历史时期的全球气候变迁

文献记载气候状况可以追溯到传说中的尧、舜、禹时代。例如，

《淮南子·本经训》记述：

逮至尧之时，十日并出，焦禾稼，杀草木，而民无所食。

《孟子·滕文公》称：

当尧之时，天下犹未平，洪水横流，泛滥于天下，草木畅茂，禽兽繁殖，五谷不登，禽兽逼人。

当尧之时，水逆行，泛滥于中国，蛇龙居之，民无所定，下者为巢，上者为营窟。

《淮南子·本经训》记载：

舜之时，共工振滔洪水，以薄空桑^[4]。

《管子·揆度篇》进一步诠释：

共工之王，水处十之七，陆处十之三。

《路史》则记述：

共工氏，太昊之世国侯也，及太昊之末，乃恣睢而跋扈以乱天下，自谓水德为水纪，其称乱也，盖在冀土，故传有济冀州，而冀州平之说，是女娲代平共工之乱明矣。

《吕氏春秋·应同篇》道：

及禹之时，天先见草木秋冬不杀。禹曰：“木气胜，故其色尚青。”

《淮南子·齐俗训》载：

禹之时，天下大雨。禹令人民聚土积薪，择丘陵而处之。

《竹书纪年·帝尧陶唐氏》记述：

元年丙子，帝即位，居冀……十九年，命共工治河……六十一年，命崇伯鲧治河。六十九年，黜崇伯鲧……帝舜七十五年，司空禹治河。

《史记·夏本纪》记录：

禹乃遂与益。后稷奉帝命，命诸侯百姓兴人徒以傅土，行山表木，定高山大川。

这些记载，虽不无传说与神话色彩，但可以反映出尧、舜、禹时代（约公元前2297～前2095年，即距今4 000多年前）气温高（“十日并出”，“草木秋冬不杀”），降水量大（“洪水横流，泛滥于天下”，“振滔洪水”，“天下大雨”），动植物繁盛（“草木畅茂，禽兽繁殖”，“木气胜，故其色尚青”），出现海侵（“水逆行，泛滥于中国”，“水处十之七”）等，种种现象与我们在前几章提到的植物群、动物群以及其他自然现象反映早期气候温暖湿润是吻合的。

这种早期洪水的传说并不仅仅是中国独特现象，在世界其他地区，如印度、东南亚、东印度群岛、美拉尼西亚、波利尼西亚、新几内亚、澳大利亚、以及南美洲、北美洲、欧洲等地不少地方都有类似说法。由尤耳地方的冲积地层学表明，当地距今6 000年前是一个洪水层；在尼奈维为一泥浆和河沙层，说明与一次持久气候变化有关；基希与美索不达米亚及其他地方也有类似沉积物，表明距今4 000多年前曾有一段更为湿润时期［23］。冰后期，随着气温回升，冻雪消融，海面水位普遍升高，不仅淹没了沿海低地，而且在平坦流域较低地区提高了水位，造成外流河水逆流等现象。这不仅使中国沿海许多陆地淹没在水中，而且地中海东部和美索不达米亚等地也失去了许多沿海陆地。我国古代传说中的共工氏的许多故事随着海侵停止而结束^[5]，国外许多洪水传说也是谈到随后的海退而止。可见早期的暖湿气候是全球性的气候特点。

欧美历史时期的气候变迁过程约可分为5个阶段：

（1）距今约8 000年前：当时松属（Pinus）针叶林已在爱尔兰有分布，并在英格兰和丹麦大量生长，这些地方还出现了橡树^[6]。榛（Corylus）属的分布区扩展，遍及西欧（包括爱尔兰）以及德国，北达瑞典中部，已远远超出它现分布北界。在芬兰东北部29.0°E，66.0°N地方还见有海鼠李（Sea buckthorm）分布。说明当时温度回升，冬季变得温和，但也可能有一些干燥严寒冬季，夏季逐渐变得比现在还热［24］。

（2）距今8 000～5 000年：此时菩提树（Ficus religiosa）^[7]在丹麦森林中最为常见，榆属（Ulmus）和菩提林在英格兰（尤其是中部平原）、东安格里亚东南部以及德国等地植物群中所占比重为最高时期。橡树（Quercus palustris）为主的混交林分布最广，反映这是历史时期气候最温暖时代。在北美洲，特别是最北部，温度普遍高于冰后期其他时候。欧洲则出现了冰后期最温和冬季，阿尔卑斯山以北所有地区都比其前后各1 000年中更为湿润。

然而，距今约5 500年，欧洲冰川扩张，欧洲和北美东部一带的榆、常春藤（Hedera helix）^[8]和菩提等突然衰减，同时早期从事农业的人口有迁徙现象，都说明气候出现了一次下降阶段，而且出现变化较前几千年都要剧烈的派厄拉波动（Piora oscillation），使刚扩展到瑞士不久的云杉属（Picea）森林大都衰退，被稀疏的石南属（Erica）^[9]植物和高山草场所代替。在阿拉斯加，气候比以前冷而干燥，哥伦比亚和肯尼亚等近赤道一带地区也有类似情况，美国内华达州气候则向更湿润变化［25～27］。

（3）距今5 000～3 000年：欧洲在派厄拉波动（Piora oscillation）之后，森林面积又逐渐恢复了。山毛榉（Fagus sylvatica）^[10]在丹麦林木中所占比例增大；橡树、山毛榉、铁树（Hornbeam）^[11]、冷杉（Abies fabri）等遍布德国，云杉也增多；赤杨（Alnus japanica）、桤树（Alder）^[12]尤其是橡树在英格兰增多。泥炭中保存的橡树化石，主干可达27.5 m，可见它曾是很高大的。此时气候普遍恢复温暖，甚至在一些国家出现历史时期最暖阶段［28］，但也出现了明显的波动变化。

（4）距今3 000～1 500年：据阿拉斯加、智利等地测定，当时冰川向南推进，森林从原先较北地区和较高地方都向南、向下退缩了，表明世界气候有所下降。此时气温约比以往下降2℃［29，30］。

（5）距今1 500年至今：中世纪早期，气候经过一些冷暖波动变化，气温又有所回升，而且有变干趋势，海面有所升高。其后的三四百年中，气候又有些变冷，变湿。在公元800年前后再次急剧变暖，其高峰，格陵兰在公元900～1200年，欧洲在1100～1300年间。在这些时间内，各国气候几乎达到冰后期最暖时那样［28，31，32］。随后，各国气候又逐渐转冷。

从欧美历史时期气候变迁过程看，与中国的一致。

Tauber注意到北美和西欧约在同一时期曾普遍发生一些同样树种衰减现象，如在距今5 000年左右，中纬度带榆树分布曾发生环极性南退现象［33］。中国的榆树在历史时期也曾发生南退现象（见第二章与表3.1）。这主要是由于气候转冷，只是发生时间有早有晚，并不一致。

日本与中国同在太平洋西岸，仅一水之隔。两国都受到西伯利亚或蒙古强冷空气——寒潮侵袭，又都受来自热带太平洋暖流（黑潮）影响，形成冷暖气候。

日本历史气候学家研究认为，日本在距今约8 000年前是一个轻微低温时代，距今6 000～5 000年前转为温暖时期，绳文时代年平均气温上升2～3℃。其后，距今3 000年左右，气候又略趋寒冷。后来气温又有所回升，在奈良朝（公元710～784年）至平安朝（公元784～1192年）的公元794年，曾举行自奈良迁都往京都的奠都礼，规模宏大，可见平安朝时政治比较稳定，文化兴盛繁荣，这与宜人的气候条件也有一定关系。樱花开花记录、巨木年轮、诹访湖结冰等资料反映，日本在平安朝前期（公元800～900年）气候一直持续温暖；1100～1200年间，气候转趋寒冷；此后气候就明显地恶化了。江户中期（1750～1870年）至明治维新时期，曾发生过天明、天保及庆応—明治3次大饥荒［34］。这与中国同期气候变迁相似。

竺可桢研究认为，日本京都樱花开花以9世纪最早，12世纪最迟，这段时间中日两国气候变化一致；15～19世纪，日本诹访湖结冰记录与中国长江流域河湖结冰统计情况所显示的气候近于一致［22］。中国在11世纪中叶已转入相对寒冷时代，15世纪后半期更进入寒冷时代；日本京都樱花开花期推迟趋势与中国气候转冷趋势是吻合的；从樱花开花期中有提前记录，反映出那里气候冷暖也是有所波动。(www.xing528.com)

从纬度上看，日本诹访湖高居于36.0°N，中国长江流域河湖纬度都低于它（甚至有低7°～8°N者）。然而，诹访湖处日本本土中部地区，其东北有越后山脉，西北有飞弹山脉，从东北至西北一线还排列着那须岳、白根山、浅间山、穗高岳、白山等2 000～3 000 m高山，东南还有日本最高峰——富士山（3 776 m），形成诹访盆地。这样地形有利于避开或减弱寒潮侵袭；来自热带太平洋暖流（黑潮）环绕着日本群岛（除东北部海岸外），气候受海洋调节，形成较为温和湿润的海洋性季风气候，因此往往比中国大陆同纬度地区温和。例如，在诹访东部偏南的东京（约35.7°N）1月平均气温为3℃，远在其南的中国上海（约31.0°N）1月平均气温为2～3.5℃。长江流域河湖（包括淮河）则处于辽阔低平的华北平原和长江中下游平原一带，对寒潮侵袭几无有效的地形屏障（见图6.3）。

中日对照的具体地点虽纬度不尽一致，但两地气候状况相似，历史气候冷暖变迁也有共同的规律。

冰岛位于北极圈附近，现终年低温，最热月平均温度也不过10℃左右；较温和的岛南部，冬季温度也低于0℃；岛上冰川面积达13 000 km2。然而，历史上冰岛并非今日这般冰天雪地，银装素裹。Dicuil公元825年留下的记录称，当时冰岛周围并无冰封，即使在严冬和早春也是如此，往北一天的航程处才是冰冻海面。

“冰岛”，据说是因公元865年严寒，造成海水冻结，海冰填满了该岛西北部和所有北部峡湾而得名。但当时气候仍暖，瑞典和挪威人公元870～930年间不断来冰岛居住。公元800～1200年间，每百年中仅有1～2次严寒，海冰造成航行困难的记载，反映温暖的气候延续到13世纪［23，35］［22，34］。

冰岛气象局P．Bergthórsson利用1591年前冰岛西南岸不多的浮冰资料，结合近代渔业歉收年份和浮冰关系，以它们反映温度，绘制出了冰岛1 000年来温度变化曲线图。我们将同期中国（A）与冰岛（B）冷暖变迁曲线进行对照（图9.3）。显而易见，中国与冰岛在近1 000多年间出现气温上升幅度较大的都有5个阶段，气温下降幅度较大的也都有7个阶段，只是两地气温升降具体时间并不一致，但有对应关系。还可看到冰岛近1 000余年中气温变化大致是：公元900～1130年较暖，并且冷暖变化起伏较大；12世纪中叶开始转冷，并延续到1380年前后；1550～1850年更为寒冷；此后温度有所回升。中国转冷约在1050年，并延续到1450年左右，此后更为寒冷，后期气温有所回升。

挪威冰川学家根据地面升降结果，绘制的近10 000年来挪威雪线升降图，与中国历史时期冷暖变迁大体是一致的，但有先后参差之别［22］。我们注意到，挪威雪线下降到海拔1 550 m左右（相当中国温度0线）时，在10～11世纪，与欧洲“到13世纪才寒冷下来”［22］有出入，这大约是雪线高低虽与温度升降有密切关系，但还要考虑到降水量大小和降水时间等因素。

图9.3　历史时期中国（A）与冰岛（B）冷暖变迁对照

①图中（B）取自《饥馑的气候》［35］。
②冰岛的温度：点线为估计温度（15世纪早期因资料不足而省略），实线为温度表读数［36］；虚线表示近年北半球的温度变化［37～39］

欧洲葡萄（Vitis vinifera L.）园是指示历史时期气候的重要标志之一。早在气候尚温暖的公元4世纪，葡萄园广泛分布于英格兰中部、南部和东部地区，其北界约达到50.0°N。德国、法国等地葡萄园更分布在现代葡萄园以北500 km处。1100～1300年，葡萄生长仍良好［40］，说明气候较暖。1150年，英国格洛斯特（约52.0°N偏南）瓦烈和彼得伯罗（高于52.5°N）附近的桑尔奈依葡萄可在种植园中露天越冬，攀缘在杆子上，不需采用风障保护。

中欧葡萄园分布当时仍较现在偏北许多，1128～1437年，在德国北部（55.0°N），甚至纬度更高的挪威南部都有葡萄栽植。

15世纪中期，气温下降，摧毁了欧洲葡萄园。大部分葡萄品种只能耐-15℃以上低温，持久霜冻与低于-20℃的极端温度使葡萄绝迹。1709年后，法国某些地方栽植的葡萄再也没有重新恢复。直到20世纪20～50年代，气温有所回升，生长季比18世纪延长了2～3星期，葡萄才又在英格兰南部重新栽植。

英国气候学家H．Lamb和G．Manley等人以大量历史文献、孢粉组合分析、树木年轮等多种资料研究表明，最近1 000年中，最初4个世纪，西欧冬季是温暖的；约从1150年起，冬季气候似更温暖，并且持续到14世纪初，长达200多年。15世纪初，西欧气候转冷，特别是1430～1440年严冬，气温下降显著，不仅使欧洲葡萄种植业受到沉重打击，而且造成的灾难还涉及格陵兰和印度等地［23，41］。

将Manley绘制的近6 000年来英格兰温度曲线与同期中国温度曲线进行对照（图9.4），可以看出这两条曲线除了冷暖相位上有所差异之外，总的变化趋势是相同的。

图9.4　近6 000年来中国与英格兰气候对照

即使在欧洲现代小冰期阶段，其间亦有回暖现象，1650～1686年间曾有好几个十分炎热的夏季［34］。

1666年夏季，海峡两岸英、法两国炎热干燥，“在长久干燥之后，每件东西，甚至教堂的墓碑，都像是要烧起来似的。”9月初，大火蹂躏伦敦城达5日之久，毁掉了14 000座建筑，造成20多万人无家可归。当年法国北部葡萄收获日期也比17世纪和1 8世纪提早9天［34］。

18世纪出现过多次严冬。1709年，寒冷异常的严冬突降欧洲，法国和一些地区冻毙人数相当于一场大型战争中的伤亡。法国中部作物大部分被毁，飞禽走兽冻死不少，橡树（栎属）、格木、胡桃等纷纷枯萎。饥寒交迫的穷人揭竿而起。1739～1740年又是一个恐怖的冬天，尤其是在比利时。接着“没有春天，恶劣的天气延续到5月中，一个短暂、清冷和萧条的夏天使迟迟收不起来的小麦又被雨水糟踏掉了，葡萄和水果全让早霜弄毁了。”［34］

地处南部的法国、比利时等地尚遭此厄运，纬度较高的英国当时之惨景可以想见，上面所提到的欧洲一些葡萄园一度消失，正在这期间。

据G．Martell［42］，P．Bergthórsson［35］，F．L．Libbyc［43］研究成果而绘制的“历史时期北大西洋温度变化”（图9.5），显示了气候冷暖相间波动，反映西欧在13～14世纪转入寒冷阶段。

格陵兰岛绝大部分在北极圈内，现全岛84%以上地区被平均厚达1 500 m的冰层覆盖，是世界上仅次于南极的大陆冰川面积最大地区之一，也是北半球最寒冷、面积最大、最靠近北极的大陆。历史上它并非今天这般冰雪世界，而确实如其英语名称Greenland，是一块绿洲。10世纪迁居到那里的挪威移民，在那里生息、繁衍长达500年之久，如今永冻地带当年曾植物繁茂。W.Dansgarrd用18O同位素方法从格陵兰岛上Camp Century冰川块中获得数据，并将其编制成当地气温升降图［22］，显示到1200年左右，当地温度才有明显下降，并进入寒冷阶段。20世纪60年代末，冰岛连续4年冬季更为寒冷。1968年春，格陵兰与冰岛间数百千米宽的海域表面完全冻结成冰，北极熊可在冰上自由往来。这种极冰南侵现象，是气候寒冷的表现。

今天，加拿大约有一半土地覆盖着森林，80%以上是针叶林，历史上森林远远广于现今。1 000年前，森林生长在现已荒芜的冻土地带。在现代林带北部，北美洲从西向东伸展的1 800 km地带内有许多地区呈现出灰色土壤（有森林）和棕色土壤（没有生长过树木）相交替现象，可为佐证。在寒冷地区，冷暖是树木生长的关键之一，树轮宽窄对应着温度高低，显示约在公元1200年，气候转冷，使加拿大森林带向南推移［34］。

图9.5　历史时期北大西洋温度变化

（取自《饥馑的气候》［34］）

美国西部米尔河（Mill Creek）文化（公元900～1400年）的兴衰与气候变化有着密切关系。早期，这里繁荣兴盛。1100年前后，乔、灌木及以它们为生的鹿先于草本植物及以此为生的野牛消亡，说明气候变干，孢粉分析结果证实了这一点。长期干旱以及1271～1285年间一连串严重旱灾，使动植物和居民都遭受极大灾难。树木年轮和土壤侵蚀程度表明，在贯穿整个14世纪干旱之后，美国西部经历了长达几十年雨涝。威斯康星州北部孢粉分析也证明，“六百年前为冷和潮湿的条件，如此持续到一百年以前。”［35］H．Lamb据东欧冬季严寒许多指标做出北半球温度变化图（图9.6）。图中的a显示了米尔河冷暖变化过程，正是恶劣气候使米尔河一带成为废墟。将同期中国气候情况与北半球的进行对照，可以看到两地气候变化趋势是一致的，只是A转冷时间早于B（见图9.6）。

图9.6　历史时期中国（A）与北半球（B）冷暖变迁对照

图B取自《饥馑的气候》［34］；图中：a米尔河变冷；b．小冰期；c．20世纪初的变暖（大约从1950年已经出现了冷却）

美国加利福尼亚州坎皮托山区森林研究表明，约1500年以前，气候温暖；距今6 000～ 2 000年，夏季温度和降水可能有些增加。自那以后，该地区森林上限出现过3个急剧下降时段：公元前6000～前4000年，公元前1500年和1100～1500年；公元前1500年前后那次变化，显然主要是降水量骤减［23］。

修道院记事中记载了波兰与俄罗斯平原地区一些寒冷灾害。例如1215年，整个诺夫哥罗德周围地区早霜毁掉了收成，人们以松树皮充饥，甚至卖儿卖女以换取食物。1229年和1230年也是坏年景，（在）1230年，除基辅以外的整个俄罗斯发生了多起人吃人事件。从此以后，灾情似暂有缓解。14世纪，坏年景较少，也较轻些。但1309年和1332年灾荒较严重。1421～1423年是俄罗斯3个饥荒年，1436年、1438年、1466～1485年、1565年等都是灾年［44］。

公元800～1200年间，据推测，当时格陵兰年平均气温比现在高2～4℃，欧洲也比现在暖1℃左右［23］。当时正是中国唐宋时代，气温在前期仍较暖，但后期却已开始转冷了。

由上述世界各地历史时期气候变化趋势看，在亚洲，无论是中国的几处地区（见图9.2），还是日本；在北半球，无论是亚洲，还是北美洲、欧洲等地，虽然我们所了解的时间长短不一，但都呈现出由暖转冷的变化趋势。