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足不出戶,領略過去幾千年的氣候變化

足不出戶,領略過去幾千年的氣候變化


各王朝風譎雲詭、英雄輩出,讓人總有想去一展身手的衝動。假設我們真的發明了可以遊走在四維甚至更高維度空間的機器,超光速穿越到過去也就成為了可能。

最樸質的問題之一是,過去有多冷(暖)

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另一種辦法是,找到一個時空扭曲的蟲洞,鑽過去,穿越成就馬上get。

現代人利用系統性儀器觀測天氣-氣候的歷史不超過三百年。你一定有疑問,更早的氣候變化是如何被古氣候學家知曉的。

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深海沉積物、冰芯和黃土被視為古氣候研究最有力的三大載體

且不提時間跨度在萬年甚至百萬年的氣候變化。和我們最為息息相關的,自然是中華上下五千年裡,我們祖先到底經歷了怎樣的冷暖乾溼變化。要解決這一問題,必須要先知道,我們能從哪些資訊中獲得這種變化。

有人說,我們中華文明有很多的文字記錄,可以用來恢復過去的氣候麼?答案是肯定的。

我國古代是傳統的農業社會。“王以民為天,民以食為天”。自然,要想民眾過得舒心不造反,保證糧食的好收成是極其重要的。而收成好的前提是一年的風調雨順,因此,歷朝歷代帝王對氣候天象格外重視。

在距今約三千年前的殷墟甲骨文卜辭上,風、雪、雹、雨、霾等和四季的記載已經出現。據張德二《中國三千年氣象記錄總集》中的統計,殷墟出土的甲骨文中,共有345例與天氣氣候相關。

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王賓仲丁刻辭 圖源:國家博物館

劃線內容為“出虹自北引於河”,意思是雨後彩虹從北邊天上出現,把頭伸到河裡“飲水”。殷人認為這是不吉之兆。

再如,一些流傳在世的文獻古籍也在隻言片語中記錄了珍貴的物候資訊。

《爾雅》中以“地氣之發,天不應曰霧”、“風而雨土為霾”、“甘雨時降,萬物以嘉,謂之醴泉”、“雨霓為霄雪”等解釋霧霾、風雨、雪霜天氣;

《春秋》中記載,當冬日天空中出現“天上同雲”時,預示著要“雨雪雰雰”;當夏季“有渰萋萋”(烏雲展布)時,則將 “興雨祁祁”,一場大雨避免不了。

《詩經》中以 “天將陰雨,鸛鳴於至”寫雨來襲之前鳥鳴的物候現象;以“春日載陽,有鳴倉庚;女執懿筐,遵彼微行,愛求柔桑”指示農事活動——利用黃鶯叫指示採桑活動的時機。

更晚時期,《夢溪筆談》也有解釋彩虹原理的部分:“虹乃雨中日影也,日照雨則有之”;

再如蘇洵《辨姦論》中也有預報風雨的記載:“月暈而風,楚潤而雨。”

如此種種經驗預報,在某種程度上,已經是“大資料”之下的成熟經驗了。

什麼是物候

春去秋來,霜降大雪,燕子南遷,河開河凍,莊稼發芽,葉落歸根等等,在每年的特定時間發生,就是物候。用書面一點的語言說,物候是生物因為長期適應光照、降水、溫度等條件而發生的週期性變化,形成與這種生長條件相適應的生長髮育節律。

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一些物候現象 圖源:圖蟲創意

還有我們熟知的農諺,也是萬千先民在農業生產實踐中、因“靠天吃飯”而總結出的各種經驗。

有些和農業生產息息相關,比如“窮人不聽富人哄,閻王刺開花撒谷種”,說的是閻王刺開花時水稻就可以播種;

還有一些則提醒人們注意天冷添衣,天熱更衣。“紅雲變黑雲,必有大雨淋”、“天上跑臺雲,地上雨淋淋”說的是大雨的前兆;“雞在高處鳴,雨止天要晴”、“朝霞雨,晚霞晴”講述的是雨後何時放晴等等。

國家也設定了觀察“天象”的官員為農業服務。東漢著書的《後漢書·百官志二》記載了太史令和其下屬的明臺丞和靈臺丞在記錄天氣、天象、國家歷史方面的職責:

“太史令一人,六百石。本注曰:掌天時、星曆。凡歲將終,奏新年曆。凡國祭祀、喪、娶之事,掌奏良日及時節禁忌。凡國有瑞應、災異,掌記之。”“堂及靈臺丞一人,二百石。本注曰:二丞,掌守明堂、靈臺。靈臺掌候日月星氣,皆屬太史。”

到後來,太史逐漸演變為只主持占候和推算曆法,在明、清二朝有了我們熟知的名字——欽天監。(熱知識:司馬遷、張衡、班固等人生前都曾任太史令)

根據這些史料文獻的記載,竺可楨先生繪製了過去5000年的溫度變化概圖,和世界氣候變化格局類似(如下圖),呈週期性的冷暖波動變化。



由於戰亂、對偏遠地區的不重視等,文獻史料並不是全面的,還需結合其他的氣候載體進行分析,才能獲得更加連續的氣候變化曲線。

一些被發現於古代遺址中的遺蹟遺骸在某種程度上也能說明問題。

在今浙江餘姚發現的河姆渡文化中,出土了中國最早的象牙雕刻。我們知道,大象一般生活在炎熱潮溼的熱帶-亞熱帶環境中,比如雲南西雙版納地區。河姆渡人不可能千里迢迢只為象牙,合理的解釋便是:當時大象群曾在長江中下游地區生存。換言之,當時的氣候條件比現在更熱。

再如,半坡遺址中出土了獐、竹鼠等亞熱帶動物的骨骼、河南安陽殷墟中出土的象、貘、水牛、獐等,都是對當時氣候暖於目前很好的印證。



中國歷史 七年級上冊對半坡文化的描述

遺址、湖泊、海洋、古土壤中存在的孢粉(孢子和花粉)、植矽體也能定性-半定量地確定某段時間內的氣候變化。

其原理是,氣候的變化勢必導致主要作物的變化。Xu等人(2013)對東海沖繩海槽DG9603鑽孔的孢粉進行分析後發現,陸地氣候在距今約1.5萬年前突然升溫,在距今約1.29~1.15萬年期間短期降溫,但海洋變暖超前陸地氣候變暖約3~4千年,以此說明海陸氣候變化的不同時性;Zhang等人(2020)對廣東湛江湖光巖瑪珥湖6萬年以來的植矽體和孢粉研究揭示出過去七次千年級的乾旱事件,等等。



湖光巖瑪珥湖6萬年來主要植矽體和花粉型別百分含量



一些植矽體圖片(Yang, 2012)

值得注意的是,植物也在不斷地適應新環境,當下植物偏愛的生長條件並不一定代表其過去的口味。因此,找到其他佐證也相當重要。

比如我們身邊的大樹。

樹木橫截面上一層一層、深淺相間的同心圓環,是樹木一年年生長的印記。這種年輪可以高效詳實地記錄樹木生長期間每年的降水、氣溫,甚至是森林火災。很神奇是不是?

以溫帶地區樹木的生長為例,他的原理在於,樹木在春季開始生長,木質細胞壁薄,排列鬆散,肉眼看上去顏色偏淺;而夏季以後,木質細胞壁變厚,細胞體積變小,纖維較多的情況下,顏色自然變深了。等到秋季結束便停止生長,這樣就形成了內淺外深的一圈年輪。

如果一年高溫多雨、氣候潮溼,年輪相對較粗;如果深色層越厚,則說明冷季更長等等。透過測量年輪深淺層的厚度和顏色比較,區域的乾溼冷暖情況便一目瞭然。



工人在鑽取樹輪樣品



樹輪 圖源:圖蟲創意

要想找到囊括幾百年甚至千年以上氣候資訊的樹輪,可不是那麼好找。

目前有兩個辦法,第一是透過鑽取古代陵墓中的木質棺槨的年輪資訊,獲得精確的古氣候資訊;第二種是,透過林業部門獲得樹齡在百年以上樹木群的地域範圍,在野外實地勘察獲得。(都不容易啊)



江蘇連雲港市博物館雙龍漢墓出土棺槨復原場景

年紋層對獲取高解析度千年氣候變化有極好的幫助。除了樹輪,冰芯、湖泊、珊瑚、石筍等都含有年紋層。和樹輪記錄古氣候的原理類似,明暗交錯形成的年紋層記錄了一年年的變化記錄。透過儀器測試和數學方法提取其中的資訊,即可獲得我們想要的氣候變化資訊。



有年紋層的氣候載體(Ruddiman, 2007)

圖注:與樹木年輪相比,冰芯記錄的資訊量更多。冰芯中的氣泡更是儲存了當時的大氣情況。分析冰芯中滯留氣泡的大氣化學成分,即可測得其二氧化碳、甲烷等氣體的含量。獲取冰芯並不容易:一根冰芯的獲取需要若干年的時間、流動的冰層也不能囊括在鑽取之列。



甘肅烏鴉洞石筍 (Tan, et al, 2014)

有了這些載體,我們便能更好地獲得過去歷史時期氣候的變化,進而,可以從氣候變化的角度分析王朝的興衰等等,提供一些有趣的思考。

有興趣的話,不妨等等關於各朝代氣候變化的下一期:



參考文獻:

竺可楨.中國近五千年來氣候變遷的初步研究[J].氣象科技資料,1973(S1):2-23.DOI:10.19517/j.1671-6345.1973.s1.001.

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Tan L C, An Z S, Huh C A, et al. (2014). Cyclic precipitation variation on the western Loess Plateau of China during the past four centuries. Sci Rep. 4(29): 6381.

編輯:萬鵬

美編:蔣青青

校對:李玉鈐、趙娜

分類: 軍事
時間: 2021-12-14

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