关于世界气候的论文

中国近五千年来气候变迁的初步研究*　　《天道与人文·二、古今气候变迁考》4　　竺可桢　　池月山云/知识小品/《天道与人文》　　论著选载113　　中国古代哲学家和文学家如沈括(1030—1094)、刘献廷(1648—1695)对于中国历史时期的气候无常，早有怀疑。但他们拿不出很多实质性事实以资佐证，所以后人未曾多加注意。直到20世纪20年代，“五四”运动即反帝反封建运动之后，中国开始产生了一种新的革命精神，近代科学也受到推动和扩展，例如应用科学方法进行考古发掘，并根据发掘材料对古代历史、地理、气象等进行研究。殷墟甲骨文首先引起一些学者的注意，有人据此推断在3000年前，黄河流域同今日长江流域一样温暖潮湿。近3000年来，中国气候经历了许多变动，但它同人类历史社会的变化相比毕竟缓慢得多，有人不了解这一点，仅仅根据零星片断的材料而夸大气候变化的幅度和重要性，这是不对的。当时作者也曾根据雨量的变化去研究中国的气候变化，由于雨量的变化往往受地域的影响，因此很难得出正确的结果。　　________________________　　*本文原载于《考古学报》1972年第1期。此处根据作者修改后的刊本，节录“前言”与“结论”，有删节。　　20世纪初期，奥地利的汉恩(J．Hann)教授以为在人类历史时期，世界气候并无变动。这种唯心主义的论断已被我国历史记录所否定，从下面的论述就可以知道。　　在世界上，古气候学这门学科好像到了20世纪60年代才引起地球物理科学家的注意。在60年代，曾举行过三次古气候学的世界会议。在这几次会议上提出的文章，多半是关于地质时代的气候，只有少数讨论到历史时代的气候。无疑，这是由于在西方和东方国家中，在历史时期缺乏天文学、气象学和地球物理学现象的可靠记载。在这方面，只有我国的材料最丰富。在我国的许多古文献中，有着台风、洪水、旱灾、冰冻等一系列自然灾害的记载，以及太阳黑子、极光和彗星等不平常的现象的记录。1955年，《天文学报》发表了《古新星新表》一文，文中包括18世纪以前的90个新星。这篇文章出版以后，极为世界上的天文学家所重视。1956年，中国科学院出版两卷《中国地震资料年表》，包括公元前12世纪到1955年之间的1180次大地震。这一工作除了为我国的社会主义建设提供不可缺少的参考资料以外，中外地震学家都非常欢迎这两卷书。　　在中国的历史文件中，有丰富的过去的气象学和物候学的记载。除历代官方史书记载外，很多地区的地理志(方志)以及个人日记和旅行报告都有记载，可惜都非常分散。本篇论文，只能就手边的材料进行初步的分析，希望能够把近5000年来气候变化的主要趋势写出一个简单扼要的轮廓。　　根据手边材料的性质，近5000年的时间可分为四个时期：一、考古时期。大约公元前3000年至前1100年，当时没有文字记载(刻在甲骨上的例外)。二、物候时期。公元前1100年到公元1400年，当时有对于物候的文字记载，但无详细的区域报告。三、方志时期。从公元1400年到1900年，在我国大半地区有当地写的而时加修改的方志。四、仪器观测时期。我国自1900年以来，开始有仪器观测气象记载，但局限于东部沿海区域。气候因素的变迁极为复杂，必须选定一个因素作为指标。如雨量为气候的重要因素，但不适合于做度量气候变迁的指标。原因是在东亚季风区域内，雨量的变动常趋极端，非旱即涝；再则邻近两地雨量可以大不相同。相反地，温度的变迁微小，虽摄氏一度之差，亦可精密量出，在冬、春季节即能影响农作物的生长。而且冬季温度因受北面西伯利亚高气压的控制，使我国东部沿海地区温度升降比较统一，所以本文以冬季温度的升降作为我国气候变动的唯一指标。　　40或50年前，欧美大多数正统气候学家相信，气候在历史时代是稳定的。根据当时奥地利的汉恩的意见，如果有一个地方做了30年的温度记载或40年的降雨记载，我们就能给那个地方建立起一个标准。这个标准能够代表历史上过去和将来若干世纪的温度和雨量。这种见解，已为世界近数十年来收集的气象资料所否定。在我国，古代作家如《梦溪笔谈》的作者沈括、《农丹》的作者张标和《广阳杂记》的作者刘献廷，均怀疑历史时代气候的恒定性，且提出各朝代气候变异的事例，记载于上述书籍中。对于中国气候的发展史，中国的文献是一个宝库，我们应当好好地加以研究。　　本文对我国近5000年来的气候史的初步研究，可导致下列初步结论：(1)在近5000年中的最初2000年，即从仰韶文化到安阳殷墟，大部分时间的年平均温度高于现在2℃左右。1月温度大约比现在高3℃—5℃，其间上下波动，目前限于材料，无法探讨。(2)在那以后，有一系列的上下摆动，其最低温度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年，摆动范围为1℃—2℃。(3)在每一个400年至800年的期间里，可以分出50年至100年为周期的小循环，温度范围是5℃—1℃。(4)上述循环中，任何最冷的时期，似乎都是从东亚太平洋海岸开始，寒冷波动向西传布到欧洲和非洲的大西洋海岸，同时也有从北向南趋势。　　我国气候在历史时代的波动与世界其他区域比较，可以明显看出，气候的波动是全世界性的，虽然最冷年和最暖年可以在不同的年代，但彼此是先后呼应的。关于欧洲历史上的气候变迁，英国布鲁克斯(C．P．E．Brooks)是20世纪前半期最有成绩的作者。我们把他所制的公元3世纪以来欧洲温度升降图与中国同期温度变迁图作一对照就可以看出，两地温度波澜起伏是有联系的。在同一波澜起伏中，欧洲的波动往往落在中国之后。如12世纪是中国近代历史上最寒冷的一个时期，但是在欧洲，12世纪却是一个温暖时期，到13世纪才寒冷下来。如17世纪的寒冷，中国也比欧洲早了50年。欧洲和中国气候息息相关是有理由的。因为这两个区域的寒冷冬天，都受西伯利亚高气压的控制。如西伯利亚的高气压向东扩展，中国北部西北风强，则中国严寒而欧洲温暖。相反，如西伯利亚高气压倾向欧洲，欧洲东北风强，则北欧受灾而中国温和。只有当西伯利亚高压足以控制全部欧亚时，两方就要同时出现严寒。　　挪威的冰川学家曾根据地面升降的结果，做出近10000年来挪威的雪线升降图。雪线的升降与一地的温度有密切关系。一时代气候温暖则雪线上升，时代转寒，雪线下降。以我国5000年来气温升降与挪威的雪线高低相比(图)，大体是一致的，但有先后参差之别。图中温度0线是现今的温度水平，在殷、周、汉、唐时代，温度高于现代；唐代以后，温度低于现代。挪威雪线也有这种趋势。但在战国时期，公元前400年，出现一个寒期为中国所无。尚有一点须指出，即雪线高低虽与温度有密切关系，但还要看雨量的多少和雨量季节的分配，所以不能把雪线上下的曲线完全用来代表温度的升降。

全球气候变化是由化石燃料燃烧排放大量温室气体而造成的，各种全球变暖背景下的极端气候影响在世界各地频频上演，暴雪、飓风、洪水、干旱……全球气候变暖还引起冰川崩塌消融、海平面上升、粮食减产、物种灭绝……在不可逆转的全球变暖大灾难到来之前，我们唯有节能减排，放弃化石燃料，改用可再生能源、节约能源、提高能效，减排温室气体，同时保护森林，多管齐下，才能有效遏制全球气候变暖趋势。 气候变化的影响范围极广，其中涉及了国防、人体健康、国际金融等领域。 据科学家预测：到2050年，亚洲大部分地区包括中亚、南亚和东亚、东南亚，淡水供应趋于紧张，这种紧张状况在一些大河流域会特别明显；在沿海地区特别是南亚、东亚和东南亚人口密集地区，洪涝风险将显著增加；在全球气候变化大背景下，伴随工业化、城市化和经济快速发展，亚洲地区自然资源和环境压力将进一步增加。此外气候变化对人体健康的影响，有可能表现为由洪涝、干旱引发的腹泻，其发病率和死亡率将明显增加。 就中国而言，气候变暖是导致异常气象灾害频发的主要原因。例如上海：位于长江的入海口，平均海拔仅4米，因此很容易受到海潮的侵袭。按货物吨位计算，上海属于世界上最繁忙的港口。2006年，海平面上升、暴风雨和咸水入侵，曾导致上海附近的农田、房屋和湿地受到破坏。WWF报告预测，到2050年海平面将上升30--50厘米，将导致上海地区大约4万平方公里(超过该地区一半面积)被淹。香港、新加坡、吉隆坡、曼谷和胡志明市，这些城市在全球气候变化中同样面临很大风险。 全球气候变化严重影响我国粮食安全。中国是个农业大国，农业生产受自然条件影响很大。到21世纪后半期，小麦、水稻、玉米几种主要农作物的产量将可能下降37%%，如果不采取任何措施，气候变化将严重影响我国长期的粮食安全。

全球气候变化是由化石燃料燃烧排放大量温室气体而造成的，各种全球变暖背景下的极端气候影响在世界各地频频上演，暴雪、飓风、洪水、干旱……全球气候变暖还引起冰川崩塌消融、海平面上升、粮食减产、物种灭绝……在不可逆转的全球变暖大灾难到来之前，我们唯有节能减排，放弃化石燃料，改用可再生能源、节约能源、提高能效，减排温室气体，同时保护森林，多管齐下，才能有效遏制全球气候变暖趋势。 气候变化的影响范围极广，其中涉及了国防、人体健康、国际金融等领域。 据科学家预测：到2050年，亚洲大部分地区包括中亚、南亚和东亚、东南亚，淡水供应趋于紧张，这种紧张状况在一些大河流域会特别明显；在沿海地区特别是南亚、东亚和东南亚人口密集地区，洪涝风险将显著增加；在全球气候变化大背景下，伴随工业化、城市化和经济快速发展，亚洲地区自然资源和环境压力将进一步增加。此外气候变化对人体健康的影响，有可能表现为由洪涝、干旱引发的腹泻，其发病率和死亡率将明显增加。 就中国而言，气候变暖是导致异常气象灾害频发的主要原因。例如上海：位于长江的入海口，平均海拔仅4米，因此很容易受到海潮的侵袭。按货物吨位计算，上海属于世界上最繁忙的港口。2006年，海平面上升、暴风雨和咸水入侵，曾导致上海附近的农田、房屋和湿地受到破坏。WWF报告预测，到2050年海平面将上升30--50厘米，将导致上海地区大约4万平方公里(超过该地区一半面积)被淹。香港、新加坡、吉隆坡、曼谷和胡志明市，这些城市在全球气候变化中同样面临很大风险。 全球气候变化严重影响我国粮食安全。中国是个农业大国，农业生产受自然条件影响很大。到21世纪后半期，小麦、水稻、玉米几种主要农作物的产量将可能下降37%%，如果不采取任何措施，气候变化将严重影响我国长期的粮食安全。

全球变暖与城市“热岛” 全球变暖会引起世界各地区降水与干湿状况的变化，进而导致世界各国经济结构的变化。中纬度地区将会因气候变暖使蒸发强烈而变得干旱，现在农业发达的地区将退化成草原；高纬度地区则会因变暖而增加降水，温带作物将可以在此安家。但就全球来看，气候变暖对世界经济的负面影响是主要的，得到好处的仅是局部某些地区。 城市的气温比近郊要高得多，犹如一座温暖的岛屿。我国最大的城市“热岛”北京，比郊区温度高出6度，上海与郊区的最大温差也达8度。造成城市“热岛”效应的原因在于城市人口集中并不断增多，工业发达，居民生活、工业生产和汽车等交通工具每天要消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热。还有一个原因是城市中由混凝土、石料、砖瓦堆砌成的建筑群与柏油、水泥、陶瓷、石料等铺设的路面、人行道、广场，代替了原为植被、作物覆盖的自然地面。它们反射率小，热容量高，大量吸收太阳能。 2、物种迅速灭绝 由于人类活动的影响，尤其是人们乱伐森林、滥垦草原，以及环境污染，造成了野生 动植物栖息地或生长地的丧失和生活环境的恶化，再加上人们滥捕滥猎野生动物，使世界上许多种野生动植物已经灭绝或濒临灭绝。 国际保护自然联盟1996年发表的濒危物种《红色警报名单》显示，世界现存4500种哺乳动物中，面临绝种的已占24%，而现存约9500种鸟类中，有12%即将灭绝。在已知的大约1万种木本植物中，濒临绝种的约占6%，其中1000种左右危在旦夕。每24小时就有150～200种生物物种永远告别地球，据资料表明，目前地球上物种灭绝的速度比形成的速度快100万倍。中国是野生动植物十分丰富的国家，但是，中国生物的多样性正面临严重的威胁。被子植物中，濒危种有1000种，极危种28种；裸子植物濒危种63种，极危种14种，已有1种灭绝；脊椎动物受威胁的有433种。 3、世界水资源严重不足 随着世界人口的急剧增长，用水量不断增加，加上水污染日益严重，使许多本来可以 利用的淡水资源遭到破坏。目前世界上60%的地区面临供水不足，已有20%的人口难以得到清洁水，50%的人口无法得到卫生用水。许多国家用水紧张，近年来美国、日本及东欧许多国家都出现了水资源不足的问题，甚至连淡水资源比较丰富的俄罗斯与加拿大，有些地区也受到缺水的威胁。非洲的一些国家连年干旱，缺水直接威胁着人们的生存。有人预计，水危机将成为21世纪城市里“最容易引起争端的问题”。 4、环境问题的全球性 环境问题不仅是某个国家或某个区域的问题，目前已经发展成全球性的问题了。一个地区发生环境问题，影响的范围往往会大大超过该地区。例如，酸雨随着大气的运动，能影响到很远的地区；国际性河流上游被污染，将使河流全流域遭受影响……环境污染问题日益严重，废气、废水甚至固体废弃物都可以从一国转移到另一国。有些环境问题甚至影响着全人类的生存与发展。例如，亚马孙河流域热带雨林的破坏，会对全球的气候产生影响；大气中CO2浓度的升高和臭氧层的破坏，更是威胁着全人类。 5、我国的资源状况 从自然资源总量讲，我国许多种自然资源的总量都在世界前列，称得上是地大物博的 资源大国。但我国人口众多，各类资源的人均占有量都是很少的。人均资源相对不足，是我国资源方面的基本国情。 我国耕地面积居世界第四位，人均耕地占有量却只相当于世界人均值的1/3；森林面积居世界第六位，人均森林占有量只相当于世界人均值的1/5；我国矿产资源储量总值居世界第三位，人均占有量相当世界人均值的3/5……而且随着我国人口持续增多，各种资源的人均占有量还会继续下降。人均资源相对不足，已成为我国经济发展与人民生活水平提高的制约性因素。我国的资源还存在地区分布不均衡的特点。例如我国水资源南方多、北方少，耕地资源却南方少、北方多，很不利于农业的发展。 6、大气污染 科学家发现，至少有100种大气污染物对环境产生危害，其中对人体健康危害较大的 有二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳、氟氢烃等。大气污染物严重危害人的气管、肺等呼吸系统。 造成大气污染的途径主要是工业生产与交通工具排放的废气和尘埃，工业生产排放出的尘埃颗粒物还吸附了许多有毒有害的物质。这些污染物在大气中还会发生各种化学反应，生成更多的污染物，形成二次污染。二氧化硫是大气污染物中最普遍的一种，它在大气中通过反应可形成硫酸烟雾，甚至形成酸雨。氮氧化合物、一氧化碳和碳氢化合物也是大气中常见的污染物，它们在阳光下，发生光化学反应，可形成光化学烟雾。 大气污染物在空气中积累，导致空气质量下降，直接危害人类健康，而且使全球气候变暖，臭氧层遭到破坏；污染物随风飘散，甚至影响农业、林业和畜牧业，美国每年因此损失数亿美元，我国的损失也相当严重。 7、认识沙尘暴 沙尘暴，又称黑风暴，是发生在沙漠地区的一种自然现象。沙漠地区的大量流沙，是沙尘暴的沙源，春季的大风是沙尘暴的凭借力量。 近百年来，由于人类过度垦荒，过度放牧，乱砍滥伐，使地表植被遭到严重破坏，大片土地成为裸地，随着荒漠化的不断加快，沙尘暴的范围也逐渐扩大了，沙尘暴的程度也逐渐加重了。2000年春季，首都北京连续八次遭到沙尘暴的袭击。据科学家计算，在一块草原上，刮走18厘米厚的表土，大约需要2000多年的时间；如把草原开垦成农田，则只需49年；若是裸地，则只需18年。从沙尘暴的起因与发展来看，人为破坏环境，破坏地表植被是沙尘暴最重要的起因。只有保护好植被，防止土地沙漠化，才能真正减少沙尘暴危害。 我国的沙尘暴灾害可以说是俞演愈烈。据专家统计，从1952年到1993年，我国西北地区发生沙尘暴的次数是：50年代5次，60年代8次，70年代13次，80的代14次；1993年发生了一次剧烈的黑风暴事件。之后，每年四五月份，甘肃河西走廊至少要发生一次，而在2000年，连续就是8次。据权威专家分析，在10—20年内，面对人口越来越多，生态环境越来越恶化的现状，如果不采取得力措施，我国沙尘暴的频率、强度和危害程度还有进一步加剧的可能。 8、世界上最严重的一次沙尘暴 1934年5月12日，美国发生了地球上最严重的一次沙尘暴。这次沙尘暴起自美国西部平原。一股强风暴迅速掠过西部广阔的土地，将千顷农田的沃土卷起，并以每小时60—100千米的速度，咆哮着由西向东横扫了整个美国国土。连刮3天的这次沙尘暴，将美国西部的表土层平均刮走了5—13厘米，从而毁掉耕地4500多万亩，造成西部平原的水井、溪流干涸，农作物枯萎，牛羊大批死亡。 在历史上，北美大陆到处森林茂密，水草丰美，野生动植物十分丰富。随着美国的西部大开发，大片森林、草原被毁。美国人几乎砍光了从大西洋畔一直到大平原区的无际的森林，使土地裸露，失去植被保护，种下了祸根。 9、水俣病与痛痛病 1953年，在日本九州熊本县的水俣镇发生了一场奇怪的流行病。首先是出现了大批病猫，这些猫疯了一般，步态蹒跚，身体弯曲，纷纷跳海自杀。不久又出现了一批莫名其妙的病人，病人开始时口齿不清，表情呆滞，后来发展为全身麻木，精神失常，最后狂叫而死。多年之后，科学家们才找到这种怪病的起因：汞中毒。原来在水俣镇有一家合醋酸的工厂，在生产过程中用汞做催化剂，然后把大量的含汞废水排进了水俣湾。汞的毒性很大，在水中微生物作用下，转化成毒性更大的甲基汞，在鱼、贝等体内富集，人吃了这些被甲基汞污染的生物才得了可怕的水俣病。甲基汞会聚集在人脑中，损害脑神经系统，因此猫与人都疯了。 痛痛病也发生在日本。在日本富山县，当地居民同饮一条叫作神通川河的水，并用河水灌溉两岸的庄稼。后来日本三井金属矿业公司在该河上游修建了一座炼锌厂。炼锌厂排放的废水中含有大量的镉，整条河都被炼锌厂的含镉污水污染了，河水、稻米、鱼虾中富集大量的镉，然后又通过食物链，使这些镉进入人体富集下来，使当地的人们得了一种奇怪的骨痛病（又称痛痛病）。镉进入人体，使人体骨胳中的钙大量流失，使病人骨质疏松、骨胳萎缩、关节疼痛。曾有一个患者，打了一个喷嚏，竟使全身多处发生骨折。另一患者最后全身骨折达73处，身长为此缩短了30厘米，病态十分凄惨。痛痛病在当地流行20多年，造成200多人死亡。 10、噪声污染 噪声指人们不需要的声音，不论什么声音，只要令人生厌，对人们的生活形成干扰，就都被称为噪声。工厂里机器的轰鸣，道路上汽车的喇叭声，人群的喧闹等，都是令人头痛的噪声。有时节奏强烈的摇滚音、迪斯科等也会成为噪声，影响到人的生活及健康。 强烈的噪声会引起听觉器官的损伤，如果是长期在机器轰鸣的厂房工作的人员，其听力往往不及一般人。噪声还会严重干扰人的中枢神经，使人神经衰弱、消化不良，甚至恶心、头痛。噪声对于人的正常生活工作也有很大影响，它会使人失眠，没有食欲，产生烦恼等不愉快的情绪。科学家还发现，长期受噪声刺激还会削弱人的免疫系统的功能，使恶性肿瘤的发生率不断提高。 11、可持续发展的概念 世界环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中，对可持续发展作了明确的定义：可持续发展是这样的发展，它既满足当代人的需求，又不损害后代人满足其需求的能力。 可持续发展是一个综合的概念，其丰富的内涵概括起来有三点：生态持续发展、经济持续发展和社会持续发展。生态、经济、社会的持续发展相互联系、相互制约，共同组成一个复合系统。可持续发展要求人们与自然和谐共处，能够认识到自己对自然、社会和子孙应负的责任。要求人们必须具有很高的道德水准，保护好人类生存和发展所必需的资源和环境基础。