造成了嚴重的災(zāi)情，導致的經(jīng)濟損失高達1516.5億元人民幣;2012年1月下旬到2月上旬，中日韓等東亞地區(qū)遭遇了極寒天氣。寒冷氣候事件在氣候變暖的大背景下所造成的破壞力不容忽視，因此，對霜雪低溫災(zāi)害以及寒冷氣候事件的研究十分必要。國外學者在研究霜凍時發(fā)現(xiàn)20世紀北歐有減少的趨勢［1－3］，國內(nèi)對霜雪低溫災(zāi)害的研究多集中在單一領(lǐng)域，如只對低溫、雪災(zāi)或者霜災(zāi)進行研究［4－12］。近年來以趙景波先生為代表的一些學者把霜雪低溫災(zāi)害放到一起進行研究，進而探討與寒冷氣候事件的關(guān)系［13－15］。孟萬忠、王尚義對山西地區(qū)的霜雪低溫災(zāi)害進行了全面的分析，通過時空分布探索其發(fā)生規(guī)律，指出了該地的寒冷氣候事件［16－18］。

目前對明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的綜合研究還較少，本文以明代河北地區(qū)的霜雪低溫災(zāi)害為研究對象，分析了這一時期河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生頻次、等級、空間特征、周期規(guī)律以及寒冷氣候事件，以期對該地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的防治提供一定的借鑒意義。

1 研究區(qū)概況

依照《明史·地理志》［19］、《中國行政區(qū)劃通史》(明代卷)［20］中河北地區(qū)的政區(qū)沿革，并參考《中國歷史地圖集》［21］明代河北的政區(qū)地圖，可知明代河北地區(qū)在經(jīng)過“行在”、“京師”等幾度名稱變化后，最后定名為京師，也稱“北直隸”。正德九年(1514)北直隸管轄范圍為“府八，直隸州二，屬州十七，縣一百一十六”①《明史》卷40志第十六《地理志一》883頁。。這個數(shù)目至明末未變，根據(jù)各縣的災(zāi)害記錄，統(tǒng)計出霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生頻次，并以《中國歷史地圖集》［21］萬歷末年北直隸(京師)的行政圖作為研究底圖，該區(qū)范圍基本囊括在今京津冀范圍之內(nèi)。明代北直隸的行政區(qū)劃范圍與當今河北地區(qū)行政區(qū)劃面積、范圍雖有所出入，但基本的地理單元并未改變，“北至宣府，外為遼地;東至遼海，與山東界;南至東明，與山東河南界;西至阜平，與山西界”②《明史》卷40志第十六《地理志一》884頁。。從大的地理單元和地理位置看，該地區(qū)地處華北平原核心地帶，西面太行山，與山西交界，北與內(nèi)蒙古、東北地區(qū)相接，南接中原腹地即今河南省，東南毗鄰山東半島，正東瀕臨渤海。地勢西北高，東南低，氣候為溫帶季風季候，夏季暖熱多雨，冬季寒冷干燥，年溫差、晝夜溫差均較大。

2 數(shù)據(jù)來源與等級劃分方法

本文數(shù)據(jù)主要來源于《明史·地理志》［19］和《中國災(zāi)害通史·明代卷》［22］等明代河北各府、州、縣志的資料記載。

霜雪低溫災(zāi)害是指地面氣溫迅速降低造成的災(zāi)害，包括農(nóng)業(yè)災(zāi)害、經(jīng)濟災(zāi)害等［23］，其特點是低溫。依據(jù)《中華人民共和國氣象行業(yè)標準》，將霜雪低溫災(zāi)害進行等級劃分，但由于明代河北地區(qū)缺乏對氣溫和降水量的逐年記錄，因此，對明代該地區(qū)的霜雪低溫災(zāi)害等級的劃分需綜合考慮其發(fā)生的時間、強度、影響范圍的廣度以及當?shù)厥転?zāi)范圍和程度?；诖?，并參照前人的劃分方法［13－18］，將霜雪低溫災(zāi)害劃分為輕度、中度和重度3個等級(主要依據(jù)災(zāi)害對人類的影響)，其中輕度指的是資料中記載有對人類生活影響較小的災(zāi)害，如出現(xiàn)“低溫”“隕霜”等的記載;中度指的是不僅對人們生活生產(chǎn)造成傷害還會損壞農(nóng)作物，如有“隕霜殺稼”、“隕霜傷麥”等的記錄;重度指的是大范圍降溫積雪，進而對農(nóng)作物以及社會經(jīng)濟造成重大影響的災(zāi)害，并有凍死牲畜、人等影響惡劣的事件。

3 結(jié)果分析

3.1 霜雪低溫災(zāi)害的等級變化特征

為便于統(tǒng)計和分析，結(jié)合明代京師行政區(qū)劃的變遷情況，將明代277年分為明前期(1368—1435)、明中期(1436—1572)、明后期(1573—1644)三個階段。

通過統(tǒng)計，可以發(fā)現(xiàn)明代277年間河北地區(qū)共發(fā)生霜雪低溫災(zāi)害68次，其中雪災(zāi)最多，占43次，其次是霜凍，占16次，低溫發(fā)生次數(shù)最少，為9次。按照上文災(zāi)害的劃分級別，可以得出:輕度災(zāi)害40次，占58.9%;中度19次，占27.9%;重度9次，占13.2%。根據(jù)災(zāi)害的不同等級與時間的關(guān)系(圖1)，可以看出，有明一代，中后期災(zāi)害發(fā)生最為頻繁，后期災(zāi)害的強度最大，而前期頻次和強度卻較低，明代河北霜雪低溫災(zāi)害主要是一級災(zāi)害居多，二級其次，三級災(zāi)害較少，一級災(zāi)害的發(fā)生最為頻繁。

圖1 明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害等級變化Fig．1 Change of grade of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

3.2 霜雪低溫災(zāi)害的年際變化特征

以30年為單位，做出統(tǒng)計圖，根據(jù)圖2可知，明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生頻次為中后期頻繁，前期較低，從整體上看，霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生頻次呈現(xiàn)出由低到高再到“平穩(wěn)”的態(tài)勢。

圖2 明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害頻次變化Fig．2 Change of frequencies of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

圖3 明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害距平值變化Fig．3 Variation of the distance value of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

將平均頻次與每30年實際頻次做差值，得出每30年的距平值，并運用最小二乘法下的6次多項式的擬合曲線得出圖3，根據(jù)圖3，可以將該地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的變化劃分為三個階段:1368—1429年為第1階段，與明前期(1368—1435年)大致吻合;1430—1519為第2階段，屬于明中期;1520—1644為第三階段，為明代中后期。結(jié)合等級變化圖(圖1)與距平值變化圖(圖3)，可知:第一階段以輕度霜雪低溫災(zāi)害為主，并且距平值為負值，災(zāi)害發(fā)生頻率最低;第二階段以中度霜雪低溫災(zāi)害為主，距平值主要為正值，災(zāi)害頻次較高;第三階段距平值較小，以正值居多，霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生頻次較高，且以重度霜雪低溫災(zāi)害為主。因此，可以進一步判斷出明代前期霜雪低溫災(zāi)害發(fā)生頻次少且等級低，而中后期災(zāi)害發(fā)生頻次多且等級高。

3.3 霜雪低溫災(zāi)害的季節(jié)變化特征

根據(jù)表1，可以看出明代河北霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生呈現(xiàn)出冬春季節(jié)頻發(fā)，夏秋季節(jié)發(fā)生較低的特征。春季災(zāi)害最多，春季的寒潮對農(nóng)作物以及居民生活影響最大，氣溫回暖后往往有劇烈的冷空氣來襲;冬季氣溫驟降，氣候寒冷，雪災(zāi)、低溫災(zāi)害頻發(fā)，冬季特別是冬春之交雪災(zāi)最頻繁和最重，對冬小麥特別是家禽、家畜影響最大，在明代后期，常有凍死牲畜的事件。秋季，每次冷空氣來襲都加劇近地表寒冷程度，10月份以霜凍為主，對農(nóng)作物影響嚴重，甚至造成饑荒。夏季是一年四季氣溫最高的季節(jié)，霜雪低溫災(zāi)害發(fā)生頻次最低。

圖4 明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害頻次空間分布圖Fig．4 Spatial distribution of frequency of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

表1 明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害季節(jié)分布表Tab．1 Seasonal distribution of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

3.4 霜雪低溫災(zāi)害的空間分布特征

通過統(tǒng)計明代各縣的災(zāi)害頻次，累加可得出各府的災(zāi)害頻次。根據(jù)《中國歷史地圖集》［21］明代京師圖，以明代河北(京師)的8個府，2個直隸州，1個鎮(zhèn)為區(qū)域繪制出該地區(qū)災(zāi)害發(fā)生的空間分布圖(圖4、圖5)，明代京師共17個屬州，116個縣，其中有59個地區(qū)發(fā)生過霜雪低溫災(zāi)害。根據(jù)圖4和圖5可知，明代該地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的空間分布特征明顯。

圖5 明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害等級空間分布圖Fig．5 Spatial distribution of grade of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

綜合災(zāi)害的發(fā)生頻次與等級(圖4、圖5)，可以看出，明代京師地區(qū)順天府發(fā)生頻次最高，災(zāi)害等級最高。其次是保定府、真定府、河間府、廣平府和宣府鎮(zhèn)，其中保定府和真定府的災(zāi)害等級相對較高，從整體上看，霜雪低溫災(zāi)害的分布特征與冬季風的行進路徑趨于一致，冬夏季風的交匯、活動區(qū)是霜雪低溫災(zāi)害的頻發(fā)區(qū)。從災(zāi)害的發(fā)生等級來看，重一級的災(zāi)害分布在順天府、保定府和真定府，主要分布在燕山一帶以及燕山以南地區(qū)，以及太行山以東、西山一帶。山區(qū)的氣溫低于平原且晝夜溫差大，加上山區(qū)作物種類組合較為單一［24］，抗凍能力較弱，因此在受到冷空氣及寒潮等低溫天氣影響時，災(zāi)害容易頻發(fā)?？梢钥闯?，明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的分布除與冬季風的活動路徑一致外，地形因素也是影響該地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害空間分布的一個因素。

3.5 霜雪低溫災(zāi)害的周期規(guī)律

明代處于“明清小冰期”的開始階段，中國氣候總體偏冷、偏寒［25－26］。對明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害發(fā)生頻次進行周期規(guī)律分析，得出不同尺度下災(zāi)害的周期變化關(guān)系圖(圖6)。根據(jù)小波系數(shù)實部等值圖(6a)，當小波系數(shù)實部值為正數(shù)時(實線表示)，災(zāi)害發(fā)生頻次較多，信號較強;實部值為負數(shù)時(虛線表示)，災(zāi)害發(fā)生次數(shù)較少，信號較弱，由此可以更加清楚的看出災(zāi)害發(fā)生的總體情況;再根據(jù)小波方差圖(6b)得出霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生周期存在著多尺度的特征，災(zāi)害存在著 9a，20a、31a和41a左右的周期，其中在41a左右的震蕩周期最為強烈。

4 寒冷氣候事件

通常把連續(xù)3年以上出現(xiàn)的中度、重度災(zāi)害的狀況稱為寒冷氣候事件，其特點是持續(xù)時間長、危害性大［17］83。明代河北地區(qū)共有2次寒冷氣候事件來襲，第一次在1523—1540年、第二次在1641—1643年。

第一次寒冷氣候事件發(fā)生1523—1540年(明嘉靖二年至明嘉靖十九年)，期間發(fā)生了重大雪災(zāi)與霜凍。如明世宗嘉靖八年(1529)，大城縣、文安縣、河間縣、滄州市、鹽山縣、阜城縣、景縣、深縣、武強縣、晉縣均發(fā)生了重大霜災(zāi)。資料中記載有:“阜城縣，八月，是年大饑”、“晉縣，秋霜早降，殺稼”、“滄州市，八月，霜殺禾”等。

圖 6明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害小波分析Fig．6 Wavelet analysis of frost-snow and low-temperature disasters in Hebei in the Ming dynasty

第二次寒冷氣候事件發(fā)生在1641—1643年(明崇禎十四年至明崇禎十六年)，這期間，主要是大雪持續(xù)時間和影響范圍廣，如1643年，安新縣“正月二十五日，雪片大如拳，晝巳時晦如夜，午時方明”。

從霜雪災(zāi)害發(fā)生的階段來看，1520—1644年為霜雪災(zāi)害的高發(fā)期，而兩次寒冷氣候事件也在此階段發(fā)生，因此可以說明1520—1644年是明代較為寒冷的時期。

5 討論

對明代霜雪低溫災(zāi)害的時空分布進行研究，不僅可以為當今的災(zāi)害防治提供一定的借鑒意義，還可以通過其成因的探討，進而探索其災(zāi)害背后的發(fā)生規(guī)律，從而更加全面系統(tǒng)的指導現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實踐。14世紀后半葉至20世紀初，是中國近5000年來的第四個寒冷期，特別是1470年以后的寒冷期最具代表性［27］。河北地區(qū)的霜雪低溫災(zāi)害在明代中后期處于高發(fā)期，河北地區(qū)的冷冬出現(xiàn)在1520年以后［28］，而明代河北地區(qū)的霜雪低溫災(zāi)害也正是在1520年后呈現(xiàn)出高強度的特點，這是對氣候變化的響應(yīng)。同時，霜雪低溫災(zāi)害作為一種氣象災(zāi)害，發(fā)生規(guī)律整體上受寒冷氣候控制，1520—1644年是明代霜雪低溫災(zāi)害頻次和等級最高的階段，也是河北異常寒冷的時期，即明代的“小冰期”。

明清時期，北半球已經(jīng)進入寒冷階段，但受區(qū)域位置和地理環(huán)境的影響，中國氣候表現(xiàn)出不穩(wěn)定的變化狀態(tài)，其中中國東部地區(qū)明顯寒冷［29－32］。但是不同區(qū)域內(nèi)氣候變化又呈現(xiàn)出不同特點［31］，山西地區(qū)在明清時期共發(fā)生過6次寒冷氣候事件［16－17］，在明代發(fā)生了 3次寒冷氣候事件［17］83，河北地區(qū)在明代的寒冷氣候事件為2次，低于山西地區(qū)，一方面是因為山西地處黃土高原，海拔高，冬季氣溫相對寒冷，另一方面，是由于中國冬季風的高壓強度往往在冬季氣溫變化中起著決定性作用，控制著中國北方地區(qū)的冷暖［33］，山西地區(qū)距離冬季風源地近，強大的冷空氣分西、中、東三條路徑侵入山西［34］，而河北地區(qū)雖處于冬夏季風交匯的前沿地帶，但受東西向的燕山山脈和南北向的太行山山脈阻擋，冬季風相對較弱，明代河北地區(qū)的霜雪低溫災(zāi)害在頻次和強度方面明顯低于明代山西地區(qū)?？傊┑蜏貫?zāi)害受區(qū)域地形與區(qū)域氣候的影響，表現(xiàn)出明顯的區(qū)域特性，但從整體上看，霜雪低溫災(zāi)害的分布與冬季風的行進路徑趨于一致。

6 結(jié)論

(1)明代河北地區(qū)(京師)霜雪低溫災(zāi)害共發(fā)生了 68次，輕度、中度和重度占比分別為:58.9%，27.9%和13.2%。其中以輕度災(zāi)害居多，但受災(zāi)面廣，具有連續(xù)性頻發(fā)現(xiàn)象。

(2)明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生具有明顯階段性特征，1368—1429年為第1階段，以輕中度霜雪低溫災(zāi)害為主，災(zāi)害發(fā)生頻率較低;1430—1519為第2階段，以中度霜雪低溫災(zāi)害為主，災(zāi)害頻次最高;1520—1644為第三階段，以重度霜雪低溫災(zāi)害為主，明代中、晚期是河北霜雪低溫災(zāi)害的高發(fā)期，且強度較大。

(3)明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的分布具有明顯的空間差異性。地形與季風活動的是影響災(zāi)害空間差異的重要因素;明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的分布特征與冬季風的活動路徑趨于一致。

(4)小波分析顯示，明代河北地區(qū)霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生周期存在著多尺度的特征，災(zāi)害存在著9a，20a、31a和41a左右的周期，其中在41a左右的震蕩周期最為強烈。明代中晚期的氣候比早期寒冷，該地霜雪低溫災(zāi)害的發(fā)生是對明代“小冰期”的響應(yīng)。

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