竺可桢：中国近五千年来气候变迁的初步研究

中国近五千年来气候变迁的初步研究 文 | 竺可桢《考古学报》1972年第1期

中国古代哲学家和文学家如沈括（1030-1094）、刘献廷（1648-1695）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。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, 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。

毛泽东曾说：“ 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, 奥地利的教授J·Hann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。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。

​ 根据手边材料的性质, 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年至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年到公元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。

考古时期（约公元前3000——前1100年）西安附近的半坡村遗址（属于仰韶文化，用碳－14同位素测定为约5600——6080年前）和河南安阳殷墟（约前1400——前1100年）的发掘表明，当时猎获的野兽中有竹鼠、麞和水牛等热带和亚热带的动物，而现在西安和安阳一带已经不存在这些动物了。此外，在殷代留下来的甲骨文上可以看出当时安阳人种稻比现在大约要早一个月。在山东历城县发掘龙山文化遗迹中找到一块炭化竹节，有些陶器外表也似竹节。这说明在新石器时代晚期，竹类的分布在黄河流域，可直到东部沿海。根据这些事实，我们可以假设，五千年以来，竹类分布的北限大约向南后退1—3个纬度。对照黄河下游和长江下游各地温度，可以说5000年前的仰韶到3000年前的殷墟时代是中国的温和气候时代，比现在年平均温度高2℃左右，正月份的平均温度高3—5℃。

物候时期（前1100——1400年）人们要知道一年中寒来暑往，常常用肉眼来看降霜下雪，河开河冻，树木抽芽发叶、开花结果，候鸟春来秋往，等等，这就是物候。物候学也可以说是没有观测仪器时代的气象学和气候学。我国劳动人民早在公元前11世纪便开创了这种观测，积累了3000年的丰富材料。 中国的许多方块字，用会意象形来表示。在周朝（公元前1066年开始，定都于西安附近的镐京）初年的文件中，如衣帽、器皿、书籍、家具和乐器等名称都以“竹”为头，表示这些东西最初都是用竹子做成的。可见周初黄河流域竹类广泛生长，而现在则不行了。商周时代，黄河流域的劳动人民都从事农业和畜牧业。对于他们，季节的运行是很重要的事。人民采用各种方法来定春分，作为农业操作的开始时期。当时位于山东近海的郯国人民，每年观测家燕的最初来到以定春分，但是现在家燕３月22日才到长江下游。郯城和长江下游的上海两地的年平均温度相差1.5℃，正月平均温度相差4.6℃。这个结果与考古时期用竹子分布区域变化的方法所得的结果是一致的。

周初温暖的气候不久就恶化了，汉江在公元前903年和公元前897年就两次结冰。但是，到春秋时期（前770—前481年）又和暖了。《左传》中往往提到，山东鲁国过冬，冰房得不到冰。周朝中期，黄河流域下游到处可以生长梅树。《诗经》中就有五次提过梅。《秦风》中有“终南何有？有条有梅”的诗句。终南山位于西安之南，现在无论是野生的还是栽培的，都无梅树了。而且在商周时期，梅子被普遍用来调和饮食，因当时不知有醋。这说明梅树的普遍性。战国秦汉时期，气候继续暖和。清初的张标研究了秦朝《吕氏春秋》中的物候资料，认为秦时春初物候要比清初早三个星期。汉朝司马迁在《史记》中描写了当时经济作物的分布，如桔在江陵（四川），桑在齐鲁（山东），竹在渭川（陕西），漆在陈夏（今河南南部）。这些亚热带植物的北界比现时都推向北方。公元前110年，黄河在瓠子决口，斩伐了河南淇园的竹子编筐盛石子来堵口，可见那时河南淇园竹子的繁茂。

到东汉时代，即公元之初，我国天气有趋于寒冷的趋势，有几次冬天严寒，国都洛阳晚春还降霜雪，但冷的时间不长。当时，河南南部的桔和柑还十分普遍。直到三国时代，曹操（155—220）在铜雀台（今河南临漳西南）种桔，已经不能结实了，气候已比司马迁时寒冷。曹操儿子曹丕在225年，到淮河广陵（今淮阴）视察十多万士兵演习。由于严寒，淮河忽然结冰，演习不得不停止。这是我们所知道的第一次有记载的淮河结冰。那时，气候已比现在寒冷。这种寒冷继续下来，直到第3世纪后半叶，特别是280—289年这十年间达到顶点。当时每年阴历４月份降霜，估计那时的年平均温度比现在低１—２℃。南北朝时（420—579年），南京覆舟山筑有冰房，是用以保存食物新鲜的。那时南京的冬天应比现在要冷２℃，才能提供储藏需用的冰块。约在533—544年出版的《齐民要术》，总结了六朝以前中国农业最全面的知识。根据这本书，当时黄河以北阳历４月中旬杏花盛开，５月初旬桑树生叶，与现在相比约迟了两周到四周。此外，书中还讲到当时黄河流域石榴树过冬要“以蒲藁裹而缠之”，也表明6世纪上半叶比现在冷。

​ 隋唐时代（581—907）中，在第7世纪中期，气候变得和暖了。650年、669年和678年的冬季，国都长安无冰无雪。8世纪初和9世纪的初和中期，西安的皇宫里和南郊的曲池都种有梅花，而且还种有柑桔。公元751年皇宫中柑桔结实，公元841—847年也有过结实的记录。柑桔只能抵抗-８℃的低温，而现在的西安几乎每年的绝对最低温度都在-８℃以下。到公元11世纪初期，华北已不知有梅树了。宋朝诗人苏轼（1036—1101年）有“关中幸无梅”的诗句。王安石（1021—1086年）嘲笑北方人误认梅为杏，他的咏红梅诗有“北人初不识，浑作杏花看”的句子。从这种物候的常识，就可知道唐宋两朝温寒的不同。12世纪初期，中国气候加剧转寒。公元1111年太湖全部结冰，冰上还可以通车。太湖和洞庭山出了名的柑桔全部冻死。杭州落雪频繁，而且延到暮春。根据南宋的历史记载，从1131—1260年，每十年降雪平均最迟日期是４月９日，比12世纪以前十年的最晚春雪约推迟一个月。1153—1155年，苏州附近的南运河冬天结冰。1170年阳历10月，北京西山遍地皆雪。现在，这种现象是罕见的了。福州是中国东海岸生长荔枝的北限，一千多年来，曾有两次荔枝全部死亡，一次在1110年，另一次在1178年，均在12世纪。

日本的封建主历年在西京花园设宴庆祝日本的樱花盛开，从9世纪至19世纪，均有日期的记载，从而保留了一份物候记录。这个樱花开放时期，以第9世纪为最早，第12世纪为最迟。

12世纪刚结束，杭州的冬天又开始回暖。1200年、1213年、1216年和1220年，杭州没有冰和雪。这个时候，北京的杏花也是在清明开放，与今日相同。这种温暖气候好象继续到13世纪的后半叶。因为自隋唐在河内（今河南博爱）、西安和凤翔（陕西）设立的管理竹园的竹监司，在宋元两代断断续续，直到明朝（1368—1644年）末年才完全停止。从此，竹子在黄河以北不再作为经济林木培植了。13世纪初和中期的比较温暖的期间是短暂的，不久冬季又严寒了。据收集到的记载，1309年，无锡一带运河结冰。1329年和1353年，太湖结冰数尺，桔树再次冻死。1351年阳历11月黄河在山东境内就有冰块顺流而下，而近年河南和山东到12月时黄河才出现冰块。当时家燕在北京是4月末来，8月初去，同现在物候记录相比，来去各晚早一周。可见，14世纪比13世纪和现时为冷。日本樱花物候也有同样的反映。

1221年，丘处机从北京出发去中亚见成吉思汗，曾路过新疆赛里木湖。他称之为“天池”。他说，湖的四周有山环抱，山上盖雪，影映湖中。但是，现在那些山峰上已无雪了。那些山峰高约3500米，说明那时雪线在3500米以下。现代天山这部分的雪线位于3700至4200米，则13世纪的雪线大约比现在低200—500米。在欧洲的俄罗斯平原，寒冷期约在1350年开始；在德意志、奥地利地区，1429—1465年是气候显然恶化的开始；在英格兰，1430年、1550年和1590年的歉收，也与天气寒冷有关。由此可见，寒冷的潮流开始于东亚，而逐渐向西移。

方志时期（1400——1900年）近人曾经根据665种方志统计了太湖、鄱阳湖、洞庭湖、汉江和淮河的结冰年代（13世纪至20世纪），以及近海平面的热带地区降雪落霜年数（16世纪开始）。从这些材料可以看出，我国温暖冬季是1550—1600年和1720—1830年间。寒冷冬季是在1470—1520年、1620—1720年和1840—1890年间。以世纪来分，则以17世纪最冷，19世纪次之。这个结果与日本诹访湖（北纬36°，东经138°）的结冰日数相比较，是近乎一致的。只是日本严冬开始和结束的年代，比中国提早四分之一世纪。

​上面谈到15世纪到19世纪冬季是相对寒冷的，最冷的是17世纪，特别是1650—1700年间。例如，江西的桔园和柑园在1654年和1676年两次寒潮中，完全毁灭了。在这50年期间，太湖、汉江和淮河均结冰四次，洞庭湖也结冰二次。我国热带地区，冰雪也极频繁。湖北沙市在1608—1617年记载有过桃、杏、丁香、海棠等开花日期，与今日武昌相比，要迟七天到十天。1653—1655年间北京物候记载与现在相比，也要差迟一、二星期。并且根据当时旅行记录，1653年11月18日天津运河已冰冻，不能通航，只得乘车到北京；1656年返程时，北京运河是３月５日解冻的。因此可以估计当时封冻期为107天，而目前冰冻期只有50—60天。从物候的迟早可以估算北京在17世纪中叶冬季要比现在冷2℃左右。

仪器观测时期清代（1644—1910年）北京、南京、杭州和苏州有过雨日的记载，根据秋季初次降雪到春节末次降雪的平均日期，得出结论是，1801—1850年间比其前的1751—1800年间和其后的1851—1900年间为温暖。这与上节资料是相符合的。根据上海气温的趋势，19世纪最后25年气候寒冷，1897年左右冬季温度达到平均值，随后在平均值以上约十四年。约在1910—1928年，温度又逐渐下降到平均值以下。然后升高，1945—1950年超出平均值0.6℃。此后，温度逐渐降低，1960年回到平均值。在这期间，天津的冬季温度趋势，也与上海类似，但顶峰和底点比上海早几年到来，幅度也较大；而香港的曲线波动顶峰和底点则比上海迟滞，幅度也较小。上海八十多年的气候变幅，在0.5—1℃上下摆动。这种摆动直接影响植物和动物的生产，间接控制病虫害的发生，以及影响农业操作和农业生产。

中国近80年以来的温度变迁，已使天山雪线和冰川进退受到了影响。根据中国科学院冰川队的调查，证明在1910—1960的50年间，由于气温升高了，天山雪线上升40至50米，西部冰川舌后退500至1000米。东部天山冰川舌后退200至400米。同时，森林上限也升高一点。因为发现有新鲜的冰川堆积物，无论是在风化程度还是在土壤、植被发展方面，都明显地区别于古老的冰川堆积，所以可以认为现在覆盖在天山高峰的冰川是历史时代（即1100—1900年寒冷期）的产物，而不是第四纪冰川期的残余。

​本文可导致下列初步性结论：

（一）在我国近五千年中的最初二千年（即从原始氏族时代的仰韶文化到奴隶社会的安阳殷墟），大部分时间的年平均温度高于现在２℃左右。一月温度大约比现在高3—5℃。

（二）在那以后，有一系列的上下摆动，其最低温度在前1000年、公元400年、1200年和1700年，摆动的范围为1—2℃。

（三）在每一个400至800年的期间里，可以分出50至100年为周期的小循环，温度升降范围是0.5—1℃。

（四）上述循环中，任何最冷的时期，似乎都是从东亚太平洋海岸开始，寒冷波动向西传播到欧洲和非洲的大西洋海岸，同时也有从北向南传播的趋势。我们把3世纪以来欧洲温度升降与中国的作一对比，发现两地温度波澜起伏是有联系的。在同一波澜起伏中，欧洲的波动往往落在中国之后。由于一地的雪线升降与温度有一定关系，将我们的结果与挪威的雪线高低相比，大体也是一致的，但有先后参差之别。只是公元前400年（战国时代），挪威出现过一个中国所没有的寒冷时期。

​最近丹麦哥本哈根大学物理研究所在格陵兰岛上的冰川块中，以氧－18同位素法，研究结冰时的气温。1700年来格陵兰气温的升降与本文结果是一致的。此外，三千年前中国有一个寒冷时期，在格陵兰用氧－18同位素法也得出了同样的反映。

​竺可桢（1890.3.7-1974.2.7），字藕舫，浙江省绍兴县东关镇人。中国科学院院士，中国共产党党员，中国近代气象学家、地理学家、教育家。中国近代地理学和气象学的奠基者。他对中国气候的形成、特点、区划及变迁等，对地理学和自然科学史都有深刻的研究。竺可桢是中国物候学的创始人。他从1936年1月1日至逝世，对每天的天气与物候均有记载，共300余万字。论文有《远东台风的新分类》、《台风的源地和转向》、《东南季风与中国雨量》、《中国气侯区域论》、《一年内生物物侯推移的原动力》以及《中国近五千年来气侯变迁的初步研究》等。