历史时代世界气候的波动 [复制链接]

第5版()
专栏：学术论文摘要

历史时代世界气候的波动
竺可桢
二十世纪气候变暖的问题，中央气象局局长涂长望今年1月26日在《人民日报》上发表的文章中已概括地讲述过了。这一问题，不但引起欧美学报上热烈的讨论，而且也影响世界若干地区农、林、牧、渔、交通经济上的改变。二十世纪气候变暖在高纬度尤为显著。苏联欧洲美晋河地区从十九世纪八十年代到二十世纪四十年代，平均温度增加了摄氏一点六度，该区冻土带的北限，向北推移了四十公里。当挪威地理学家南生在1893—1896年往北极探险时，北冰洋冰的厚度为三百六十五厘米，到1937—1940年苏联西多夫至北冰洋时，同区域冰的厚度只二百一十八厘米。因海冰减薄，北冰洋夏季航行时间增长了，在1900年前后为三个月，到1940年以后则为七个月。海冰的减少，不但有益于航行，而且也改变了邻近北冰洋区的动物群落，因而也影响到了人类社会经济生活。格林兰岛的爱斯基摩族向来是以捕海豹为业的，但是1930年以后海豹不来这个地区了，代之而来的是大群的?鱼，所以近三十年来爱斯基摩人便以捕?鱼为生了。
近五十到一百年来，世界上高山冰川和雪线的退缩更是普遍现象。大冰川缩小了，小冰川不见了，雪线升高了。据十九世纪四十年代德国自然科学家洪保德的调查，那时喜马拉雅山（北纬三十度至三十一度）北坡上雪线的高度是五千零六十七米。一年前，我国以史占春为首的登山队去登珠穆朗玛顶峰时所测喜马拉雅山北坡雪线高度已上升到五千八百米。所以在这一百二十年期间雪线已上升了七百三十三米。雪线上升，则草地线、森林线以至人类垦殖限度也随之上升。近年来，中国科学院冰川队和综合考察队队员在天山、祁连山、喜马拉雅山上，到处看到了冰川退缩的现象。
从地质学家的眼光看来，我们现在还处在第四个间冰川时期。这一个时期，从一万年以前已经开始了，在这时期内气候仍然有波浪式的小起伏。在若干地区，从高山上冰川的进退、动植物种类的推移、沼泽湖泊的涨缩，以及历史时代文字的记载，使我们可以得到近一万年来气候变迁的一个轮廓。瑞典、挪威和冰岛，是对于近代冰川研究得比较仔细的地方。从研究结果知道，冰岛和斯堪的那维亚半岛，岛上气候从冰川时期结束以后在公元前一千至五千年一段时期气候最为温和，称为黄金时期。那时，滑忒纳卓尔山上雪线上升到海拔一千四百米。到公元前五百年，雪线又降低到海拔五六百米。嗣后，在罗马时代（公元零至四百年）曾有一度的好转，但不久又恶化；从公元八百七十至一千二百年，雪线又上升到一千一百米（约与现时期相等）；此后天气又转冷，在十七世纪到十九世纪（气候学上称为小冰川时期），为斯堪的那维亚半岛冰川时期后最冷的时期。近一百年来，气候又变暖，使山上雪线又回复到海拔一千一百米。
八千年以来，西欧气候的变动和上述北欧情况大同小异。英国勃洛克司根据古代欧洲文献所载的风暴、严冬和水旱灾荒的记录以及其他材料推定，西欧在相当于我国的战国时期、六朝、南宋、元及清初时期温度均较现时为低，两汉、唐宋与现时相仿，而在春秋以前则温度较现在为高。
列宁格勒地理研究所西尼特尼可夫教授对于俄罗斯古代气候做了不少工作。俄罗斯南部伏尔加河区常受干旱的威胁，他的工作主要在研究几千年来俄罗斯平原上湿度的变动，研究方法从查明苏联草原地区湖泊水面的升降入手。西尼特尼可夫数年来研究的结果表明，俄国草原地区冰川期以后的气候也是循环起伏的，潮湿的时期出现于公元前五千年、三千六百年、六百年和公元后一千五百年间，都隔以比较干燥的时期。燥湿相间的周期，短者为三十至五十年，长者达一千八百年。从十五世纪以后，气候变得干燥，尤其是在十九世纪七十年代以后直至于今。列宁格勒水文气象局白信司基则从俄罗斯历史文献中搜集公元八世纪至十九世纪关于干旱、水灾、冬寒、缺雪和大风暴的材料，作了研究，表明俄罗斯平原上的气候也有循环起伏的现象，从十三世纪到十五世纪，气候较冷而灾荒也较多；十六世纪初期起，气候显得温和；十七世纪又变寒冷；十九世纪后半期到二十世纪，温度则又上升。
非洲埃及（今阿联）是世界上历史最悠久的国家之一。自古以来埃及的农田灌溉面积全靠夏季发水的大小，所以历代均有记载，记着每年尼罗河最高的水位和最低的水位。从公元六百四十一年以后到一千四百八十年这一个期间的记录还完全保存着，1480年以后也保存着一部分。由于河流每年淤积泥沙，尼罗河的河底逐渐抬高，再加上灌溉用水各时代也不一致，所以要从水位记录来定各时代雨量的多少是有困难的，但是把每年最高水位和最低水位画成图表就可以看出两者统有周期性的升降，周期的长短从三十年至五十年。
南北美洲因缺乏历史的记载，同时对于冰川的进退、河流的涨落也无长远的记录。关于人类历史时期气候的变动，只有美国西部加利福尼省水杉年轮的研究，足为参考。从可罗拉陀河流域七十五株水杉的解剖测量得出结论：在过去八百五十年中，十三世纪是相当干燥，而十四世纪却相当潮湿，与二十世纪1905至1929年这一期间相似。十六世纪的最后二十五年极其干燥，尤甚于北美洲1900年左右和1930年以后的一个时期。在1670年以后，雨量有二十至二十五年周期性的循环。
樱花是日本的国花，从九世纪以后在京都遗留着天皇或将军们当樱花开放时设宴朝会日期的记录。这类记录经荒川秀俊的整理可以看出，日本京都在十一世纪到十四世纪春天到临时期较晚，而尤以十二世纪为甚，这正值我国南宋时代。荒川秀俊也把日本诹访湖从十五世纪中叶到现在结冰时间日期长短做了研究，证明十八世纪以来此区气候趋向和暖。同时，山本武夫在本曾地方（日本长野西南部）采取有八百五十年龄的香柏做了年轮的研究，来证实诹访湖的气候情况。从近百年日本有气候记录以来，日本气温以1900年左右为最低，以后即逐渐上升，尤以夏季为显著。但各区有其局部的地域性。
从上面所谈世界各国史前时期和历史时期的气候状况看来，气候波动是普遍性而且具有一定规律的，既不是一成不变，也不是作直线式的下降或上升。那么中国历史上气候是不是也有变动呢？这一问题我国古代的哲学家和文学家也有人加以注意。如元朝的金履祥（公元1232—1303）曾经根据我国中原周秦时代的物候作出论断，以为古代要比元朝为热。到清初，大兴刘献廷（公元1648—1695）所著的《广阳杂记》中，也提到他曾经搜罗了古今南北花开季节来比较历史时代气候的温凉，可惜他这记录早已遗失了。到近代，这一问题也曾有人研究过，但发表的文章是寥寥可数的。作者在三十年前曾把我国历史上关内十八省水灾、旱灾的记载做了一番统计，做出初步结论，认为从三国到唐初（第四世纪到七世纪）比较干旱，南宋和元朝（十二世纪和十四世纪）比较潮湿，到明代（十五世纪）又变干旱。从南宋时代（1131—1260）首都杭州的春天下雪日期和二十世纪二十年代相比而得出结论，那时杭州的春天最后一次下雪日期要比现在迟三星期，因而温度可能要比二十世纪初低摄氏一度。这一设想，是和近来日本荒川秀俊所发表京都春天樱花开花的日期在十二世纪特别延迟是相符合的。我国宋元时代冬季的特别寒冷，从历史所记载的那时冰雪灾荒次数特别多也可窥一斑，而且这一事实也在欧洲的文献中显示出来。
物候学是劳动人民因生产的需要，根据经年累月所积累的材料建立起来的。二十四节气成立以后，农民从自己的经验里知道，即使在同一个节气，天气的寒温还是可以不同的，安排农时、物候常比节气更可靠。同时我们只要有历代的物候记录，便可以推想到当时某一地区的气候，所以古代物候记录是研究古气候学的极可宝贵的材料。
物候的观测至今还没有很好开展。它和农业气象不同，农业气象注意栽培作物的发展状况，而物候是记录一年四季动植物的萌动、蛰藏和冰雪霜冻的开始和结束时期的。为了预报农时，物候和农业气象具有同样的重要性。至于测定古代气候那自然是另一个问题。
涂长望在前述文中已对近一百多年北京的气候记录做了总结，在这一时期气温虽有波动，起伏的幅度不大。但在十九世纪以前，北京的气候状况如何呢？欧洲在十七八世纪曾经过一个所谓“小冰川”的寒冷时期，这在北京的物候里得到反应了吗？我们试把十七世纪的后半期五十年作为一个例子，从古书上所记载的物候来定那时气候是否比今为寒冷。清朝初年一位爱国历史学家谈迁写了一本名叫《北游录》的书。从这本书中，我们知道他于1653年（顺治十年）阳历7月底从家乡杭州出发，由运河坐船到北京，于11月7日抵天津，到18日运河即封冻，他得改走陆路到北京。他在北京留到1656年（顺治十三年）的阳历3月。等到3月7日河冰开冻，他又坐船南返。我们若把上述冰封时期当是一季度算，那么封冻日期共一百一十天。若把这个日期和近来京津运河封冻时期相比，就可显出谈迁时代冬天北运河冰封时期要比近十年华北最冷冬天即1957年（冰期94天）还要长。在谈迁留京的两年半当中，他几乎每天做日记，但他所记的物候不多，只有三次到报国寺观赏海棠和一次看丁香的记载。若把这些日期变成阳历同近十一年北京海棠开花日期相比，就要迟七、八天之多，可知那时北京春天花信比现在为迟。
谈迁日记里还提到顺治十一年（1654年）江浙冬天之冷。这年阳历11月，吴江运河冰厚三寸多，要轻舟募壮士凿冰，每天才能行三四里，从吴江直冻至嘉兴。阳历11月南运河冰封是历史上少有的。这时期长江流域天气之冷，我们也可以从十七世纪末叶叶梦珠所编的阅世编里找到证明。他写道：“江西橘柚向为土产，不独山间广种以规利，即村落园圃、家户种之，以供宾客。自顺治十一年（1654）甲午冬严寒大冻，至春橘柚、橙、柑之类尽槁。自是人家罕种，间有复种者每逢冬寒辄见枯萎。至康熙十五年（1676）丙辰12月朔，奇寒凛冽，境内秋果无有存者，而种植之家遽以为戒矣”。江西橘柑从唐到明一直是贡品，每年要进贡给当时封建主享受的，而到十七世纪后半期，在二十多年中常被冻死，有两次遭毁灭性的冻害，使农户不敢再种。从此可知，十七世纪的后半世纪，我国北方以及长江流域和欧洲一样，是一个寒冷时期。
这寒冷时期在长江下游继续到什么时候呢？如果我们没有长期物候的记录，是不能正确地回答这一问题的。好在十八世纪中叶，我国地理学者全祖望（1705—1755）所撰的刘继庄传里，引了刘继庄（即刘献廷）的一段话说道：“诸方七十二候各各不同，如岭南之梅十月已开，桃李腊月已开，而吴下梅开于惊蛰，桃李开于清明，相去若是之殊。今世所传七十二候，本诸月令，乃七国时中原之气候，今之中原与七国之中原不合，则历差为之。今于南北诸方细考其气候，取其核者详载之为一则，传之后世，则天地相应之变迁可以求其微矣。”从这几句话里就可以看出刘继庄不但知道物候有南北不同，而且也疑心到古今不同。他所供给的物候资料，可使我们用来核对他那时代物候和今日的异同。据国民党反动统治时期气象研究所所搜集的1934—1936年各农业试验场的报告，宛敏渭把全国那几年的物候做了图表，从这些图表可以看出苏州无锡地区桃始花是在3月下旬，只有沿海一带在4月上旬。据个人在1937、1948、1949三年的记录，杭州梅花于雨水节已盛开，桃李于春分前后已盛开，南京只迟二、三天。刘献廷原籍大兴，住苏州二十多年，他所说吴中物候，应可与今杭州南京相比，从此可知二十世纪三四十年代的花信要比刘献廷全祖望时早十天或一个节气，又证明了十七世纪在长江下游是一个寒冷时期。
以上所讲无非要试用现今物候作指标，来衡量古代任何时代的物候和气候。对于清初可这样来衡量，对于唐、宋、元、明各代只要有文物材料，统可以这样试做。物候的观测，既不费人工，也不费钱，只要小小一块园地，作为种植指定的标准植物即可。这一观察研究工作，对于农业八字宪法中的管字可大有帮助。苏联从卫国战争以后，由全苏地理学会主持，已组织了全国物候网；到1955年已有五百多正式观测员记录各地的物候。此外，在苏联教育部指导下，在中等学校和其他地区组织了一千五百多个物候站。我国正在大兴调查研究之风，若能组织一个物候观测网，对于预报农时是会有帮助的。
最后谈谈世界气候波动的原因。地质时代气候波动的原因，尤其是冰川时期和间冰川时期的交互更易的原因，一百多年来引起剧烈的辩论。这些争论，直到现时虽尚没有结论，但许多科学家多相信地球上气候的波动是和太阳辐射强弱有关系。近年来，火箭在高层空气的探测增加了，我们对于日地关系的知识，从1957年国际合作进行地球物理年以来，更加丰富。当太阳黑斑多时地面上空游离层骚动，其下的臭氧层则吸收大量紫外光线，因之高空的同温层温度可以骤然增高而影响到大气环流。大气环流的改变，再影响到地面上温度和雨量的分布。所以太阳辐射和地面气候的关系是非常复杂的。
在我国历史上，从西汉元帝永光元年起（公元前43年），即有太阳黑子记载，到明末崇祯共记一百零九次。黑子记录最多是在第四世纪、第六世纪、第十二世纪和第十四世纪。若与各世纪严寒冬季次数表相比，则除第四世纪冬寒缺材料外，凡是黑子记录多的世纪，也为我国历来严冬多的世纪。中国科学院地球物理研究所在研究北京近九年来冬季特冷天气和特暖天气的过程中，发现这过程和大气环流有关。因太阳影响地球天气的机制尚未查明，有待深入研究方能解决。
（摘自4月27、28日《光明日报》）