“錦江近西煙水綠，新雨山頭荔枝熟。”唐代詩人張籍的詩表明當時四川地區(qū)有荔枝分布。然而在現(xiàn)代人的認知中，荔枝的生長區(qū)多位于南嶺以南，很多人對楊貴妃能吃到荔枝表示懷疑。歷史時期的氣候并非一成不變，氣候的波動變化也對文明演變產(chǎn)生了重要影響。

20世紀70年代，著名學者竺可楨根據(jù)歷史文獻記載首次重建了我國過去5000年的溫度變化。不久前，科學家利用現(xiàn)代地學研究手段，定量重建了我國北方過去5000年以來高分辨率的暖季(4月至10月)溫度變化序列。此外，綜合重建的暖季溫度與同區(qū)域公海孢粉量化的降水數(shù)據(jù)，為我國過去5000年文明歷史提供了更加完整的定量氣候背景。我們約請研究團隊成員撰文向讀者介紹相關(guān)情況。

1.竺可楨開啟氣候變化與朝代演替研究先河

中國是世界上歷史最悠久的文明古國之一，過去五千年的歷史長河中，見證了很多次的文明一統(tǒng)與分裂割據(jù)、和平穩(wěn)定與戰(zhàn)亂動蕩，王朝更迭、北方少數(shù)民族南遷、農(nóng)民起義等司空見慣。究其原因，不少學者都將氣候變化作為重要的影響因素之一。作為傳統(tǒng)的農(nóng)耕文明社會，中國古代文明深受氣候變化的影響，氣候深刻影響著作物農(nóng)時與物候現(xiàn)象，古人靠天吃飯，一場自然災害即能引起饑荒，進而發(fā)展成社會的不安定因素，造成社會動蕩。

古人已隱約發(fā)現(xiàn)歷史時期氣候存在反復無常的變化，早在北宋時期沈括就已根據(jù)地層中出露的竹類化石判斷該地曾經(jīng)有過濕熱的氣候，但是由于缺乏詳細的氣象觀測資料，以致難以進行科學分析。

20世紀70年代，竺可楨先生根據(jù)歷史文獻和考古發(fā)掘材料對中國五千年來氣候變化進行了初步探究，將五千年來氣候變化與歷史朝代年代對應，開啟了氣候變化與朝代演替研究的先河。

自此，學界出現(xiàn)了許多關(guān)于氣候變化影響中國歷史進程的研究，探討氣候變化對朝代演替和社會動蕩的影響機制。但是在進行氣候重建時，由于缺乏合適的氣候代用指標，特別是溫度代用指標，導致古氣候重建結(jié)果分辨率較低且多以定性記錄為主。歷史時期氣候研究中通常采用樹輪和歷史文獻資料進行氣候重建，但是由于材料和技術(shù)限制，只能追溯過去2000年以來的氣候變化，長期的氣候變化趨勢難以較好重現(xiàn)。因此，中國古代文明核心區(qū)的高精度、長時間尺度的氣候變化記錄較為缺乏，一些研究不得不使用大區(qū)域甚至半球尺度的氣候變化數(shù)據(jù)分析歷史氣候變化與我國文明演化的關(guān)系，造成在部分關(guān)鍵問題上出現(xiàn)爭議，限制了對這一領域研究的深入理解。

因此，在中華古文明的核心地帶，獲取更長時間尺度、更高分辨率、定量的氣候變化信息至關(guān)重要。溫度和降水是衡量氣候的兩個主要因子，通過地質(zhì)載體中石筍氧同位素、孢粉等指標，已在我國北方地區(qū)獲得了較為可靠的陸地古降水記錄，而定量的古溫度重建卻相對稀少，且往往只覆蓋過去一兩千年，因而選擇合適的指標重建過去五千年來的溫度變化就成為了關(guān)鍵問題。

2.微生物分子化石為古溫度重建提供新思考

由于歷史時期的氣候記錄缺乏器測資料，需要借助地質(zhì)載體中保存的信息，作為古溫度計進行反推。所以，如何從地質(zhì)載體中分離出能夠記錄氣候信息的指標、選取什么樣的指標、這些指標包含怎樣的氣候意義，就成為了古氣候研究人員思考的問題。陸地上地表過程變化多端，進行古氣候重建本身相對困難，因而我們所熟知的全球溫度變化曲線主要來自于冰芯、深海沉積物和樹輪的記錄。然而我國古代以陸權(quán)為重，是傳統(tǒng)的農(nóng)耕文明社會，陸地上的沉積記錄才能更好地反映我國歷史氣候變化。隨著新技術(shù)的發(fā)展，微生物分子化石的研究蓬勃發(fā)展，其中的一類化合物能夠作為古溫度計應用于古氣候研究中，為古溫度重建提供了新的思考。

支鏈甘油二烷基甘油四醚酯(brGDGTs)是細菌細胞膜的組成部分，微生物活體死亡后，細胞膜中的brGDGTs等大分子能在地質(zhì)體中長期保留下來，并保留當時的氣候信息。其分子結(jié)構(gòu)中具有4到6個甲基和0到2個環(huán)戊烷，在氣候發(fā)生變化時，如同人天冷需要加衣、天熱需要減衣一樣，寒冷的氣候條件下細菌傾向于合成更多的甲基，而溫暖的環(huán)境下合成的甲基數(shù)量減少。據(jù)此，可以通過brGDGTs結(jié)構(gòu)中的甲基個數(shù)推斷當時的溫度信息。

黃土高原是中國古代文明的核心區(qū)，無論是史前時期的大地灣文化、老官臺文化、仰韶文化，還是自夏以來的眾多王朝，黃土高原地區(qū)都是其生存繁衍、發(fā)展農(nóng)耕的重要區(qū)域?？梢哉f，黃土高原地區(qū)是了解我國歷史發(fā)展進程的一面鏡子。

為獲取我國過去五千年來高分辨率的溫度變化記錄，中科院青藏高原研究所陳發(fā)虎院士、南京大學趙成教授以及中科院南京地理與湖泊研究所、蘭州大學等科研機構(gòu)組成的聯(lián)合團隊，選取了靠近中華文明核心區(qū)——黃土高原地區(qū)六盤山北聯(lián)池的沉積物樣品，借助brGDGTs指標，定量重建了過去五千年來中國北方30年分辨率的暖季(4月至10月)溫度變化，同時結(jié)合山西公海沉積物的孢粉重建的降水記錄，獲得了我國北方地區(qū)五千年以來完整的氣候演變歷程。

3.過去五千年我國北方不斷變冷變干

從重建的溫度與降水結(jié)果來看，過去五千年間，我國北方地區(qū)經(jīng)歷了復雜的氣候波動變化。在長期趨勢上，溫度逐漸變冷，大約前3000年下降緩慢，降幅僅為0.5℃，之后的2000年下降幅度增加，降幅高達4℃;降水逐漸減少，大約前2000年降水量相對較高，約為500mm，之后的3000年快速下降，降幅超過150mm。

整體而言，過去五千年以來，我國北方地區(qū)的氣候呈不斷變冷、變干的大趨勢，這主要與太陽輻射變化有關(guān)。由于太陽輻射能量的周期性變化，在過去五千年以來持續(xù)下降，一方面到達地面的熱量減少，地表氣溫隨之下降;另一方面由于海洋與陸地比熱容的差異，海陸熱力差異降低，我國北方季風降水也隨之減少。另外，過去2000年以來的快速冷干現(xiàn)象還可能與太陽活動、局部火山活動等因素有關(guān)。并且，這一時段內(nèi)區(qū)域植被中木本植物逐漸減少，導致地表反射率上升，也可能增加了氣候變冷干的速度。

除此之外，在氣候整體呈冷干趨勢的背景下，我國北方地區(qū)還經(jīng)歷了四次顯著的降溫事件和兩次顯著的干旱事件，具體表現(xiàn)為在大約一百年間溫度突然下降約2-3℃，年均降水量突然減少100mm。這幾次冷或干事件的發(fā)生可能與Bond事件有關(guān)。Bond事件是由美國學者Bond等人提出的全新世氣候變化中的異常冷事件，最初發(fā)現(xiàn)于北大西洋，研究者在深海沉積物中發(fā)現(xiàn)多起浮冰碎屑沉積，認為其代表了氣候變化過程中幾次氣候異常變冷的現(xiàn)象。本研究中的四次降溫事件和兩次干旱事件發(fā)生的時間均與之相符。

過去五千年以來我國北方地區(qū)的溫度和降水變化并不完全耦合，雖然都因為太陽輻射量減小而表現(xiàn)出整體下降的趨勢，但是具體的變化存在不一致性，比如溫度下降過程中共出現(xiàn)了四次變冷事件而降水變化過程中僅有兩次干旱事件，這可能因為降水的變化還受到其他多種因素如東亞夏季風的強弱變化、赤道太平洋副熱帶高壓、熱帶輻合帶的位置以及區(qū)域地形等因素的影響，反映出氣候系統(tǒng)的復雜性。

4.揭示高精度的五千年氣候變化史

研究人員將氣候重建的結(jié)果與中國古代歷史按照年代相對應，將氣候變化背景與歷史朝代相結(jié)合，構(gòu)建出高精度的五千年氣候變化歷史。

從上古三皇五帝時期開始，我國北方整體上處于溫暖濕潤的氣候環(huán)境，當時的環(huán)境條件相對優(yōu)越，早期農(nóng)業(yè)種植已經(jīng)萌芽，部族生活相對穩(wěn)定。夏的建立標志著我國世襲王朝的開始，作為從原始社會向氏族封建邦國的過渡，夏的建立借助了氣候環(huán)境變化的契機。上古氏族部落晚期，出現(xiàn)了一次氣候異常變冷的事件，其后黃河中下游一帶還發(fā)生了一次罕見的大洪水，也就有了大禹治水的典故。夏朝(約公元前2070年-前1600年)建立后乃至殷商時期(約公元前1600年-前1046年)，北方文明核心區(qū)氣候一直溫暖濕潤，雖然偶爾會存在一些波動，但是總體上氣候條件相對適宜。

周朝(公元前1046年-前256年)前期氣候溫暖，但是不久后又一次受到快速變冷事件的影響，氣候惡化，公元前770年左右平均溫度下降幅度達到2℃，在這一氣候條件的影響下，西周(公元前1046年-前771年)后期社會動蕩、王室沒落，雖然平王東遷建立東周(公元前770年-前256年)，但是周王室的勢力已日漸衰落，諸侯割據(jù)、戰(zhàn)亂頻發(fā)。

秦(公元前221年-前206年)、漢(公元前206年-公元220年)時期是我國歷史上第一次達到封建社會繁盛的階段，此時氣候溫暖濕潤，盡管降水呈現(xiàn)出明顯的減少趨勢，北方少數(shù)民族邊界地區(qū)戰(zhàn)亂不斷，但是中原核心區(qū)的氣候條件適宜，漢武帝時期更是達到了空前的繁榮盛世局面。

魏晉南北朝時期(公元220年-589年)是繼春秋戰(zhàn)國之后又一次亂世，在氣候變化上的表現(xiàn)為平均溫度下降約1℃，而降水的變化則不明顯。受此影響，這一階段是我國歷史上政權(quán)更迭最頻繁的時期，戰(zhàn)爭連綿不斷，北方少數(shù)民族大舉南下，促進了民族大融合。之后隋朝(公元581年-618年)一統(tǒng)，前期氣候溫暖濕潤，但隋末時氣候趨于冷干。

唐朝(公元618年-907年)時期的氣候狀態(tài)相對復雜，暖季時的溫度偏低、降水適中，冬季的溫度則相對偏高、降水也偏多，這樣的氣候條件推動了當時的農(nóng)業(yè)發(fā)展與社會經(jīng)濟繁榮，達到了我國封建社會最鼎盛的時期。公元750年左右，盛唐之后氣候快速轉(zhuǎn)冷，降溫幅度跌破2℃，與之相伴的是明顯的干旱化，安史之亂的發(fā)生使得唐朝盛世轟然倒塌。

唐滅亡進入五代十國時期(公元907年-979年)，北方經(jīng)歷了長達70余年寒冷干燥的氣候條件。宋朝(公元960年-1279年)氣候狀況稍微好轉(zhuǎn)，相對溫暖濕潤的氣候條件為宋朝的繁華奠定了基礎。宋之后，元朝(公元 1206年-1368年)與清朝(公元1644年-1911年)又是歷史上的兩個大冷期，并且都為少數(shù)民族所統(tǒng)治 ，其 間 的 明 朝(公 元 1368年-1644年)則有著較為溫暖濕潤的氣候。由此可以發(fā)現(xiàn)，在我國五千年的歷史長河中，氣候變化可能扮演著十分重要的角色，深刻影響了我國古代社會文明的發(fā)展。

延伸閱讀

要避免落入“地理環(huán)境決定論”陷阱

竺可楨先生憑著對科學的熱愛和極高的素養(yǎng)，在20世紀70年代極其困難的條件下，根據(jù)考古資料、物候記載以及文獻資料記載，為我國五千年的氣候變化作出了初步結(jié)論，將氣候與歷史進程相結(jié)合，昭顯出氣候?qū)θ祟惏l(fā)展的重要意義，為我國歷史氣候變化研究奠定了基石。隨著時代的發(fā)展，歷史氣候研究的方法、技術(shù)不斷發(fā)展，氣候重建的精度提高，因此在一些具體階段中所得的結(jié)論與竺可楨先生當年的結(jié)論有些許出入，譬如唐朝時期的氣候溫和主要與冬季溫度偏高有關(guān)，暖季時的溫度卻是相對偏低的。

盡管氣候變化對歷史發(fā)展有重要影響，但是氣候變化并不是文明發(fā)展的決定因素，在探討氣候變化與朝代演替的關(guān)系時，要看到氣候變化只是其中一個輔助因素，必須避免落入“地理環(huán)境決定論”的陷阱。

標簽： 氣候 變化 文明 演變