中國近五千年來氣候變遷的初步研究：《天道與人文·二、古今氣候變遷考》4
竺可楨
論著選載
中國古代哲學家和文學家如沈括(1030—1094)、劉獻廷(1648—1695)對於中國歷史時期的氣候無常，早有懷疑。但他們拿不出很多實質性事實以資佐證，所以後人未曾多加注意。直到20世紀20年代，「五四」運動即反帝反封建運動之後，中國開始產生了一種新的革命精神，近代科學也受到推動和擴展，例如應用科學方法進行考古發掘，並根據發掘材料對古代歷史、地理、氣象等進行研究。殷墟甲骨文首先引起一些學者的注意，有人據此推斷在3000年前，黃河流域同今日長江流域一樣溫暖潮溼。近3000年來，中國氣候經歷了許多變動，但它同人類歷史社會的變化相比畢竟緩慢得多，有人不了解這一點，僅僅根據零星片斷的材料而誇大氣候變化的幅度和重要性，這是不對的。當時作者也曾根據雨量的變化去研究中國的氣候變化，由於雨量的變化往往受地域的影響，因此很難得出正確的結果。
20世紀初期，奧地利的漢恩(J．Hann)教授以為在人類歷史時期，世界氣候並無變動。這種唯心主義的論斷已被我國歷史記錄所否定，從下面的論述就可以知道。
在世界上，古氣候學這門學科好像到了20世紀60年代才引起地球物理科學家的注意。在60年代，曾舉行過三次古氣候學的世界會議。在這幾次會議上提出的文章，多半是關於地質時代的氣候，只有少數討論到歷史時代的氣候。無疑，這是由於在西方和東方國家中，在歷史時期缺乏天文學、氣象學和地球物理學現象的可靠記載。在這方面，只有我國的材料最豐富。在我國的許多古文獻中，有著颱風、洪水、旱災、冰凍等一系列自然災害的記載，以及太陽黑子、極光和彗星等不平常的現象的記錄。1955年，《天文學報》發表了《古新星新表》一文，文中包括18世紀以前的90個新星。這篇文章出版以後，極為世界上的天文學家所重視。1956年，中國科學院出版兩卷《中國地震資料年表》，包括公元前12世紀到1955年之間的1180次大地震。這一工作除了為我國的社會主義建設提供不可缺少的參考資料以外，中外地震學家都非常歡迎這兩卷書。
在中國的歷史文件中，有豐富的過去的氣象學和物候學的記載。除歷代官方史書記載外，很多地區的地理志(方志)以及個人日記和旅行報告都有記載，可惜都非常分散。本篇論文，只能就手邊的材料進行初步的分析，希望能夠把近5000年來氣候變化的主要趨勢寫出一個簡單扼要的輪廓。
根據手邊材料的性質，近5000年的時間可分為四個時期：一、考古時期。大約公元前3000年至前1100年，當時沒有文字記載(刻在甲骨上的例外)。二、物候時期。公元前1100年到公元1400年，當時有對於物候的文字記載，但無詳細的區域報告。三、方志時期。從公元1400年到1900年，在我國大半地區有當地寫的而時加修改的方志。四、儀器觀測時期。我國自1900年以來，開始有儀器觀測氣象記載，但局限於東部沿海區域。氣候因素的變遷極為複雜，必須選定一個因素作為指標。如雨量為氣候的重要因素，但不適合於做度量氣候變遷的指標。原因是在東亞季風區域內，雨量的變動常趨極端，非旱即澇；再則鄰近兩地雨量可以大不相同。相反地，溫度的變遷微小，雖攝氏一度之差，亦可精密量出，在冬、春季節即能影響農作物的生長。而且冬季溫度因受北面西伯利亞高氣壓的控制，使我國東部沿海地區溫度升降比較統一，所以本文以冬季溫度的升降作為我國氣候變動的唯一指標。
40或50年前，歐美大多數正統氣候學家相信，氣候在歷史時代是穩定的。根據當時奧地利的漢恩的意見，如果有一個地方做了30年的溫度記載或40年的降雨記載，我們就能給那個地方建立起一個標準。這個標準能夠代表歷史上過去和將來若干世紀的溫度和雨量。這種見解，已為世界近數十年來收集的氣象資料所否定。在我國，古代作家如《夢溪筆談》的作者沈括、《農丹》的作者張標和《廣陽雜記》的作者劉獻廷，均懷疑歷史時代氣候的恆定性，且提出各朝代氣候變異的事例，記載於上述書籍中。對於中國氣候的發展史，中國的文獻是一個寶庫，我們應當好好地加以研究。
本文對我國近5000年來的氣候史的初步研究，可導致下列初步結論：(1)在近5000年中的最初2000年，即從仰韶文化到安陽殷墟，大部分時間的年平均溫度高於現在2℃左右。1月溫度大約比現在高3℃—5℃，其間上下波動，目前限於材料，無法探討。(2)在那以後，有一系列的上下擺動，其最低溫度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年，擺動範圍為1℃—2℃。(3)在每一個400年至800年的期間裡，可以分出50年至100年為周期的小循環，溫度範圍是0.5℃—1℃。(4)上述循環中，任何最冷的時期，似乎都是從東亞太平洋海岸開始，寒冷波動向西傳布到歐洲和非洲的大西洋海岸，同時也有從北向南趨勢。
我國氣候在歷史時代的波動與世界其他區域比較，可以明顯看出，氣候的波動是全世界性的，雖然最冷年和最暖年可以在不同的年代，但彼此是先後呼應的。關於歐洲歷史上的氣候變遷，英國布魯克斯(C．P．E．Brooks)是20世紀前半期最有成績的作者。我們把他所制的公元3世紀以來歐洲溫度升降圖與中國同期溫度變遷圖作一對照就可以看出，兩地溫度波瀾起伏是有聯繫的。在同一波瀾起伏中，歐洲的波動往往落在中國之後。如12世紀是中國近代歷史上最寒冷的一個時期，但是在歐洲，12世紀卻是一個溫暖時期，到13世紀才寒冷下來。如17世紀的寒冷，中國也比歐洲早了50年。歐洲和中國氣候息息相關是有理由的。因為這兩個區域的寒冷冬天，都受西伯利亞高氣壓的控制。如西伯利亞的高氣壓向東擴展，中國北部西北風強，則中國嚴寒而歐洲溫暖。相反，如西伯利亞高氣壓傾向歐洲，歐洲東北風強，則北歐受災而中國溫和。只有當西伯利亞高壓足以控制全部歐亞時，兩方就要同時出現嚴寒。
挪威的冰川學家曾根據地面升降的結果，做出近10000年來挪威的雪線升降圖。雪線的升降與一地的溫度有密切關係。一時代氣候溫暖則雪線上升，時代轉寒，雪線下降。以我國5000年來氣溫升降與挪威的雪線高低相比(圖)，大體是一致的，但有先後參差之別。圖中溫度0線是現今的溫度水平，在殷、周、漢、唐時代，溫度高於現代；唐代以後，溫度低於現代。挪威雪線也有這種趨勢。但在戰國時期，公元前400年，出現一個寒期為中國所無。尚有一點須指出，即雪線高低雖與溫度有密切關係，但還要看雨量的多少和雨量季節的分配，所以不能把雪線上下的曲線完全用來代表溫度的升降。①
①原文有「10000年來挪威的雪線高度與5000年來中國溫度變遷圖」，此處略去——編者。
最近丹麥首都哥本哈根大學物理研究所丹斯加德(W．Dansgaard)教授，在格陵蘭島上CampCentury地方的冰川塊中，以180的同位素方法研究結冰時的氣溫。結果是：結冰時氣溫高時，18O同位素就增加，氣溫增加1℃，δ(18O)‰就增加0.69‰。茲將丹斯加德所制近1700年來格陵蘭島氣溫升降圖與本文中用物候所測得的同時間中國氣溫圖作一比較，①
①原文有「1700年來世界溫度波動趨勢圖」，此處略去——編者。
從三國到六朝時期的低溫，唐代的高溫到南宋、清初的兩次驟寒，兩地都是一致的，只是時間上稍有參差。如12世紀初期格陵蘭島尚有高溫，而中國南宋嚴寒時期已開始。但相差也不過三四十年，格陵蘭島溫度就迅速下降至平均以下。若以歐洲相比，則歐洲在12、13世紀天氣非常溫暖，與中國和格陵蘭島均不相同。若追溯到3000年以前，中國《竹書紀年》中所記載的寒冷，在歐洲沒有發現，到戰國時期，歐洲才冷了下來。但在詹森(S．G．Johnsen)和丹斯加德的圖表中就可以看出，①距今3000年前格陵蘭島曾經一次300年的寒冷時期，與《竹書紀年》的記錄相呼應。到距今2500年到2000年間，即在我國戰國、秦、漢間，格陵蘭島卻與中國一樣有溫和的氣候。凡此均說明格陵蘭島古代氣候變遷與中國是一致的，而與西歐則不相同。格陵蘭島與中國相距2萬餘公裡，而古代氣候變動如出一轍，足以說明這種變動是全球性的。作者認為這是由於格陵蘭島和我國緯度高低不同，但都處在大陸的東緣，雖面臨海洋，仍然是大陸性氣候，與西歐的海洋性氣候所受大氣環流影響不相同。加拿大地質調查所在東部安大略省(北緯50°、西經90°)地方用古代土壤中所遺留的孢子花粉研究，得出的結果，也是距今3000年至2500年前有一次寒冷時期；但嗣後又轉暖的情況，與中國和格陵蘭島相似。我國涂長望曾研究「中國氣溫與同時世界浪動之相關係數」，得出結論：中國冬季(12月至2月)溫度與北大西洋浪動的相關係數是正的，雖是指數不大，換言之，即中國冬季溫度與北美洲大西洋岸冬季溫度有類似的變化。總之，地球上氣候大的變動是受太陽輻射所控制的，所以，如冰川時期的寒冷是全世界一律的。但氣候上小的變動，如年溫1℃—2℃的變動，則受大氣環流所左右，大陸氣候與海洋氣候作用不同，在此即可發生影響。
①表略——編者。
本文主要用物候方法來揣測古氣候的變遷。物候是最古老的一種氣候標誌；用18O和16O的比例來測定古代冰和水的古氣溫是1947年W．D．Urry的新發現，而兩種方法得出的結果競能大體符合，也證明了用古史書所載物候材料來做古氣候研究是一個有效的方法。我們若能掌握過去氣候變動的規律，則對於將來氣候的長期預報必能有所補益。本文只是初步探討，對於古氣候說明的問題無幾，而所引起的問題卻不少。我們若能貫徹「古為今用」的方針，充分利用我國豐富的古代物候、考古資料，從古代氣候研究中作出周期性的長期預報，只要努力去做，是可以得出結果的。（*本文原載於《考古學報》1972年第1期。此處根據作者修改後的刊本，節錄「前言」與「結論」，有刪節。）
作者簡介：
竺可楨，氣象學家、地理學家、教育家。中國近代地理學和氣象學的奠基者。領導創建了我國第一個氣象研究所和首批氣象臺站，並在颱風、季風、氣候變遷、農業氣候、物候、自然區劃等方面有開拓性的研究。創建了我國第一個地學系，成為當時培養地學英才的搖籃。以求實精神領導浙江大學工作，培育了多方面的人才。長期領導中國科學院工作，積極倡導並組織和參加中國地學、生物學、天文學、自然資源綜合考察及自然科學史研究等多方面工作，主編了《中國自然區劃》、《中國自然地理》等叢書，是我國地理學和氣象學界的一代宗師。