揭秘中国近5000年气候变迁——竺可桢曲线

　　撰文 / 邵鹏程（国家气候中心）

　　一个简单的数学坐标、一条弯曲起伏的温度曲线，串起了中国近5000年的气候变化，这就是著名的竺可桢曲线。它将中国的历史气候演变与历史年代相对应，是最早对中国各个历史时期气候变迁的定量分析成果。

　　

　　知识链接 中国气象学奠基人竺可桢

　　竺可桢（1890年—1974年），中国近代气象学家、地理学家、教育家，中国近代地理学和气象学的奠基人。

　　他十分重视对于物候（指生物长期适应光照、降水、温度等条件的周期性变化，形成与此相适应的生长发育节律）的观察记录，直到1974年逝世的前一天，他依然在观察并记录物候和天气。

　　他从浩瀚的古籍典藏中寻找物候变迁的信息，创立了自成一派的研究气候变化规律的方法。他所绘制的神秘曲线被称为竺可桢曲线。

　　史海钩沉 古为今用

　　研究人员通过寻找古气候的“蛛丝马迹”，古为今用，可以掌握和揭示气候变化的规律。

　　

　　从20世纪20年代末开始，竺可桢用数十年时间，查阅了《礼记》《诗经》《左传》《吕氏春秋》《史记》《齐民要术》等大量的古籍、历史文献，相继发表了一系列探索历史气候演变规律的文章，将中国近5000年气温变化制成了一张清晰、简明的曲线图——竺可桢曲线。

　　1972年，竺可桢在《中国近五千年来气候变迁的初步研究》一文中提出：“在近五千年中的最初二千年，即从仰韶文化到安阳殷墟时代，年平均温度比现在高2摄氏度左右；在那以后，有1～2摄氏度的上下摆动；寒冷时期出现在公元前1000年（殷末周初）、公元400年（东晋）、公元1200年（南宋）和公元1700年（明末清初）时代；汉唐两代则是比较温暖的时期。”

　　几十年后，外国科学家通过研究格陵兰岛原始冰川样本中的含氧量，得到了格陵兰岛气温升降图，即格陵兰岛曲线。令人震惊的是，远隔万里的两项研究，得出的曲线竟然高度重合。

　　动植物与气候变化

　　竺可桢说过：“一个地方的气候变化，一定会影响植物和动物种类，只是植物结构比较脆弱，所以较难保存；但另一方面，植物不像动物能移动，因而作气候变化的标志或比动物化石更为有效。”

　　让我们从动植物的角度出发，来了解古代中国气候变化。

　　动物化石中的线索

　　现在，陕西省西安市属于温带大陆性季风气候，年平均气温为10.5摄氏度。而西安浐河东岸的半坡遗址（距今6700～6000年），却发掘出麞（zhāng）、竹鼠等亚热带动物骨骼化石。

　　河南省安阳市也属于温带大陆性季风气候，在这里发现的殷墟王陵遗址（距今3000多年），除了有水麞和竹鼠外，还有獏、象、水牛和野猪等动物骨骼化石。

　　

　　河南省简称“豫”，仿佛一个人牵了一头大象。这也印证了，在3000多年前，这种热带、亚热带典型的大型动物，曾在河南“常驻”。

　　由此可推断，在那段时期内，西安、河南的气候比现在要温暖、潮湿。

　　典籍里梅、竹的变迁史

　　梅树和竹子都是主要生长在亚热带的植物。周朝建立时，国都设在西安附近的镐京（位于黄河流域），当时，官方文件先记载于青铜器上，后写于竹简上，由此可以推测周朝初期的气候温暖，使得竹类能在黄河流域广泛生长。中国的许多汉字都以“竹”为头，可以想象当时竹类在人民日常生活中起到了显著的作用。

　　

　　在春秋时期，竹子和梅树成为了《左传》和《诗经》中的“常客”。在《诗经·秦风》中有“终南何有？有条有梅”的诗句，意为：终南山上有什么？有坚硬的山楸和艳丽的野梅。梅树的果实——梅子，作为像盐一样的调味品，走进百姓家中。终南山在陕西省西安市南部，现在那里无论是野生的还是人工种植的梅树都已经没有了。这说明春秋时期的气候比现在要温暖。

　　

　　汉代的司马迁在《史记·货殖传》中描写了当时作物的地理分布：“蜀汉江陵千树橘，陈夏千亩漆，齐鲁千亩桑麻，渭川千亩竹。”渭川是黄河最大的支流，汉代时期竹子曾在此处大量种植，由此也说明了当时气候的温暖。

　　而到了宋朝，诗人王安石（1021年—1086年）在《红梅》一诗中写道：“春半花才发，多应不奈寒。北人初未识，浑作杏花看。”意思是，初春梅花开放，不能忍耐寒冷，北方人没有见过梅花，还以为这是杏花。这也是当时气候寒冷的标志。

　　元朝初期（公元1268年—1292年），西安重新设立竹监司（当时管理竹园的机构），而这是气候转暖的结果。

　　研究古气候的科学方法

　　除了利用历史文献中关于气候变化的记载之外，还有许多研究古气候的方法。例如，生物学方法、地质学方法、冰川学方法以及矿物分析法。

　　生物学方法是指通过分析古生物化石来研究气候变迁。每种生物适宜生长的环境有所不同（例如，有些适宜在温暖潮湿的地方生长、有些适宜在干旱的地方生长），它们的生存范围、分布区域及其随时间的变化，可以作为古气候研究的极好证据。

　　地质学方法则是通过对不同地点和不同时期地层沉积相（沉积物的生成环境、生成条件和其特征的总和）变化的研究来推测沉积环境，并与现代的气候条件比较。例如，可以通过分析黄土中粉尘颗粒的大小，来确定当时的风速和气候干燥程度。

　　冰川学方法常用的冰芯具有保真性强（低温环境）、信息量大、分辨率高、时间尺度长的特点，堪称“无字的环境密码档案库”。其原理是根据同位素含量来推算古代温度。例如氧同位素分析法，氧-16比较轻，水中含量高说明气候寒冷；氧-18比较重，水中含量高说明气候温暖。

　　矿物分析法即通过对岩石、矿物的分析研究来确定古气候的变化。例如，如果地层中有煤层，就可推断当时气候湿润；如果有珊瑚化石，当时可能为热带海洋气候。

　　竺可桢曲线将中国历史长河中的朝代更替与气候变化巧妙地衔接起来，更加凸显出华夏文明的源远流长、连绵赓续。

　　本文综合整理自《知识就是力量》杂志，原标题《竺可桢曲线揭秘中国近5000年气候变迁》，作者邵鹏程，有删改，原创作品转载请注明来源。