明清時(shí)期我國(guó)水、旱災(zāi)害時(shí)空演變特點(diǎn)的對(duì)比分析

張琨佳，楊 帥，蘇 筠

（1.北京師范大學(xué) 地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，北京 100875；2.北京市人工影響天氣辦公室，北京 100089）

明清時(shí)期我國(guó)水、旱災(zāi)害時(shí)空演變特點(diǎn)的對(duì)比分析

張琨佳1，楊 帥2，蘇 筠1

（1.北京師范大學(xué) 地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院，北京 100875；2.北京市人工影響天氣辦公室，北京 100089）

研究歷史時(shí)期自然災(zāi)害的空間分布和時(shí)間變化特點(diǎn)，可以為自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范提供基礎(chǔ)依據(jù)。論文基于《中國(guó)三千年氣象記錄總集》中的水旱災(zāi)害記錄，重建了明清時(shí)期的水災(zāi)和旱災(zāi)縣次序列，并分別繪制了水旱災(zāi)害的空間分布地圖。分析結(jié)果顯示：明清時(shí)期（1368—1911年）共發(fā)生水災(zāi)28266縣次、旱災(zāi)21992縣次，水災(zāi)較旱災(zāi)頻發(fā)，但旱災(zāi)較水災(zāi)易出現(xiàn)高發(fā)；在時(shí)間上水災(zāi)的高值時(shí)段較集中，旱災(zāi)高值時(shí)段較分散、變化趨勢(shì)波動(dòng)性大；水旱災(zāi)害的高發(fā)時(shí)段具有一定的重合性，具體是1660s—1680s，1830s、1850s、1870s；在空間上，河北、山東、河南、浙江等省份受水旱災(zāi)害影響較大；水旱災(zāi)害受災(zāi)縣、高發(fā)區(qū)主要集中在我國(guó)長(zhǎng)江中下游、黃淮中下游地區(qū)；水災(zāi)的高發(fā)區(qū)呈南北方向塊狀分布，旱災(zāi)高發(fā)區(qū)則有一南一北兩條東西方向的帶狀分布區(qū)。

水旱；明清時(shí)期；時(shí)空特征

水災(zāi)（洪澇）和旱災(zāi)是我國(guó)最主要的、影響最嚴(yán)重的氣象—水文災(zāi)害，自古以來(lái)一直都是中國(guó)的心腹大患。作為文明古國(guó)，中國(guó)的歷史資料浩如煙海，自有文字記載以來(lái)，有關(guān)水旱災(zāi)害的描述就頻繁出現(xiàn)在各類文獻(xiàn)記錄中，這些史料也成為研究歷史災(zāi)害的重要基礎(chǔ)，已有研究證明了利用史料分析旱澇型及分布特點(diǎn)等的可靠性（王紹武和趙宗慈，1979）。通過(guò)史料總結(jié)歷史時(shí)期水旱災(zāi)害發(fā)生的時(shí)空特點(diǎn)，不僅可以為評(píng)估水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還可以為災(zāi)害應(yīng)對(duì)提供借鑒參考（劉毅和楊宇，2012）。

由于史料記載存在“厚今薄古”的特點(diǎn)，因此離現(xiàn)代較近的時(shí)期史料更為豐富、記載體系更為成熟，自然災(zāi)害的記錄已有細(xì)致的地點(diǎn)及范圍、災(zāi)強(qiáng)及災(zāi)情的定性描述，“過(guò)去500年”、“明清時(shí)期”這一時(shí)段的研究較多。例如，《中國(guó)近五百年旱澇分布圖集》（中國(guó)氣象局氣象科學(xué)研究所，1981）繪制了中國(guó)自1470—1979年的510幅旱澇分布圖；鄭景云等建立了我國(guó)東部及南部85個(gè)地區(qū)過(guò)去500年（1471—1950年）的旱澇指數(shù)序列（鄭景云等，1993）；嚴(yán)華生等通過(guò)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)的方法分析近500年我國(guó)旱澇變化的周期和空間型（嚴(yán)華生等，2004）。上述研究所涉及的區(qū)域范圍較廣，但是基礎(chǔ)資料主要來(lái)源于部分代表性站點(diǎn)；而基于縣域的歷史水旱災(zāi)害研究則多為小區(qū)域范圍的，如廣東?。ㄑΨe彬等，2005）、湖北?。ㄚw希竹，2012）、蘭州地區(qū)（霍云霈，2012）等。較大區(qū)域范圍的、基于各個(gè)縣域歷史資料的水旱災(zāi)害研究，是較為欠缺的。

為呈現(xiàn)全國(guó)范圍、時(shí)空分辨率較高的歷史水旱史實(shí)，本文選擇明清史料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以“縣”為空間統(tǒng)計(jì)單位，以“年”和“十年”為時(shí)間統(tǒng)計(jì)單位，利用“縣次”的災(zāi)害量化方式，將1368—1911年共544年的水旱災(zāi)害通過(guò)時(shí)間和空間兩個(gè)維度進(jìn)行展示和分析，總結(jié)發(fā)生特點(diǎn)，為現(xiàn)代水旱災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料來(lái)源

研究所用明清水旱災(zāi)害數(shù)據(jù)來(lái)源于張德二（2004）主編的《中國(guó)三千年氣象記錄總集》（三四卷，以下簡(jiǎn)稱《總集》）?！犊偧肥侵袊?guó)目前最為系統(tǒng)、完善的氣象科學(xué)基礎(chǔ)資料，體例為編年體，各年度的氣象記錄按地名依序排列。各條記錄前還增列今地名，以表示古地名的治所和大致范圍，這種輯錄方式有利于災(zāi)害縣次的統(tǒng)計(jì)和制圖表達(dá)。

根據(jù)《總集》，分別摘取氣象記錄中描述水災(zāi)、旱災(zāi)的記錄，建立明清時(shí)期水旱災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)字段包括年份、省份、地點(diǎn)、文字描述。由于《總集》是廣泛采集各類史料編纂的，因此同一次災(zāi)害可能出現(xiàn)多條記錄。為還原史實(shí)以及便于統(tǒng)計(jì)分析，需進(jìn)一步對(duì)災(zāi)害記錄進(jìn)行量化處理。結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)的輯錄特點(diǎn)，災(zāi)害頻次的量化引入“縣次”的概念，即以縣級(jí)地域?yàn)榻y(tǒng)計(jì)單位，可以統(tǒng)計(jì)一定時(shí)段每個(gè)縣發(fā)生水災(zāi)的總次數(shù)，也可以統(tǒng)計(jì)一定時(shí)段內(nèi)一定區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生水災(zāi)的總縣次。通過(guò)量化統(tǒng)計(jì)得出，整個(gè)明清時(shí)期全國(guó)共發(fā)生水災(zāi)28266縣次、旱災(zāi)21992縣次，共覆蓋全國(guó)1513個(gè)縣。

1.2 研究方法

利用數(shù)據(jù)庫(kù)資料，通過(guò)以下方法對(duì)明清水旱災(zāi)害特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析：

① 構(gòu)建明清時(shí)期水、旱災(zāi)害縣次序列

逐年統(tǒng)計(jì)1368—1911年期間，每年水災(zāi)、旱災(zāi)發(fā)生的縣次數(shù)，建立年分辨率的序列。進(jìn)一步以10年為統(tǒng)計(jì)單位，建立10年分辨率的災(zāi)害縣次序列，分析水、旱災(zāi)害的時(shí)間階段性特點(diǎn)及變化趨勢(shì)。并以較大四分位值為分割點(diǎn)，定義災(zāi)害縣次高于較大四分位值的年代為災(zāi)害高發(fā)期，以此分析明清時(shí)期水、旱災(zāi)害高發(fā)期的時(shí)間分布特點(diǎn)。

② 繪制明清時(shí)期水、旱災(zāi)害縣次空間分布圖

以縣為統(tǒng)計(jì)單位，統(tǒng)計(jì)發(fā)生過(guò)水、旱災(zāi)害的1513個(gè)縣各縣在整個(gè)明清時(shí)期發(fā)生的水、旱災(zāi)害的總次數(shù)。并依據(jù)各縣的災(zāi)次信息、利用ArcGIS軟件繪制水、旱災(zāi)的空間分布圖，對(duì)比分析其空間格局特點(diǎn)。同樣以較大四分位值為限，定義縣災(zāi)次數(shù)高于較大四分位值的縣域?yàn)闉?zāi)害高發(fā)區(qū)，由此分析明清時(shí)期水、旱災(zāi)害高發(fā)區(qū)的空間分布特點(diǎn)。

2 結(jié)果分析

2.1 明清時(shí)期水、旱災(zāi)害的時(shí)間序列對(duì)比

2.1.1 年尺度上的特點(diǎn)對(duì)比

統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表1）顯示，明清時(shí)期水災(zāi)發(fā)生頻次（總縣次、平均縣次）明顯高于旱災(zāi)的頻次。但是，旱災(zāi)的最值高于水災(zāi)：水災(zāi)單年最高值為221縣次（1823年），旱災(zāi)則在1640年出現(xiàn)最高值300縣次。

表1 明清時(shí)期水旱災(zāi)害發(fā)生概況Table 1 the statistics of f oods and droughts in Ming and Qing Dynasty

利用數(shù)據(jù)建立水旱年分辨率序列如圖1。需要注意的是：明代初期（1418年以前），水旱災(zāi)害縣次記錄整體明顯低于之后的時(shí)間段，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可歸結(jié)為史料記載具有“厚今薄古”的特點(diǎn)。對(duì)比水、旱兩個(gè)序列的變化趨勢(shì)，可明顯看出旱災(zāi)年際波動(dòng)變化較大（標(biāo)準(zhǔn)差的對(duì)比也證實(shí)了這一點(diǎn)），其中公元1640、1671、1679、1721、1785、1835、1856、1877八個(gè)年份旱災(zāi)縣次均超過(guò)200次，而水災(zāi)僅有公元1823年超過(guò)了200縣次；旱災(zāi)縣次低于10次的年份達(dá)83年（次），水災(zāi)僅有47年縣次值低于10次。因此，從總數(shù)和均值來(lái)看明清時(shí)期水災(zāi)較旱災(zāi)更為多發(fā)，但旱災(zāi)更容易產(chǎn)生“大災(zāi)年”。

圖1 明清時(shí)期水旱災(zāi)害縣次序列（年分辨率）Fig. 1 The series of sequences about f oods and droughts frequency in Ming and Qing Dynasty (measured in years)

2.1.2 年代尺度上的特點(diǎn)對(duì)比

以10年為統(tǒng)計(jì)單位，構(gòu)建10年分辨率的水、旱災(zāi)害縣次序列圖（圖2）。水災(zāi)的10年總縣次最高值為1840s的1038縣次，旱災(zāi)為1670s的914縣次，并且高值時(shí)間段均出現(xiàn)在最高值單年之后。在均值上水災(zāi)10年平均縣次高于旱災(zāi)。不考慮史料記載存在前后數(shù)量差的情況，在整個(gè)時(shí)間線上水災(zāi)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，在1650—1690年、1820—1900年階段出現(xiàn)兩個(gè)比較明顯的波峰；旱災(zāi)在1520s之前呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，之后直至清代末年在一定范圍內(nèi)上下波動(dòng)，1660—1680年階段有小高峰，整體沒(méi)有明顯的上升或下降趨勢(shì)，但年際變化大，跳躍性強(qiáng)。

定義水、旱災(zāi)害兩個(gè)序列中縣次超過(guò)各自較大四分位數(shù)的年代為水災(zāi)高發(fā)年代、旱災(zāi)高發(fā)年代。則水災(zāi)共有：1650s—1680s、1700s、1730s、1820s—1900s合計(jì)15個(gè)高發(fā)年代，高發(fā)時(shí)段占總時(shí)間段的28%，均出現(xiàn)在清代；其中清代初期和末期出現(xiàn)了連續(xù)高發(fā)階段。旱災(zāi)有：1520s、1580s、1610s、1640s、1660s—1690s、1720s、1780s、1810s、1830s、1850s、1870s共14個(gè)高發(fā)年代，高發(fā)時(shí)段占總時(shí)間段的26%，但高發(fā)年代的分布比較分散，僅在清代初期出現(xiàn)一個(gè)集中期，清代末期旱災(zāi)高發(fā)段和非高發(fā)段則交替出現(xiàn)。

將水災(zāi)、旱災(zāi)的高發(fā)時(shí)間段疊加，即可得到明清時(shí)期水災(zāi)、旱災(zāi)同時(shí)高發(fā)的年代：1660s—1680s、1830s、1850s和1870s，即清代初期和中后期部分階段，占整個(gè)時(shí)間段的1/9。其中旱災(zāi)最高值所在的十年也是水災(zāi)高發(fā)的階段，但水災(zāi)最高值所處時(shí)間段旱災(zāi)僅僅發(fā)生了279縣次（表2）?？赡芩蹈甙l(fā)期的出現(xiàn)時(shí)間相互之間并沒(méi)有明確聯(lián)系。

2.2 明清時(shí)期水、旱災(zāi)害的空間特征對(duì)比

2.2.1 省級(jí)空間上的特征對(duì)比

以省區(qū)為單位，統(tǒng)計(jì)明清時(shí)期各個(gè)省區(qū)發(fā)生的水旱災(zāi)害縣次數(shù)，并做統(tǒng)計(jì)分析（表3）。水旱受災(zāi)總縣次排在前位的是河北、山東、江蘇、河南、浙江、安徽、江西等，即這些省份在明清時(shí)期水旱均高發(fā)。其中河北最多達(dá)5000余次，其水災(zāi)縣次也是全國(guó)第一；災(zāi)害總縣次排名第二的是山東省，它同時(shí)也是旱災(zāi)縣次最多的省份。東北和西北部分省份各統(tǒng)計(jì)值均較低，其主要的原因是由于水、旱災(zāi)害在這些省區(qū)發(fā)生少，此外，也可能與這些地區(qū)離政治、文化、經(jīng)濟(jì)中心，文獻(xiàn)記載不夠完善有關(guān)，可能存在缺記。

圖2 明清時(shí)期水旱災(zāi)害縣次序列（10年分辨率）Fig.2 The series of sequences about f oods and droughts frequency in Ming and Qing Dynasty (measured in decades)

表2 明清時(shí)期水旱高發(fā)時(shí)間段Table 2 The high frequency periods of f oods and droughts in Ming and Qing Dynasty

一個(gè)省份內(nèi)受災(zāi)縣數(shù)的多少及其占總縣數(shù)的比例，可以間接反映該省受此災(zāi)害影響范圍的大小。因?yàn)椋何覈?guó)縣域面積差別甚大的省區(qū)多位于西部（如新疆、西藏、青海、內(nèi)蒙古等），而水、旱災(zāi)害多發(fā)的東中部省區(qū)的縣域面積差別較小，比如，江蘇省、河南省、河北省、山東省的縣域面積平均值約為970 km2，1050 km2，1090 km2，1120 km2。所以，受災(zāi)縣數(shù)多的省區(qū)，大致可以推斷受災(zāi)的范圍廣。由統(tǒng)計(jì)（表3）可知，水災(zāi)受災(zāi)縣數(shù)比例較高的省份有福建、浙江、江西等，而旱災(zāi)受災(zāi)縣數(shù)比例較高的有浙江、山西等。水旱受災(zāi)縣數(shù)排名靠前的省份中，江蘇、安徽、湖南的受災(zāi)縣數(shù)比例并不算較高的，說(shuō)明這些省份水旱災(zāi)害波及的范圍較為集中。綜合受災(zāi)縣次和縣數(shù)比例來(lái)看，明清時(shí)期水旱災(zāi)害“大省”主要是河北、山東、河南、浙江。

此外，各省份水旱災(zāi)害發(fā)生的比例基本大于1，即大部分省份發(fā)生水災(zāi)的頻次更高，部分省份如天津、云南、廣東等水旱比例更是超過(guò)或接近2。在水災(zāi)頻次高于旱災(zāi)的總體特征情況下，陜西、甘肅、海南、內(nèi)蒙古卻是旱災(zāi)高于水災(zāi)。

2.2.2 縣級(jí)空間上的特征對(duì)比

以縣為單位，統(tǒng)計(jì)明清時(shí)期各個(gè)縣發(fā)生的水、旱災(zāi)次數(shù)，并由此制作縣災(zāi)次空間分布圖（圖3）。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，明清時(shí)期中國(guó)發(fā)生過(guò)水災(zāi)的縣數(shù)有1494個(gè)，旱災(zāi)有1378個(gè)。在發(fā)生過(guò)水旱災(zāi)害的縣市中，平均每縣發(fā)生水災(zāi)18.6次，發(fā)生旱災(zāi)15.4次。水災(zāi)單縣最高值是位于湖北省的漢川市（屬孝感市），整個(gè)明清時(shí)期共發(fā)生168次的水災(zāi)；旱災(zāi)單縣最高值是河北省的大名縣（屬邯鄲市），達(dá)95次。從空間分布來(lái)看，明清時(shí)期中國(guó)水災(zāi)和旱災(zāi)分布范圍基本一致，主要分布在我國(guó)中東部地區(qū)，其中水災(zāi)縣次較多的地區(qū)主要是長(zhǎng)江中下游、淮河中下游、黃河中下游及珠江三角洲地區(qū)，旱災(zāi)縣次較多的地區(qū)除了長(zhǎng)江中下游、黃淮中下游外，還有黃土高原地區(qū)。

表3 明清時(shí)期水旱災(zāi)害發(fā)生特點(diǎn)的省區(qū)統(tǒng)計(jì)Table 3 The statistics of f oods and droughts in Ming and Qing Dynasty at the provincial level

統(tǒng)計(jì)顯示，明清時(shí)期的544年間，水、旱災(zāi)害發(fā)生次數(shù)不超過(guò)10次的縣域均超過(guò)600個(gè)，可見(jiàn)對(duì)于40%左右的受災(zāi)縣而言，水、旱災(zāi)害只是偶發(fā)現(xiàn)象。因此，同樣選擇較大四分位數(shù)作為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將受水災(zāi)大于25次、受旱災(zāi)大于22次的縣域分別定義為水災(zāi)高發(fā)區(qū)和旱災(zāi)高發(fā)區(qū)，將水災(zāi)高發(fā)和旱災(zāi)高發(fā)疊加的地區(qū)定義為水旱高發(fā)區(qū)，并制作分布圖（圖4）。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，水災(zāi)高發(fā)區(qū)有362個(gè)縣市（均占水災(zāi)受災(zāi)縣的24.2%），旱災(zāi)高發(fā)區(qū)有326個(gè)縣市（均占水災(zāi)受災(zāi)縣的23.7%），即水災(zāi)高發(fā)地區(qū)分布范圍更大。其中，有219個(gè)縣同時(shí)是水災(zāi)和旱災(zāi)的高發(fā)區(qū)。

圖3 明清時(shí)期中國(guó)水災(zāi)（左）、旱災(zāi)（右）縣次分布圖Fig.3 The spatial patterns of f oods (left) and droughts (right) in Ming and Qing Dynasty

圖4 明清時(shí)期水旱災(zāi)害高發(fā)區(qū)分布圖Fig.4 The spatial patterns of high frequency counties in Ming and Qing Dynasty

3 結(jié)論與展望

基于史料建立明清水旱災(zāi)害數(shù)據(jù)庫(kù)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)比分析，結(jié)果顯示：明清時(shí)期共發(fā)生水災(zāi)28266縣次，旱災(zāi)21992縣次，水災(zāi)在總縣次值、平均值、較大四分位值、受災(zāi)縣數(shù)等方面均高于旱災(zāi)，但旱災(zāi)單年、十年縣次最高值均高于水災(zāi)，可總結(jié)為水災(zāi)較旱災(zāi)頻發(fā)，旱災(zāi)較水災(zāi)易高發(fā)。自明至清，水災(zāi)呈波動(dòng)上升趨勢(shì)發(fā)展，高值時(shí)間段集中在清代，且具有連續(xù)性；旱災(zāi)變化呈現(xiàn)上下波動(dòng)，且年際變化較大，高值時(shí)間段較為分散，與非高值時(shí)段交替出現(xiàn)；水旱高發(fā)的重疊時(shí)段主要是1660s—1680s、1830s、1850s和1870s。在空間上，水旱災(zāi)害受災(zāi)縣主要分布在我國(guó)中東部地區(qū)，集中于長(zhǎng)江中下游、黃淮中下游地區(qū)，具體為河北、山東、河南、浙江等省份；其中水災(zāi)的高發(fā)區(qū)呈南北方向塊狀分布，范圍較廣，旱災(zāi)高發(fā)區(qū)則有一南一北兩條東西方向的帶狀分布區(qū)，南沿長(zhǎng)江中下游東西方向延伸，北沿黃河中下游向黃土高原擴(kuò)展。

目前研究中尚存在一些問(wèn)題，比如：史料“厚今薄古”的特點(diǎn)對(duì)研究結(jié)論有一定的影響，如何有效地減少史料記錄多少帶來(lái)的分析誤差，有待改進(jìn)。目前本文的對(duì)比分析僅從災(zāi)次入手，沒(méi)有考慮災(zāi)害發(fā)生的嚴(yán)重程度，下一步的研究工作擬將災(zāi)次和災(zāi)強(qiáng)結(jié)合分析。

致謝：感謝北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院的孫甜甜在部分資料整理過(guò)程中給予的協(xié)助。

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A comparison of spatial and temporal distribution of f ood and drought in Ming and Qing Dynasty

ZHANG Kun-jia1, YANG Shuai2, SU Yun1
(1. School of Geography, Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 2. Beijing Weather Modif cation Off ce, Beijing 100089, China)

Researching on spatial and temporal characteristics of natural disasters in history can help provide theoretical support for risk prevention. A database of floods and droughts in Ming and Qing Dynasty (AD 1368—1911) was established in this paper. The information used was picked from historical documents and counted at county scale. The paper constructs a series of sequences about flood and drought frequency, and presents the disaster patterns from maps. The conclusion shows that: (1) In total, there were 28266 floods and 21992 droughts have happened in the Ming and Qing Dynasty, but severe-drought-years outnumbered severe-flood-years. The flood sequence appeared rising trend while the flood one was volatile. During 1660s—1680s, 1830s, 1850s and 1870s, both floods and droughts occurred many times. (2) Hebei, Shandong, Henan, Zhejiang and other provinces were greatly influenced by the flood and drought. Affected counties, especially the ones influenced by both two kinds of disasters, were highly localized in the middle-lower reaches of Yangtze River, Yellow River and Huaihe River. The high frequency area of flood distributed as a north-south band while highly drought area appeared two east-west ones.

f ood and drought; the Ming and Qing Dynasty; spatial and temporal characteristics

P426.616；K248

：A

：1674-9901(2014)06-0385-07

10.7515/JEE201406004

2014-10-31

國(guó)家自然科學(xué)基金（41430528，41371201）

蘇 筠，E-mail: suyun@bnu.edu.cn