劉嘉慧，查小春，石曉靜，王光朋，張國芳

(陜西師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，陜西 西安 710062)

全球氣候變化尤其是當(dāng)前全球變暖引起的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響受到相關(guān)學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注[1]。我國是歷史悠久的文明古國，自殷商以來就有記載過去環(huán)境變化的豐富歷史文獻(xiàn)資料，內(nèi)容廣博，記述詳盡，年代也特別綿長，其他國家根本無法與之相比[2]。除此以外，我國還擁有大量的樹輪、湖芯、冰芯和石筍等過去環(huán)境變化的氣候代用資料，它們時(shí)間長、分辨率高，是研究過去氣候變化的寶貴自然證據(jù)[3]。將二者資料結(jié)合起來進(jìn)行綜合研究，可為我們了解我國歷史時(shí)期的氣候變化提供了有力的證據(jù)。

北宋(960-1127AD)是我國歷史時(shí)期的朝代之一，此時(shí)期從百年尺度來說處于唐末冷期以及明清小冰期的氣候變化敏感的轉(zhuǎn)折時(shí)期，故氣候波動(dòng)明顯，具有較高的研究價(jià)值。目前一些學(xué)者分別對(duì)北宋時(shí)期的氣候變化與生態(tài)環(huán)境、太陽活動(dòng)、洪澇災(zāi)害以及社會(huì)動(dòng)蕩等的關(guān)系進(jìn)行了詳盡的研究[4-7]，但對(duì)該時(shí)期的氣候變化及其對(duì)農(nóng)業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究較少。因此本文在前人研究的基礎(chǔ)上，整理相關(guān)研究成果，致力于探尋北宋時(shí)期氣候變化的證據(jù)以及氣候變化引起的環(huán)境、農(nóng)業(yè)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等的影響，這項(xiàng)研究對(duì)了解過去的氣候及其影響具有重要意義。

1　北宋時(shí)期的氣候變化

1.1　北宋時(shí)期世界各地的氣候變化

地球氣候系統(tǒng)的加熱率取決于地球氣候系統(tǒng)能量的收支平衡，而太陽輻射強(qiáng)度的變化以及到達(dá)地球的太陽輻射能的多少，是影響地球能量收支平衡的外在因素[8]。如圖1(a)所示，從全球尺度來看，北宋時(shí)期的總太陽輻射量有一個(gè)明顯的波動(dòng)，導(dǎo)致在此時(shí)期全球的平均溫度也有一個(gè)相應(yīng)的變化(圖1(b))。雖然從整個(gè)全新世時(shí)期長尺度來看，北宋時(shí)期僅是滄海一粟，但是在短時(shí)間尺度上，由于各地響應(yīng)全球氣候方式不同，不同地方在此時(shí)期氣候變化的響應(yīng)程度不同。在此時(shí)期，歐洲恰恰位于中世紀(jì)暖期(10-12世紀(jì))前后，氣候持續(xù)溫暖，絕大多數(shù)學(xué)者將這一概念的時(shí)間厘定在900-1300AD[9-10]。斯堪的納維亞半島地區(qū)農(nóng)用耕地和牧用草地?cái)U(kuò)展到了北極圈以北，樹線向北延伸至更高的緯度[11]。百慕大海洋表層溫度自3世紀(jì)前后開始波動(dòng)上升，并于10世紀(jì)達(dá)到峰值[12]。源自于樹輪的證據(jù)顯示，在較熱氣候年份，歐洲中部和北部的降水量下降了。在英國、德國和斯堪的納維亞盛行高壓和晴朗的天氣，10世紀(jì)這些區(qū)域大部分夏天都是溫暖干燥的[13]。

然而，在對(duì)墨西哥尤卡坦半島內(nèi)流湖的研究發(fā)現(xiàn)，800-1000AD這一氣候惡化期，正值古代瑪雅文明的衰落時(shí)期[14]。從非洲之角經(jīng)阿拉伯半島到印度半島南亞季風(fēng)強(qiáng)，降水多；東非干旱；南美北部濕潤、赤道以南干旱；北美地區(qū)干旱[12]。美國大平原的鹽度在北宋期間有波動(dòng)上升的趨勢(shì)，說明在此期間氣候呈現(xiàn)轉(zhuǎn)暖變干的趨勢(shì)(圖1(c))。格陵蘭島冰芯的Dansgaard同位素顯示的氣候變暖始于7世紀(jì)，并在10-12世紀(jì)達(dá)到高峰(圖1(d))。Moreno等[15]分析了近兩千年伊比利亞半島西班牙各個(gè)湖泊及近海沉積，伊比利亞古氣候記錄表明MCA時(shí)溫暖、干旱。印度Dandak洞的石筍記錄反映了此時(shí)期氣候很不穩(wěn)定[16]。

由此可見，北宋時(shí)期，世界各地不同地域響應(yīng)氣候不同，總體來看此時(shí)期世界各地氣候溫暖，但各地降水變率大。

1.2　北宋時(shí)期我國氣候變化的文獻(xiàn)記載與沉積記錄

由于我國獨(dú)特的自然地理環(huán)境，在響應(yīng)全球氣候變化的同時(shí)，我國北宋時(shí)期的氣候具有顯著的區(qū)域性特點(diǎn)。從歷史文獻(xiàn)研究來看，葛全勝依據(jù)秦漢以來我國有史料記載溫度變化的總體趨勢(shì)，將我國氣候劃分為4個(gè)暖期和3個(gè)冷期，其中北宋時(shí)處于“宋元暖期”(931-1320AD)(圖2(a))。

此外，從氣候代用資料研究來看，近2 000 a以來中國東部季風(fēng)區(qū)的濕潤指數(shù)變化(圖2(b))在百年尺度上，主要有魏晉南北朝、南宋至元、明朝的末期3個(gè)偏干時(shí)期和五代至北宋、明朝前期、清代3個(gè)偏濕潤的時(shí)期；其中北宋前期屬于偏濕潤時(shí)期，后期有變干的趨勢(shì)；在千年尺度上，近2 000 a以來我國東部季風(fēng)區(qū)的干濕突變大致以13世紀(jì)中期為界，在此之前是波動(dòng)中變干，在此之后是波動(dòng)中逐漸變濕潤[21]。圖2(b)中北宋時(shí)期我國東部季風(fēng)區(qū)濕潤指數(shù)呈下降趨勢(shì)，說明此時(shí)期我國的降水量有減少的趨勢(shì)。馮松等[22]重建的近2 000 a的南疆的降水量，指出北宋時(shí)期該地的降水量明顯低于其他歷史時(shí)期并且呈周期性波動(dòng)，這與我國在北宋期間整體暖干的氣候趨勢(shì)是相吻合的。川西黃龍洞石筍HL021的δ18O，在826-1550AD振蕩，由負(fù)值波動(dòng)變正，表明在此期間季風(fēng)極不穩(wěn)定，降水變率較大，因此導(dǎo)致氣候失穩(wěn)[23]。貴州董哥洞石筍高精度測年和δ18O同位素分析得出1030 - 1430AD為降溫期，顯示東亞冬季風(fēng)勢(shì)力增強(qiáng)，降水相對(duì)增加，在我國的西南表現(xiàn)為冷濕的氣候期，是氣候變化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折時(shí)期(圖2(c))。青藏高原中東部都蘭樹輪資料(圖2(d))表明，1010-1110AD氣候逐漸惡化并出現(xiàn)了突變[24]。古里雅冰心的累積量在北宋時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)(圖2(e))，在一定程度上表明我國西北地區(qū)在北宋時(shí)期內(nèi)先變濕潤后干旱。對(duì)近2 600年來內(nèi)蒙古居延海湖泊沉積物的研究發(fā)現(xiàn)，500-1460AD時(shí)段氣候暖濕，期間氣候狀態(tài)極不穩(wěn)定，冷暖波動(dòng)明顯，主要反映為暖干-冷濕交替[25]。

圖1　近2 000年世界各地氣候變化資料Fig.1　The climate evolution over the world in the past 2000 years

圖2　近2000年中國氣候變化歷史資料與代用資料Fig.2　China’s climate change data from various records and their substitutes in recent 2000 years

由此可見，我國的歷史文獻(xiàn)記載和氣候代用資料研究表明，北宋時(shí)期我國的氣候總體上溫暖，但降水變率大，我國南方地區(qū)以暖濕為主，北方廣大地區(qū)以暖干為主，后期均有轉(zhuǎn)冷的趨勢(shì)。這與竺可楨[31]認(rèn)為北宋時(shí)期呈現(xiàn)出由暖轉(zhuǎn)冷變化趨勢(shì)，即宋代處于第3個(gè)溫暖期到第3個(gè)寒冷期的階段，為氣候多變的時(shí)期的觀點(diǎn)一致。

2　北宋時(shí)期氣候變化的影響

2.1　北宋時(shí)期的洪水等災(zāi)害事件

洪水等災(zāi)害事件是氣候變化的表現(xiàn)之一。洪水災(zāi)害歷來就是我國最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，早在先秦時(shí)代，《管子·度地篇》記載：“五害之首水為大”[32]。歷史上有關(guān)洪災(zāi)的文字記載可以追溯到4 000 a之前，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)， 206BC -1949AD的2 155 a間，我國共發(fā)生可考查的洪災(zāi)1 092次，平均每兩年發(fā)生一次[33]。兩宋時(shí)期320 a間可以收錄到的洪水記載為628次，僅次于兩漢時(shí)期，其中北宋時(shí)期為338次，平均0.49 a一次[34]。例如《宋史》卷六一《五行志》中記載，北宋淳化二年(991AD)，“乙酉，汴水溢于浚儀縣(河南境內(nèi))，壞連堤，浸民田；上親臨視，督衛(wèi)士塞之?！?；同年，“是秋，荊湖北路(湖北境內(nèi))江水注溢，浸田畝甚眾?！痹谶@期洪澇災(zāi)害中，河南境內(nèi)河堤接連被毀，洪水直接將農(nóng)民的農(nóng)田浸泡，并且皇帝親自巡查災(zāi)情，并督促官兵重筑堤壩。此外，一些學(xué)者對(duì)漢江上游河谷的深入考察，在安康東段立石村(LSC-B)、鄖縣晏家棚(YJP)、尚家河(SJH)、歸仙河口(GXHK)、彌陀寺(MTS)等地發(fā)現(xiàn)有古洪水滯流沉積物存在，光釋光測年結(jié)果認(rèn)為古洪水滯流沉積物記錄的古洪水事件發(fā)生在1010-1110AD，即北宋后期，認(rèn)為在北宋期間長江的最大支流漢江發(fā)生了大規(guī)模的洪水過程，同時(shí)印證了當(dāng)時(shí)的氣候多變，在一定程度上說明了北宋時(shí)期是一個(gè)洪澇災(zāi)害多發(fā)且洪災(zāi)較為嚴(yán)重的歷史時(shí)期[35-39]。

而且北宋初期，我國氣候出現(xiàn)持續(xù)轉(zhuǎn)暖的趨勢(shì)，導(dǎo)致了我國華東地區(qū)沿海平原海平面的上升。據(jù)《宋史·河渠志》記載，天圣元年(1023AD)，范仲淹目睹泰州地區(qū)“風(fēng)潮泛濫，渰沒田產(chǎn)，毀壞亭灶”，并積極向上級(jí)反映，提出“徙堰少西，以避海濤之沖”的工程設(shè)想；范公堤的修建是當(dāng)時(shí)海平面上升，海岸線倒退的歷史印證；自此之后，“海瀕沮洳潟鹵之地化為良田，民得奠居”。修建于1049-1053AD的吳及海塘，當(dāng)時(shí)就已經(jīng)具備了防潮、護(hù)堤的功能[40]。北宋中葉以后，海平面的持續(xù)上漲導(dǎo)致杭州灣的水深逐年加大，海潮直逼沿海的沙質(zhì)灘地。

表1　漢江上游北宋時(shí)期SWD測年斷代時(shí)間統(tǒng)計(jì)Table 1　The flood events during the North Song dynasty based on SWD dating of the profiles in the upper reaches of Hanjiang river

北宋初期太湖流域的水患日趨加重，水位上漲，形成新的湖群，并且這些湖群的范圍不斷擴(kuò)大。根據(jù)《吳中水利書》一卷的記載，慶歷八年(1048AD)，“橫截江流，由是震澤之水常溢而不泄，以致壅灌三州之水田”，這一點(diǎn)也佐證了當(dāng)時(shí)的海平面上漲，太湖入海河道排泄不暢。從這些氣候變化的影響來看北宋初期氣溫較為溫暖。

2.2　北宋時(shí)期氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響

2.2.1北宋時(shí)期農(nóng)作物的產(chǎn)量和分布的變化氣候變化同農(nóng)作物的產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)的發(fā)展程度有著密切的關(guān)系，它直接影響到農(nóng)作物的產(chǎn)量高低，這種關(guān)系在自給自足的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)經(jīng)營模式的封建歷史時(shí)期顯得尤為突出。自秦漢以來，從全國糧食畝產(chǎn)量和北方麥作畝產(chǎn)量的相對(duì)變化指數(shù)看(表2)，除明清以外，氣候寒冷時(shí)期，我國糧食畝產(chǎn)量均有下降，北宋較隋唐而言，糧食畝產(chǎn)量下降了近10%，而元朝畝產(chǎn)量比北宋時(shí)期則大幅提高了近40%(北方麥作糧食)。雖然表3中顯示北宋的耕地面積在逐年擴(kuò)大，但是在北宋后期氣候轉(zhuǎn)冷，降水量偏少，北方可選擇的糧食作物種類變少，糧食作物的生長期加長，土地鹽堿化加重也使得糧食作物的的產(chǎn)量下降[41]。這種氣候的冷暖變化與北方糧食畝產(chǎn)量存在著一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此可見，歷史上氣候波動(dòng)影響了我國古代北方糧食產(chǎn)量[42]。

表2　秦漢以來我國糧食畝產(chǎn)量相對(duì)指數(shù)變化表1)Table 2　The relative index change of grain yield per mu in China since the Qin-Han dynasty　%

1)“+”、“-”為后朝比前朝增減情況；其中全國畝產(chǎn)變化指數(shù)根據(jù)文獻(xiàn)[43]計(jì)算而得，北方麥作畝產(chǎn)變化指數(shù)引自文獻(xiàn)[44]

而且，北宋前期，全國大部分地區(qū)氣候暖濕，南方的水稻種植擴(kuò)展到了淮河流域和黃河流域。為了提高糧食作物的單產(chǎn)量，福建等地引進(jìn)了越南的占城稻。此外，諸如柑橘、甘蔗、荔枝等其他經(jīng)濟(jì)作物的種植北界也在向北擴(kuò)展。北宋后期，氣候轉(zhuǎn)冷，這些經(jīng)濟(jì)作物的種植北界又開始南退[45-47]。

2.2.2北宋時(shí)期農(nóng)牧交錯(cuò)帶的變化滿志敏[48]對(duì)代-宋元-明清時(shí)期我國西北地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的變化做了研究(圖3)，指出我國西北地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的北界有一個(gè)清晰的變動(dòng)，在北宋前后有一個(gè)明顯的北移，說明當(dāng)時(shí)我國北方地區(qū)水熱調(diào)配比較好，從一定程度上可以反映當(dāng)時(shí)我國西北地區(qū)在北宋前后出現(xiàn)氣候變化的現(xiàn)象。同時(shí)，表3北宋時(shí)期的耕地面積的擴(kuò)大也可以印證農(nóng)牧交錯(cuò)帶的北移，農(nóng)耕區(qū)范圍的北擴(kuò)，糧食作物生長的界限也在北擴(kuò)。

圖3　唐代-宋元-明清時(shí)期我國西北地區(qū)農(nóng)牧交錯(cuò)帶的變化[49]Fig.3　The farming and pasturing transition area in northwestern China in Tang, Song-Yuan and Qing dynasties, respectively [49]

時(shí)間墾田數(shù)/hm2976AD204.3996AD216.31021AD335.71004-1007AD363.21051AD411.51066AD794.21083AD833.3

2.2.3北宋時(shí)期氣候變化對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響糧價(jià)波動(dòng)是考察氣候變化對(duì)古代經(jīng)濟(jì)波動(dòng)影響最常用的指標(biāo)之一[49]。糧食價(jià)格是反映糧食供應(yīng)程度緊缺與否的晴雨表，饑荒發(fā)生后，常常引起糧食價(jià)格大幅度上漲[50]。宋、明、清三朝的糧價(jià)低位線逐朝攀升，這與過去一千年氣候轉(zhuǎn)寒的大趨勢(shì)一致。從表4中可以看出北宋時(shí)期為歷代糧價(jià)波動(dòng)最為嚴(yán)重的朝代，從糧價(jià)的波動(dòng)中，側(cè)面反映了糧食產(chǎn)量的變化幅度比歷史其他朝代偏大，根本原因是該時(shí)段內(nèi)氣候波動(dòng)較大，寒、澇、旱等自然災(zāi)害交替出現(xiàn)，年成豐歉對(duì)糧價(jià)的升降變動(dòng)，也在一定程度上產(chǎn)生影響。即使在沒有災(zāi)害的年份，糧食的產(chǎn)量夾在前后相繼的災(zāi)年之間也會(huì)受到影響。

2.3　北宋時(shí)期氣候變化引起的社會(huì)變化

2.3.1北宋時(shí)期的氣候變化引起的人口變化從圖4來看，我國的人口總數(shù)在北宋時(shí)期首次突破了一億[51]。976-1110AD，人口從309萬余戶增加至2 088萬余戶[52]，由于該時(shí)段為氣候變化的敏感期，冷暖期交替，氣候的波動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致人口也出現(xiàn)波動(dòng)[53]。氣候變化對(duì)中國歷史上中原地區(qū)的人口大規(guī)模的遷移也具有重要影響，這與當(dāng)時(shí)暖濕的大氣候環(huán)境是密不可分的。北宋前期氣候溫暖，農(nóng)牧交錯(cuò)帶北移，耕地面積擴(kuò)大，有力地促進(jìn)了人口繁衍；但在北宋后期，氣候變冷，北方地區(qū)水土資源惡化，迫使游牧民族的南侵，宋夏的對(duì)立，也導(dǎo)致了我國歷史上第三次北方人口大規(guī)模南遷，從而完成了我國的經(jīng)濟(jì)重心從北方到南方的轉(zhuǎn)移?？傮w來說，北宋氣候波動(dòng)(931-1320AD)，自然災(zāi)害相對(duì)較多，并且宋遼夏金期間多朝并立，期間戰(zhàn)事不斷，因此在北宋后期，人口數(shù)量出現(xiàn)明顯的下降。北宋前后的氣候變化使得位于陜北薩拉烏蘇河附近的城川古城水熱調(diào)配良好，水草豐美，物產(chǎn)富饒，達(dá)到了鼎盛時(shí)期，然而隨著氣候的惡化和人類活動(dòng)的影響，又使得這一古文明在宋元之后消亡[54]。

圖4　近2 000年來中國人口總數(shù)的變化趨勢(shì)Fig.4　The changing trend of China’s population in recent 2000 years

時(shí)期非災(zāi)年米價(jià)漢制折算價(jià)漢朝(179-49BC)10～10010～100唐代(627-741AD)20～2007～67北宋(976-1063AD)100～85030～253明朝(1368-1464AD)250～80049～156清代(1644-1722AD)300～80058～155

2.3.2北宋時(shí)期的氣候變化與戰(zhàn)爭自秦漢以來，氣候變冷期與中國各政權(quán)的衰落和分裂期存在較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系：氣候變化是一個(gè)循環(huán)過程，戰(zhàn)爭數(shù)量以及政權(quán)更替也是一個(gè)循環(huán)，氣候的惡化通過對(duì)農(nóng)業(yè)的影響，間接地影響著社會(huì)的動(dòng)蕩。據(jù)金勇強(qiáng)研究[7]，我國戰(zhàn)爭數(shù)目和溫度總體成負(fù)相關(guān)：寒冷期，戰(zhàn)爭數(shù)量增加，社會(huì)動(dòng)蕩；暖期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，戰(zhàn)爭數(shù)量減少，社會(huì)穩(wěn)定。但是溫暖期，只要降溫達(dá)到一定程度也會(huì)導(dǎo)致戰(zhàn)爭的爆發(fā)，如中世紀(jì)暖期，兩次降溫同時(shí)對(duì)應(yīng)大規(guī)模的戰(zhàn)爭爆發(fā)。事實(shí)上，暖期中的突然降溫，在一定程度上對(duì)社會(huì)的壓力更大，暖期激增的人口突遇自然災(zāi)害，往往會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的社會(huì)動(dòng)蕩。據(jù)統(tǒng)計(jì)，兩宋期間(960-1280AD )，共發(fā)生大小戰(zhàn)爭551次，年均戰(zhàn)爭數(shù)達(dá)到1.72次，大大高于歷史年平均作戰(zhàn)次數(shù)[55]。北宋時(shí)期，一改唐朝大一統(tǒng)的歷史格局，繼承了五代十國分裂割據(jù)的局面，雖然北宋的統(tǒng)治者在中原建立了自己的政權(quán)，就全國而言仍然出現(xiàn)了遼、夏與北宋分庭抗禮的局面，這與北宋時(shí)期的氣候波動(dòng)相對(duì)應(yīng)。特別是在北宋后期，氣候轉(zhuǎn)冷，西北地區(qū)草場生產(chǎn)能力下降，靠天吃飯的游牧民族南下侵?jǐn)_中原掠奪糧草，宋夏兵戎相見。

3　結(jié)　論

氣候變化對(duì)人類社會(huì)的影響是深遠(yuǎn)的，這方面的研究對(duì)預(yù)測未來氣候變暖的影響有重要意義。本文通過對(duì)世界各地北宋時(shí)期以及我國的氣候變化研究的搜集和整理，指出北宋時(shí)期氣候前期溫暖、后期變冷，正處于唐末冷期以及明清小冰期的氣候變化敏感的轉(zhuǎn)折時(shí)期，氣候波動(dòng)明顯，且降水變率大，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻繁。氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)主要表現(xiàn)在影響農(nóng)作物的產(chǎn)量、農(nóng)牧交錯(cuò)帶的變動(dòng)、糧價(jià)的波動(dòng)以及各種其他作物種植界限的變動(dòng)；而對(duì)社會(huì)方面的影響主要體現(xiàn)在人口的遷移、變動(dòng)和戰(zhàn)爭的頻發(fā)。本文對(duì)北宋時(shí)期的氣候突變進(jìn)行了考證和影響的分析，對(duì)于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)千年尺度的全球變化甚至氣候變暖有重要的參考價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

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