甘肃自然地理志：历史时期气候变化

历史时期的气候变化是近几千年来的气候变化，它使用物候、树木年轮、历史气候记载、史书、方志等定性分析各个不同时期的气候。历史时期的气候变化不仅是几千年自然史的重要组成部分，也是人类发展史的重要环境条件，更是现代气候变化的直接背景。

1.近5000年气候变化

甘肃省位于黄土高原、内蒙古高原和青藏高原交汇处，是我国东部湿润区向西部干旱区和青藏高原高寒区的过渡带，对气候的变迁反映敏感。根据历史文献、地质资料和树木年轮等资料对甘肃近5000年气候变化进行了分析，可以认为甘肃气候经历了4个暖期和4个冷期，往往干旱与寒冷伴随、湿润与温暖伴随。

（1）约公元前3000～公元前1000年，气候温暖潮湿

史前文化在甘肃省各地都有出现，河西走廊民乐六坝东灰山新石器遗址14C年龄为公元前3010±169年，遗址中了五种炭化籽粒。泾渭河谷是中国原始社会早期文化发祥地之一。原始文化发达，说明当时气候适宜、温暖潮湿。

中全新世，河西地层孢粉丰富，全区呈森林草原景观，大约在公元前1540～公元前1040年为重要的造炭期，气候温暖潮湿。此时，兰州附近的马御山，地表以下2.5m左右为青灰色及红色粘土质的石英、长石和云母富积的风化层，它是温暖潮湿环境下发育成的风化壳；祁连山的雪线普遍上升，冰川后退，消融碛的分布高度随之上移。公元前3010～公元前1130年，渭河流域为暖温带南部和北亚热带落叶阔叶林植被，地表为棕壤（河谷）和黑垆土（高原），河流水量充沛，高阶地和塬面亦很湿润，原始人聚落遗址多分布在高阶地和黄土塬上。

《禹贡》是我国最古史书《尚书》中的一篇，其治理的山水开端于黄土高原及其附近，2/3以上在甘肃省内。可见大禹曾经在甘肃治水，从而推测约在公元前22世纪曾经洪水泛滥。公元前11世纪前，西周岐邑就筑在地势很高的渭北旱塬上。

根据以上事实可认为，从公元前3000到公元前1000年为第一个温暖期，气候潮湿，一度洪水泛滥，年平均气温11～13℃，比现代高2～3℃。年降水量为400～700mm，比现代多200～300mm，全省属亚热带北部和暖温带南部气候。

（2）公元前1000～公元前770年，气候寒冷干旱

西周后期有短暂的冷空气进入中国，甘肃受到强烈影响。祁连山在海拔高度4000m附近有冰进，冰碛物普遍分布在4000m以下的河谷中。马御山形成了雪蚀陡坎及小型泥流舌等冰缘现象。据《竹书纪年》记载，“幽王四年（公元前778年）六月陨霜”。“幽王九年（公元前773年）秋九月，桃杏实”。说明当时气候寒冷，年平均气温约比现代低1℃。

西周后期不仅寒冷，而且干旱。西周丰镐城（公元前1134～公元前771年）就建在渭河河漫滩低地近水地区。《竹书纪年》提到从周厉王二十一年（公元前858年）到二十六年皆连年大旱。周幽王元年（公元前781年）、二年、三年，泾河、渭河连续三年干涸。以上史实可见，自公元前858年开始，100年来旱灾相当严重。

以上史实可以认为，从公元前1000～公元前770年为第一个寒冷干旱期，年平均气温比现在低1℃左右。

（3）公元前770～公元前44年，气候温暖略湿

西周后期的寒冷持续时间不长，到东周（春秋）又暖和了。

《诗经·秦风》产生于甘肃的东部和陕西省，始于秦襄公（公元前777～公元前766年），晚到秦穆公、康公之际（公元前659～公元前609年）。其中《车邻》篇说：阪有桑，隰有杨。阪指高坡，隰指洼地。《终南》篇说：“终南何有？有条有梅”。终南山位于西安南部，是秦岭的一部分，西秦岭位于甘肃境内。竹、桑、梅、芦苇都是热带和亚热带植物，今多分布在长江流域及其以南地区，甘肃东部已很难见到，可见当时气候比较暖湿。

《山海经·西次二经》记载：“高山，其木多棕，其草多竹，泾水出焉”。高山即六盘山，竹可能是箭竹，一般分布在山的上部。竹和棕都是热带和亚热带经济作物，春秋战国时期，六盘山上有很多棕树和竹子，渭河流域有弦蒲、阳华、焦获等湖泊，水量丰富，随着岁月流逝，这些湖泊都已先后填塞，可见当时气候暖湿。

战国时代有一段时间气候比较寒冷，秦王嬴政三年（公元前244年），夏四月大寒，民有冻死者。秦王嬴政九年（公元前238年），夏四月大寒，关内民有冻死者。秦王嬴政二十一年（公元前226年），大雨雪，雪深二尺五寸。间隔28年，记载了3次寒冷过程，说明当时气候比较寒冷。

自西汉高祖元年起（公元前206年）至西汉元帝初元五年（公元前44年）的160多年中，大部分属于湿润气候期。在汉武帝的一段较短时间内（公元前131～公元前87年）气候相对寒冷。

《西京杂记》说：“汉代（西汉）舆驾有象车”。又说：“汉卤簿有象车”。用象驾车，说明西汉象的数量很多，象被普遍使用。司马迁在汉武帝征和三年（公元前90年）写成历史巨著《史记》，其中《货殖列传》描述了当时动植物地理分布，“夫西饶材、竹、谷（木名）、族。……渭川千亩竹。”汉代山西包括甘肃东部，渭指渭河流域，旄指犀牛尾。犀牛、象、稻、竹和桑麻均为热带、亚热带动植物。它们于西汉时在甘肃东部普遍生长，说明亚热带北界比现在偏北，气候温暖。

西汉气候也有相对寒冷的时段，这可从历史记载中得到证实。从公元前131～公元前109年有4次大寒。特别是公元前109年，关中大寒，雪深五尺，野鸟兽皆死，牛马蜷缩如猥，三辅人民冻死者十有二、三。

根据上述情况分析，从春秋战国到西汉中期为第二个温暖、略潮湿期，估计年平均气温比现代高1℃。秦王嬴政和汉武帝时期为相对寒冷时段。

（4）公元前43～公元581年，气候寒冷干旱

自西汉末期到隋初，气候变得干旱寒冷，进入历史上第二个寒冷期。

《古今图书集成》和《汉书》记载了汉元帝永光元年（公元前43年）黄河中下游地区大范围寒冷的情形。从公元前43年到公元193年，历史文献中记载了20多次寒冷情形。寒冷在东汉前期达到一个高峰，《图书集成·庶微典》记载：“东汉章帝建初年间（公元76～83年）夏寒。”连续七年夏寒，在历史记载中实属罕见。

自西汉末年到东汉末年干旱记载很多，大约51年，涝灾仅23年，这是有历史记载以来旱灾比涝灾明显多的时期。《汉书》说：“连年大旱，百姓饥穷，故为盗贼。”公元13年，北地（今庆阳以北）旱，大饥，人相食。

三国及晋代（220～420年）继续寒冷干旱。《三国志·魏志·毛玠传》钟繇洁玠说：“亢旱以来积三十年，……”这是有旱灾历史记载以前，年代最长的一次。晋代（265～420年），甘肃省有明确地点记载旱年为26年，而水灾和丰收年仅为3年。据《甘肃省志·大事记》记载，309年，夏大旱，黄河枯竭，人可徒步涉水而过。401年，姑臧（武威）因旱致灾，人相食，死者十余万人。可能这一时期旱灾是近5000年中最严重的一次。

晋代150多年中，甘肃省寒冷年的记载有8次，而暖年记载没有，说明晋代气候寒冷。

南北朝（420～581年）的气候和三国、晋代一样旱霜连年。公元500～511年12年中有8年寒冷记载，可能表明寒冷达到顶点。南北朝时期，旱灾12年，涝灾2年，说明干旱仍然严重。

综合上面讨论，公元前43～公元581年，气候寒冷干旱，年平均气温比现代低1～1.5℃，寒冷高峰时低2～3℃，气候相当干旱，是甘肃省近5000年最干旱的时期。

（5）582～960年，气候温暖潮湿

自西汉末年起的600多年寒冷干旱期结束。从隋初起，同全国一样，甘肃省气候进入第三个温暖潮湿期，其程度比西汉时期明显。

唐代甘肃农牧业发达，据《资治通鉴》记载，天宝年间（742～756年），兰州一带“闾阎相望，桑麻翳野，天下称富庶者无如陇右。”直到唐穆宗长庆元年（公元821年）“兰州地皆粳稻，桃李榆柳岭蔚。”经济繁荣，桑、麻、粳稻广泛生长是暖湿气候的有力证据。

唐代诗歌中记载了许多物候。辛德源（？～601年），陇西狄道人（今甘肃临洮县西南），于隋朝隐居。他在《成连》诗中说“蓑笠城逾坏，叠落海初寒。”王建（715年进士）在《凉州行》诗中说：“养蚕缫茧成帛，那堪绕帐作旌旗。”岑参（715～770年）在《送李别将摄伊吾令充使赴武威便呈崔员外》诗中说：“遥知竹林下，星使对星朗。”元稹（779～831年）在《西凉使》中说：“吾闻昔日西凉州（今武威），人烟扑地桑柘稠。”朱、桑为亚热带植物，隋唐时期在甘肃省长期种植，说明当时气候一直很温暖。

从600～960年，甘肃省旱灾年数有19次，涝灾年数和丰年有14次，两者相差不大，这说明唐代气候明显潮湿。

五代时期（907～960年），甘肃省历史气候资料中无下霜、夏雪等寒冷记录，气候持续温暖。

根据上述论据推测，隋唐时期年平均气温比现代高2℃左右。气温温暖潮湿。

（6）961～1191年，气候寒冷

10世纪下半叶气候转寒。这个阶段寒冷年有9次，暖年仅1次。961年春，宁州（今宁县）雪盈尺，沟洫复冰，草木不华。962年，夏四月丙申，宁州大雨雪，沟洫冰。1191年7月，秦、西和、阶、成、凤等州（仅陇南和天水一带）霜杀稼几尽。张先恭等人在1978年分析了祁连山圆柏年轮指数，如以年轮指数平均值1.00作为区分气候冷暖的界限，1070～1154年为寒冷期，估计这一时期年平均气温比现代低1～1.5℃。

（7）1192～1427年，气候温暖前期旱后期涝

12世纪末，气候回暖，1192～1265年有73年无寒冷记载。元仁宗延佑元年的（1314年）闰三月，渭源县陨霜杀桑果，它说明亚热带植物桑树在渭源县曾经普遍种植。张先恭等人指出，1155～1427年是温暖时期，其中有3个温暖时段，即1155～1259年，1291～1322年，1398～1427年。估计这一时期年平均气温比现代高1℃。

这一时期，13世纪相当干旱，出现旱灾23年，水灾仅4年，特别是1260～1310年，50年中有23年记载旱灾。1260～1262年连续3年干旱，1285～1296年12年中几乎年年有旱，且旱情严重。14世纪相对湿润，出现旱灾24次，水灾13次，其中1314～1326年几乎年年有水情。

（8）1428～1870年，气候寒冷干旱

这是甘肃省第四次寒冷时期，历时440多年。在祁连山现代冰川前缘海拔高度4200～4000m附近，有2～3道终碛垅保存完好。同时，山间盆地普遍发育了现代黄土，厚度数十厘米，黄土是干冷气候的产物。马御山也存在现代冰缘现象。(www.xing528.com)

1427年祁连山圆柏年轮指数为1.13，在此以前的二十多年中，年轮指数均大于1.00，但1428年年轮指数猛降到0.75，它是由温暖变为寒冷的转折。在冷期中有三个明显的更冷时段，即1428～1537年，1622～1740年，1797～1870年。其中1622～1740年最冷，达到近500年来寒冷的顶峰，年轮平均指数仅有0.56。

历史气候资料中有许多关于寒冷的记载，1448年四月戊戌，山西、甘肃冰厚五尺。1495年夏四月辛酉，庆阳诸府、县、卫、所三十五陨霜杀麦豆禾苗。1533年平凉夏芒种霜，秋七月霜杀禾。1627年临潭、临洮六月大雪，压折松树。1655年庆阳、天水等9县、市，四月初四，大雪盈数尺，树枝摧折，次日黑霜杀麦，果木萎死。1686年武威、永昌、民勤春季大雪连月……。明清许多诗人生动的描绘了当时寒冷现象。

根据上述情况推测，当时年平均气温比现代低1～2℃，气候相当寒冷。甘肃省近2000年干旱出现次数见表3-35。

表3-35　甘肃干旱出现次数

注：表中“-”表示公元前。

2.近500年气候变化

（1）近500年冷暖变化

钱林清主编的《黄土高原气候》将黄土高原近500年冷暖气候变化与竺可桢、张丕远的冷暖气候变化进行比较后，又细分为4次冷期和3次暖期。甘肃省是黄土高原的一部分，现根据文献中有关甘肃冷暖气候的记载，对冷暖期作进一步论述。

①第一次寒冷期。这次寒冷期发生在1470～1520年，大约持续50年。西汉水在甘肃省陇南南部，1416年、1449年、1493年和1516年均发生了汉水结冰。1474年靖远大寒，河水冻结。1477年4月甘肃冰厚五尺。七月陇西、平凉、会宁、通渭、文县陨霜杀稼。1495年4月庆阳诸府县陨霜杀麦豆禾苗。这说明甘肃在这一时期气候寒冷。

②第一次温暖期。这次温暖期主要发生在1550～1600年，约持续50年。有关冻害记载13年。1589年冬兰州李花开。1596年十月临洮探春花开。表明甘肃这一时期气候比较温暖。

③第二次寒冷期。这次寒冷期主要发生在1620～1720年，大约持续100年，其中1650～1700年最为寒冷，是近500年最寒冷的时期，如1627年6月临潭、临洮大雪，压折松树。1652年六月初三静宁州黑霜杀稼。1655年四月初四合水、环县、宁县、正宁、庆阳、天水、甘谷、靖水等县大雪平地数尺，树皆摧折，麦豆枯死。1656年9月11日庄浪雪花如翼，深数尺，树多摧折，连日未消。1686年春武威、永昌、民勤大雪连月。1969年6月19日静宁陨霜杀夏秋禾。1705年6月临洮陨霜杀禾。1720年8月甘谷、环县陨霜秋禾尽杀。在这个寒冷期中陕西省气候也异常寒冷。太湖、汉水、淮河曾4次结冰，洞庭湖也曾3次结冰，鄱阳湖结冰1次。这个寒冷期是最近500年最寒冷的时期。

④第二次温暖期。这次温暖期发生在1720～1830年，大约持续110年。根据史料记载，这次温暖期甘肃省共有27年冻害记载。关于表示气候温暖的记载也不少，如1783年11月镇原野花开。1784年10月永昌县杏树普遍开花。1817年11月桃树有花。1818年11月桃及探春俱有花。1822年11月民勤桃李重花。

⑤第三次寒冷期。这次寒冷期主要发生在1840～1890年。当时大雪和霜冻记载较多，气候寒冷。如1842年四月初八天水陨黑霜，临洮秋禾被霜。1848年八月癸已清水县大雪，禾尽枯，1863年九月初四灵台严霜，秋禾全秕。1868年十月初一庄浪大雪，深数尺，树枝压折。1884年六月十六夜岷县大雪，树枝多压断，六月廿五日临潭大雪，谷尽压，四月初八泾川大雨雪。1885年七月山丹县大雨雪，南山禾苗被灾。1886年临洮初伏大雪。这些史料记载表明当时气候比较寒冷。

⑥第三次温暖期。这次温暖期发生在1916～1945年，持续29年，甘肃史料中冷害记载减少，表明气温温暖的记载较多。如1906年十月安西、靖远桃李花、庆阳槐树花。1911年九月华亭草木重花。1915年九月华亭草重花。1916年十月初安西县桃杏同时开花、灿烂旬日。1922年秋康县桃李复华。1924年九月临泽果树开花。1945年九月初定西杏花有复开者。

（2）近500年旱涝变化

①近500年旱涝概况。根据《甘肃省近500年气候历史资料》中的旱涝等级序列分析，在近500年中旱年平均2.2年出现一次。全省范围内（占全省75%的地方）的旱年平均10.5年出现一次，涝年平均16年一次，这与群众中流传的“三年一小旱，十年一大旱”相似。

全省各地旱年频率在35%～41%之间（表3-36），尤以陇中旱年频率最高，这与甘肃省主要干旱区的分布一致。涝年频率在17%～26%之间。正常年频率为39%～42%，旱涝年多于正常年，旱年多于涝年。

各世纪旱涝年频率显著不同（表3-36）。15世纪70～90年代和16世纪是较干旱时期，干旱频率在40%～84%；涝年频率在0%～29%。17世纪陇中和陇东干旱频繁，陇南干旱较轻，其频率在39%～55%之间；涝年频率为15%～20%。18世纪全省气候比较正常，大多数地方旱年频率为27%～39%，涝年频率为17%～24%。19世纪是气候较湿润时期，旱年频率为20%～34%，涝年频率为18%～33%。20世纪以来是各区旱涝最繁盛时期，大多数地方旱年和涝年频率分别在40%～46%和29%～38%之间。

表3-36　甘肃各区近500年旱涝频率（%）

全省范围的持续性旱年在近500年中共有16次，持续2年的9次，3年和5年的各3次，最长的一次持续8年，出现在明朝崇祯年间的1634～1641年，是全国著名的大旱时段。全省范围的持续性涝年共3次，均未超过2年。河西旱年最长持续5年，出现在1959～1963年和1972～1976年；涝年最长也持续5年，出现在1899～1903年。陇中旱年最长持续10年，出现在1712～1721年；涝年最长持续4年，出现在1825～1828年。陇东旱年最长持续10年，出现在1631～1641年；涝年最长持续7年，出现在1534～1540年。陇南旱年最长持续7年，出现在1481～1487年；涝年最长持续5年，出现在1934～1938年，但是各地旱涝年仍以不连续出现的最多（表3-37）。

表3-37　甘肃各区连旱连涝次数

②近500年旱涝变化规律。为了直观地了解干旱范围，计算了全省历年干旱指数（Id），

式中n、n5分别是旱涝等级4级（偏旱）和5级（旱）的总站数，N为总站数，分子加1，分母加2，是为了保持资料短缺时计算结果的代表性。为反映全省范围的旱涝强度，又计算了历年各地旱涝等级

式中为历年各地旱涝等级值。当＜3时雨水偏多；≈3时，表明多雨或少雨的地方相近；＞3时雨水偏少。干旱指数和平均旱涝等级值互为补充，可较全面地反映旱涝范围和强度。

从图3-26看出，Id和曲线的变化趋势非常一致。干旱范围大的时段，干旱强度相应较强，范围小的时段，强度也较弱。在500年中可分为11个时段，其中6个时段Id和为正距平，5个时段为负距平，表明全省范围的旱涝有明显的阶段性变化。将Id＞0.41（表示全省50%以上地区旱）的时段定为全省干期；Id和≤0.41的时段定为湿期。同样在近500年中全省6个相对干期和5个相对湿期（表3-38）。平均干期长47年，湿期长48年。干期和湿期的Id分别在0.42～0.50和0.29～0.34之间，干湿期的Id有较显著的差异。全省范围内的旱年和连旱年分别有86%和91%出现在干期。

图3-26　全省干旱指数和平均旱涝等级距平21年滑动平均值图

表3-38　甘肃全省范围的干期和湿期

从图3-27中可以看出，各地旱涝也有明显的阶段性变化。由于不便计算各地干旱指数（Id），故将干旱频率＞30%的时段定为干期，≤30%的时段定为湿期（表3-39）。河西近300年有3个干期和2个湿期，平均长度分别为44年和85年，干湿期内干旱频率分别为39%～46%和12%～15%。陇中近500年有7个干期和6个湿期，平均长度分被为45年和34年，干湿期干旱频率分别为31%～50%和11%～26%。陇东有6个干期和6个湿期，平均长度分别为45年和42年，干旱频率分别为33%～55%和13%～29%。陇南有6个干期和5个湿期，平均长度分别为37年和60年，干旱频率分别为31%～50%和9%～25%。

图3-27　甘肃各地旱涝等级距平21年滑动平均值

表3-39　甘肃各区干期和湿期

周期分析表明，在近500年中全省干旱指数（Id）和平均旱涝等级序列主要有4年、8年、25年、30年、70年等显著周期。其中25年左右的周期长度接近于所谓的“海尔”周期，30年左右的周期长度接近于“布吕纳克”周期。河西主要有6年、31年左右，42年左右和55年等显著周期，其中6年周期与酒泉年降水量的周期长度相同。陇中主要有3年、9年、25年、73年等周期，其中3年、9年周期与陇中流传的“三年一小旱，十年一大旱”有相似之处。用年降水量分析表明3年周期是陇中最显著周期，说明3年周期是陇中的一个重要气候特征。陇东主要有4年、10年、30年、80年等周期。陇南主要有13年、29年、96年等周期，其中13年周期与天水、武都年降水量10年左右周期接近。