陜西黃土高原中南部地區(qū)清代洪澇災(zāi)害與氣候變化特征

劉樂(lè)，岳大鵬*，趙景波，2，趙艷

（1.陜西師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院，陜西 西安 710119； 2.中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710061）

在氣候持續(xù)變暖趨勢(shì)下，旱災(zāi)、洪災(zāi)等氣候?yàn)?zāi)害事件趨多趨強(qiáng)，對(duì)區(qū)域糧食生產(chǎn)、供水安全、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等產(chǎn)生重要影響［1-2］。陜西黃土高原地區(qū)北接風(fēng)沙高原區(qū)，南連關(guān)中平原區(qū)，以黃土地貌為主，中部和南部分別屬于黃土丘陵溝壑區(qū)和黃土塬溝壑區(qū)，區(qū)內(nèi)塬、梁、峁等地貌發(fā)育典型［3-4］。陜西黃土高原中南部地區(qū)位于東亞夏季風(fēng)和中緯度西風(fēng)的耦合區(qū)，表現(xiàn)為以半干旱為主的大陸性季風(fēng)氣候，既是我國(guó)氣候敏感地帶又是關(guān)鍵生態(tài)脆弱區(qū)，對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)較為突出［3-5］。該區(qū)降水量主要集中在夏、秋2 季，洪澇災(zāi)害受降水量的影響具有明顯的季節(jié)分布特征［3-4，6］。受夏季副熱帶高壓的西伸北抬與西風(fēng)帶的低值系統(tǒng)共同作用影響，陜西黃土高原中部地區(qū)易出現(xiàn)范圍較廣的暴雨和嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害［3，6］。7 月下旬至8 月，副熱帶高壓進(jìn)一步北抬，在海上生成的臺(tái)風(fēng)或熱帶低壓沿副高南側(cè)西進(jìn)，受臺(tái)風(fēng)外圍暖濕氣流與東風(fēng)波的影響，陜西黃土高原南部出現(xiàn)暴雨與洪澇災(zāi)害［3，6］。秋季連陰雨過(guò)程主要出現(xiàn)在9 和10 月，因常伴有暴雨天氣，導(dǎo)致陜西黃土高原中南部地區(qū)出現(xiàn)暴雨與洪澇災(zāi)害［3，7］。該區(qū)洪澇災(zāi)害具有突發(fā)性強(qiáng)、發(fā)生頻次較高、可造成較大經(jīng)濟(jì)損失的特點(diǎn)［2，8］，洪水加劇了水土流失和生態(tài)環(huán)境惡化，影響整個(gè)黃土高原地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展［3，8］，故針對(duì)該區(qū)洪澇災(zāi)害的相關(guān)研究對(duì)黃土高原地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)建設(shè)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義［1-2，8］。

已有對(duì)陜西黃土高原歷史時(shí)期洪澇災(zāi)害方面的研究多從子流域入手，以歷史文獻(xiàn)或古洪水沉積物為依據(jù)，結(jié)合趨勢(shì)分析法、經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（empirical orthogonal function，EOF）及旋轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)（rotated empirical orthogonal function，REOF）等分析方法，研究洪澇災(zāi)害的等級(jí)、空間分布、大洪水流量及其氣候特征［9-13］，這些成果為理解氣候變化對(duì)洪災(zāi)的影響提供了借鑒素材。然而，迄今為止對(duì)于陜西黃土高原中南部地區(qū)等黃土地貌發(fā)育較為典型的地理單元的洪災(zāi)研究，以及洪災(zāi)對(duì)氣候變化響應(yīng)的探討較為少見(jiàn)。清代歷史檔案中含有高分辨率的、與環(huán)境變化相關(guān)的時(shí)間記載，其對(duì)該時(shí)期氣候研究具有重要的參考價(jià)值［14-15］。本文根據(jù)清代豐富的歷史文獻(xiàn)資料記載，科學(xué)分析清代陜西黃土高原中南部地區(qū)洪澇災(zāi)害的時(shí)間分布、空間分布及其氣候特征，采用交叉小波變換將建立的洪澇災(zāi)害等級(jí)序列與厄爾尼諾事件序列、太陽(yáng)黑子數(shù)序列進(jìn)行對(duì)比分析，探究相關(guān)致災(zāi)因子，可為黃土高原這一特殊區(qū)域歷史時(shí)期的氣候變化研究提供有益參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省黃土高原中南部地區(qū)，包括延安市（含2 個(gè)市轄區(qū)、10 個(gè)縣、代管1 個(gè)縣級(jí)市），寶雞市的隴縣、千陽(yáng)縣、麟游縣，咸陽(yáng)市的永壽縣、長(zhǎng)武縣、彬縣、旬邑縣、淳化縣，渭南市的白水縣、澄城縣、合陽(yáng)縣、韓城市，銅川市的宜君縣、印臺(tái)區(qū)、王益區(qū)、耀州區(qū)，共22 個(gè)縣，5 個(gè)市轄區(qū)，2 個(gè)縣級(jí)市。位于34°29′N～37°30′N，106°25′E～110°36′E，研究區(qū)面積約占陜西省總面積的1/3［3］。延安市屬高原大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫在7.7～10.6℃，暴雨天氣主要出現(xiàn)在盛夏至初秋，年平均降水量為550 mm；延安南界以南大部分，屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，相比延安市氣候更加溫和，暴雨天氣主要出現(xiàn)在夏、秋2 季，年平均氣溫為12～14℃，年平均降水量為500～700 mm［3-4］。

2 資料與研究方法

以現(xiàn)代匯編資料，包括《中國(guó)三千年氣象記錄總集》［16］、《西北災(zāi)荒史》［17］、《中國(guó)災(zāi)害通史清代卷》［18］、《陜西歷史自然災(zāi)害簡(jiǎn)要紀(jì)實(shí)》［19］、《中國(guó)氣象災(zāi)害大典陜西卷》［6］及地方志中對(duì)于陜西黃土高原中南部地區(qū)洪澇災(zāi)害的歷史記載為依據(jù)，通過(guò)資料間的相互印證，確保災(zāi)害條目的準(zhǔn)確性，最終統(tǒng)計(jì)得到研究區(qū)清代（1644—1912 年）洪澇災(zāi)害相關(guān)記載124 條，其中68 條出自《中國(guó)三千年氣象記錄總集》［16］，54 條出自《西北災(zāi)荒史》［17］，2 條出自《中國(guó)氣象災(zāi)害大典陜西卷》［6］。1644—1912 年，厄爾尼諾事件序列數(shù)據(jù)參照《近500 年的厄爾尼諾事件》［20］，當(dāng)年發(fā)生厄爾尼諾事件記為“1”，未發(fā)生則記為“0”。用太陽(yáng)黑子數(shù)量化太陽(yáng)活動(dòng)，太陽(yáng)黑子數(shù)序列來(lái)源于太陽(yáng)影響數(shù)據(jù)分析中心（http：//wwwbis.sidc.be/silso/datafiles）提供的1700—1912 年太陽(yáng)黑子數(shù)。

根據(jù)歷史文獻(xiàn)對(duì)洪澇災(zāi)害的定性描述，采用災(zāi)害等級(jí)法［9-10］，按照受災(zāi)范圍、降水持續(xù)時(shí)間和受災(zāi)程度，將洪澇災(zāi)害劃分為4 個(gè)等級(jí)（表1），定量化研究洪澇災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律。采用最小二乘法意義下的六次多項(xiàng)式擬合與距平分析法研究洪澇災(zāi)害的階段性特征［9］。采用Morlet 小波分析對(duì)洪澇災(zāi)害等級(jí)序列的震蕩特性與存在的顯著周期進(jìn)行研究，準(zhǔn)確判斷其振動(dòng)最強(qiáng)的周期［14，21］。交叉小波變換（cross wavelet transform，XWT）是結(jié)合小波變換與交叉譜分析的信號(hào)分析技術(shù)，從多時(shí)間尺度研究洪澇災(zāi)害與其影響因子的相互關(guān)系，本文通過(guò)交叉小波變換揭示不同周期尺度上兩序列間的時(shí)頻相位關(guān)系［22］。

表1 陜西黃土高原中南部地區(qū)清代洪澇災(zāi)害等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)Table1 Criterion of flood disaster grade in Qing dynasty in the middle south of Loess Plateau in Shaanxi

3 結(jié)果與分析

3.1 清代洪澇災(zāi)害的時(shí)間分布特征

3.1.1 清代洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次的階段性特征

洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次采用年次法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即不管洪澇災(zāi)害年內(nèi)發(fā)生多地、多次均按1 次記，并以最高等級(jí)為準(zhǔn)［9-10］。從研究區(qū)清代124 條洪災(zāi)記載中，篩選出84 條，以10 a 為單位統(tǒng)計(jì)各時(shí)間段洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次。為了進(jìn)一步研究10 a 尺度下洪澇災(zāi)害的變化趨勢(shì)，對(duì)洪災(zāi)發(fā)生頻次進(jìn)行最小二乘法意義下的六次多項(xiàng)式擬合，將每10 a 發(fā)生洪澇災(zāi)害的頻次與其平均頻次做差，得到距平值，結(jié)果如圖1 所示?？傮w來(lái)看，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次呈波動(dòng)增加趨勢(shì)，從1881 年開(kāi)始洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次呈顯著增加趨勢(shì)。根據(jù)洪澇災(zāi)害隨時(shí)間的變化特征，將研究區(qū)清代洪澇災(zāi)害劃分為5 個(gè)階段。第1 階段（1644—1690 年）、第3 階段（1801—1840 年）、第5 階段（1881—1912 年）分別平均2.76、2.35 以及1.39 a 發(fā)生1 次洪澇災(zāi)害，這3個(gè)階段洪澇災(zāi)害頻發(fā)且連澇現(xiàn)象十分突出，共發(fā)生3年連澇4 次，5 年連澇1 次，9 年連澇1 次；第2 階段（1691—1800 年）和第4 階段（1841—1880 年）分別平均6.11、4.44 a 發(fā)生1 次洪澇災(zāi)害，發(fā)生頻次相對(duì)較低，第2 階段中1711—1720、1761—1770 及1781—1790 年有30 a 未出現(xiàn)洪澇災(zāi)害相關(guān)記載。第1、3、5階段3 個(gè)洪澇災(zāi)害高頻期的距平值以正值為主，第2、4 階段2 個(gè)洪澇災(zāi)害低頻期的距平值以負(fù)值為主。

圖1 研究區(qū)清代洪澇災(zāi)害每10 年頻次及距平值變化Fig.1 10-year interval frequency variation and anomaly analysis of flood disasters in Qing dynasty in the study area

3.1.2 清代洪澇災(zāi)害等級(jí)序列

研究區(qū)清代洪澇災(zāi)害等級(jí)序列如圖2 所示?？芍?，中度洪澇和大洪澇出現(xiàn)頻次最多，占總數(shù)的比例分別為52.38%、26.19%；輕度洪澇次之，占比為19.05%；特大洪澇最少，占比為2.38%。結(jié)合上文劃分的5 個(gè)階段，輕度洪澇主要集中出現(xiàn)在1691—1800 和1801—1840 年；中度洪澇和大洪澇除在1841—1880 年發(fā)生頻次較低外，在其余階段相差不大；特大洪澇集中出現(xiàn)在1644—1690 年。

圖2 研究區(qū)清代洪澇災(zāi)害等級(jí)序列Fig.2 Sequence of flood disaster grade in Qing dynasty in the study area

3.1.3 洪澇災(zāi)害等級(jí)序列的周期性特征

Morlet 小波分析結(jié)果如圖3 所示。洪澇災(zāi)害等級(jí)序列的周期性明顯，存在3，8，17 及61 a 左右的準(zhǔn)周期。3 a 周期的循環(huán)規(guī)律不明顯、不連續(xù)。8 a 周期在1793 年之后呈明顯的循環(huán)規(guī)律，存在13 個(gè)震蕩核，表現(xiàn)為少-多-少-多的周期變化。17 a 和61 a 周期基本貫穿于整個(gè)研究階段，周期最為明顯。17 a周期存在13 個(gè)震蕩核，表現(xiàn)為多-少-多-少的周期變化。61 a 周期存在4 個(gè)震蕩核，表現(xiàn)為多-少-多-少的周期變化。在7～17 a 周期上，1910—1912 年等值線未完全閉合，表明此后該周期尺度的洪澇災(zāi)害仍有發(fā)生的趨勢(shì)［21，23］。

圖3 Morlet 小波系數(shù)實(shí)部等值線Fig.3 Contour lines of the real part of Morlet wavelet coefficients

3.2 清代洪澇災(zāi)害的空間分布特征

以縣域?yàn)閱挝唤y(tǒng)計(jì)洪澇災(zāi)害的分布情況。針對(duì)一條記錄明確包含多個(gè)縣域的，所涉及縣域各記1次；同一縣域一年內(nèi)發(fā)生多次洪澇災(zāi)害的記1次且取最高等級(jí)［21，23］。通過(guò)分析研究區(qū)清代124 條洪澇災(zāi)害相關(guān)記載，統(tǒng)計(jì)得到清代洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次空間分布圖（圖4）。

圖4 研究區(qū)清代洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次空間分布Fig.4 Spatial distribution of flood disasters frequency in study area in Qing dynasty

研究區(qū)清代洪澇災(zāi)害空間分布具有明顯的不均衡性，并表現(xiàn)出沿水系發(fā)展的特點(diǎn)。洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次超過(guò)9 次的縣域主要分布在研究區(qū)東北部，以清澗河流域中下游和延河流域中下游地區(qū)最為頻繁，其中延川縣（15 次）、子長(zhǎng)市（14 次）及安塞區(qū)（11 次）主要位于黃土梁狀梁峁?fàn)钋鹆隃羡謪^(qū)，地形整體上由西北向東南傾斜，地表海拔為900～1 400 m，地勢(shì)起伏相對(duì)較大，境內(nèi)部分梁峁在150～300 m 起伏，坡陡、溝谷切割較深，歷史時(shí)期森林覆蓋率相對(duì)較低、土壤植被吸水截流少［3］，受夏季風(fēng)影響該區(qū)域夏、秋2季降水集中且強(qiáng)度較大，極易促進(jìn)地表徑流且沿溝坡地形迅速下泄，導(dǎo)致區(qū)域受災(zāi)程度增加［3，6，8］。

洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次介于5～9 次的縣域集中分布在研究區(qū)的中部和西南部，以涇河流域中游與北洛河流域中游地區(qū)居多。其中富縣、洛川縣及黃陵縣主要位于黃土塬地區(qū)，海拔一般在1 200 m 以下，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較優(yōu)越，且農(nóng)業(yè)用地較為集中［3］，洪澇災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活影響較大，如公元1753 年富縣，“夏雨頗勤，黃、洛諸河及溪澗之水不無(wú)漲溢，六月二十二及十四、六等日，沿河低洼地畝，間有被水遇浸濕或雨后被沖?！贝送?，洪澇災(zāi)害高發(fā)區(qū)如延川縣（15 次）及韓城市（14 次）縣域東境位于黃河支流匯入處，地勢(shì)相對(duì)低平、聚落較為密集，遇暴雨與連陰雨時(shí)河流水位猛漲、泄洪不暢，易發(fā)生中度以上洪澇災(zāi)害［3，4，7］，如公元1756 年韓城市，“霖潦暴漲，山水驟入，奔騰噴薄，石梁舊址摧剝幾近?！?/p>

4 討 論

4.1 洪澇災(zāi)害的氣候特征

參照葛全勝等［15］對(duì)中國(guó)中東部冷暖階段的劃分、姚檀棟等［24］在敦德冰巖芯中記錄的冷暖期階段、郝志新等［25］對(duì)中國(guó)過(guò)去千年冷暖與干濕格局變化的研究成果、ZHENG 等［26］對(duì)中國(guó)東部地區(qū)過(guò)去1500 a 干濕變化的重建結(jié)果、何則等［27］重建的中國(guó)西北地區(qū)的氣候干濕序列（1470—2008 年）以及韓健夫等［5］對(duì)中國(guó)黃土高原過(guò)去千年干濕變化的重建結(jié)果，結(jié)合研究區(qū)洪澇災(zāi)害的階段性特征，得到陜西黃土高原中南部地區(qū)清代不同時(shí)段的氣候特征與洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次對(duì)照表（表2）。

表2 陜西黃土高原中南部地區(qū)清代氣候特征與洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次對(duì)照［5，15，24-27］Table 2 Comparison of climatic characteristics and flood disasters frequency in Qing dynasty in the middle south of Loess Plateau in Shaanxi

研究區(qū)清代的氣候以寒冷期為主，因處于寒冷期中的相對(duì)溫濕期，氣候表現(xiàn)出一定的冷暖波動(dòng)［15，25-26］，在1700、1800 及1900 年分別出現(xiàn)了3 次氣候冷暖更替［15，24-26］。氣候冷暖的異常波動(dòng)使得降水量年內(nèi)、年際分配不均衡，極端暴雨洪水及大洪澇發(fā)生頻次增加［28］。研究區(qū)在1801—1820 和1901—1912 年分別平均每2 a、每1.2 a 發(fā)生1 次洪澇災(zāi)害，其中大洪澇分別平均每10 a、每4 a 發(fā)生1 次，與氣候平穩(wěn)期相比，洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次增加，尤其大洪澇發(fā)生頻次顯著提升，而1901—1912 年間氣候處于相對(duì)暖濕期［5，24，27］，該期間洪澇災(zāi)害的頻繁發(fā)生也是對(duì)氣候變暖變濕的響應(yīng)。在氣候冷濕條件下，1801—1900 年平均每2.56 a 發(fā)生1 次洪澇災(zāi)害，大洪澇平均每10 a 發(fā)生1 次，相比之下，氣候暖干條件下洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次明顯減少，如1701—1720 年僅出現(xiàn)1次中等洪澇災(zāi)害記載。綜上，氣候變暖變濕有利于大洪澇及特大洪澇災(zāi)害的發(fā)生，這與已有研究結(jié)果［9，23，28］保持一致。除此之外，結(jié)果表明，氣候冷濕條件下大洪澇及特大洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次也較高。如公元1662 年淳化縣，“六月，大雨至七月，凡六十日，全省皆然，涇渭漲溢，絕渡十日，淹沒(méi)甚眾”；公元1840 年千陽(yáng)縣，“九月連日大雨，城鄉(xiāng)墻宅多被坍塌，黃里任性窯塌，損人口數(shù)；馮坊居民窯塌，損人數(shù)十口；乾樹(shù)子窯塌，損人數(shù)十口?！鄙鲜? 次歷史記載中損失較大的洪澇災(zāi)害都是在氣候相對(duì)冷濕的條件下發(fā)生的，這表明在氣候偏濕條件下，降水量明顯增加，大洪澇及特大洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次增加［9，21，28］。

4.2 洪澇災(zāi)害的關(guān)聯(lián)因子分析

4.2.1 洪澇災(zāi)害與厄爾尼諾事件、太陽(yáng)活動(dòng)的關(guān)系

有研究認(rèn)為，厄爾尼諾事件與旱澇災(zāi)害關(guān)系密切，厄爾尼諾發(fā)生當(dāng)年陜西地區(qū)降水量減少，發(fā)生次年陜西地區(qū)降水量偏多［29］。NINO W 海區(qū)（0° N～10° N、140° E～180° E）的厄爾尼諾指數(shù)與陜北地區(qū)降水量呈明顯相關(guān)性，當(dāng)該海區(qū)海溫異常偏高時(shí)，陜北地區(qū)易發(fā)生雨澇災(zāi)害［2］。太陽(yáng)活動(dòng)是影響年代至百年尺度旱澇發(fā)生的重要因子［30］，有研究得到黃土高原涇河中游旱澇災(zāi)害的發(fā)生在10 a 尺度上與太陽(yáng)活動(dòng)同步［12］；在太陽(yáng)活動(dòng)道頓極小期（1795—1823年），我國(guó)西北、東部地區(qū)多偏澇［30］，本研究區(qū)正處于洪澇災(zāi)害高頻期。本文將洪澇災(zāi)害等級(jí)序列分別與歷史時(shí)期的厄爾尼諾事件序列（1644—1912年）［20］、太陽(yáng)黑子數(shù)序列（1700—1912 年）進(jìn)行交叉小波變換，以探討洪澇災(zāi)害與厄爾尼諾事件、太陽(yáng)活動(dòng)2 個(gè)氣候因子在不同時(shí)間尺度上的相關(guān)性，如圖5所示。其中，細(xì)黑曲線代表影響錐線邊界，該曲線以內(nèi)為有效譜值區(qū)；粗黑線范圍以內(nèi)的區(qū)域通過(guò)了α=0.05 顯著性水平下的噪聲標(biāo)準(zhǔn)譜檢驗(yàn)，表示2 個(gè)序列相關(guān)性顯著；圖中箭頭“→”代表2 個(gè)序列變化相位相同（呈正相關(guān)），箭頭“←”代表2 個(gè)序列變化相位相反（呈負(fù)相關(guān)），箭頭“↑”代表2 個(gè)序列后者先于前者相位270°，箭頭“↓”代表2 個(gè)序列后者先于前者相位90°。

由圖5（a）可知，在2～5 a 周期尺度上洪澇災(zāi)害等級(jí)序列與厄爾尼諾事件序列相關(guān)性顯著，1678—1689、1748—1762 以及1877—1890 年洪澇災(zāi)害等級(jí)序列與厄爾尼諾事件序列呈負(fù)相關(guān)，1819—1837年，厄爾尼諾事件序列超前洪澇災(zāi)害等級(jí)序列一個(gè)周期，二者呈正相關(guān)。在9～12 a 周期尺度上存在一個(gè)顯著相關(guān)能量區(qū)，1799—1816 年二者表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)。在56～70 a 周期尺度上亦存在一個(gè)顯著相關(guān)能量區(qū)，1733—1824 年厄爾尼諾事件序列超前洪澇災(zāi)害等級(jí)序列1/4 個(gè)周期。由圖5（b）可知，洪災(zāi)等級(jí)序列與太陽(yáng)黑子數(shù)序列在8～14 a 的周期尺度上相關(guān)性最明顯，且在該周期尺度上，1723—1751、1814—1830 及1855—1889 年二者呈顯著負(fù)相關(guān)；1790—1809 年太陽(yáng)黑子數(shù)序列超前洪澇災(zāi)害等級(jí)序列1/4 個(gè)周期；1828—1841 與1887—1896 年太陽(yáng)黑子數(shù)序列超前洪澇災(zāi)害等級(jí)序列3/4 個(gè)周期。

圖5 洪澇災(zāi)害等級(jí)序列與厄爾尼諾事件序列和太陽(yáng)黑子數(shù)序列的交叉小波變換（XWT）Fig.5 Cross wavelet transform（XWT）of flood disasters grade sequence with El Nino events sequence and sunspots sequence

4.2.2 夏季風(fēng)對(duì)洪澇災(zāi)害的影響

東亞夏季風(fēng)為我國(guó)東部地區(qū)大范圍降水提供主要水汽來(lái)源，其強(qiáng)度和推進(jìn)位置發(fā)生改變會(huì)對(duì)我國(guó)東部地區(qū)的氣候變化造成影響［31］。當(dāng)東亞夏季風(fēng)較強(qiáng)時(shí)，我國(guó)夏季雨帶位置偏北，陜西省降水量則呈現(xiàn)北部地區(qū)降水偏多、南部偏少的特點(diǎn)［32］，陜西黃土高原中部地區(qū)因降水連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大極易引發(fā)洪澇災(zāi)害［3，32］。東亞夏季風(fēng)的水汽輸送帶是我國(guó)東部地區(qū)夏季極端暴雨和大洪澇的制造者［31］，當(dāng)其與東亞中高緯大氣環(huán)流配合將季風(fēng)水汽輸送至西北地區(qū)東部時(shí)，該地區(qū)將出現(xiàn)大暴雨天氣，易引發(fā)洪澇災(zāi)害［31］，如1977 年7 月5—6 日延安發(fā)生的特大洪水就說(shuō)明了這種情況。陜西黃土高原中南部地區(qū)位于夏季風(fēng)過(guò)渡區(qū)，對(duì)東亞夏季風(fēng)北邊緣的推進(jìn)變化響應(yīng)劇烈［5，33］，我國(guó)黃土高原半干旱區(qū)的干燥度指數(shù)與季風(fēng)邊緣的負(fù)相關(guān)最為明顯［33］。對(duì)比萬(wàn)象洞WX42B 的δ18O 記錄分析結(jié)果［34］（圖6），研究區(qū)自1690 年開(kāi)始，洪澇災(zāi)害高、低頻期與夏季風(fēng)存在較明顯的正相關(guān)關(guān)系，1644—1690，1801—1840 及1881—1912 年3 個(gè)洪澇災(zāi)害高頻期受夏季風(fēng)的影響。1881—1912 年大洪澇的發(fā)生頻次在5 個(gè)階段中最高，該階段內(nèi)1894—1898 年出現(xiàn)5 年連澇，1901—1912 年出現(xiàn)9 年連澇，這與夏季風(fēng)在19 世紀(jì)晚期處于降水增強(qiáng)期［34］存在一定聯(lián)系。

圖6 洪澇災(zāi)害低、高頻期與萬(wàn)象洞WX42B 的δ18O 記錄（根據(jù)文獻(xiàn)［34］改會(huì)）對(duì)比Fig.6 Comparison of low and high frequency periods of flood disasters in the study area with the record of δ18O in Wanxiang cave WX42B

5 結(jié) 論

研究區(qū)域尺度洪澇災(zāi)害歷史時(shí)期的時(shí)空分布以及氣候變化特征，對(duì)于重建高分辨的古氣候序列以及深入了解全球氣候變化的區(qū)域響應(yīng)具有重要意義。通過(guò)對(duì)陜西黃土高原中南部地區(qū)清代洪澇災(zāi)害的時(shí)間分布、空間分布、氣候特征及成因進(jìn)行研究，得到如下結(jié)論：

（1）洪澇災(zāi)害分為5 個(gè)階段。第1 階段（1644—1690年）、第3階段（1801—1840年）和第5階段（1881—1912 年）為洪澇災(zāi)害高頻期；第2 階段（1691—1800年）和第4 階段（1841—1880 年）為洪澇災(zāi)害低頻期。該區(qū)清代洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次總體呈波動(dòng)增加趨勢(shì)。3 個(gè)洪澇災(zāi)害高頻期受夏季風(fēng)的影響，1881—1912年洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次呈顯著增加趨勢(shì)，這與19 世紀(jì)晚期夏季風(fēng)活動(dòng)加強(qiáng)有關(guān)。

（2）從災(zāi)害等級(jí)看，研究區(qū)以中度洪澇和大洪澇為主，大洪澇及特大洪澇在氣候轉(zhuǎn)型期發(fā)生頻次相對(duì)較高。除此之外，在氣候偏濕條件下，降水量明顯增加也會(huì)造成大洪澇及特大洪澇發(fā)生頻次增加。

（3）清代洪澇災(zāi)害空間分布不均衡性突出，并表現(xiàn)出沿水系發(fā)展的特點(diǎn)。研究區(qū)的東北部、中部及西南部的縣市洪澇災(zāi)害發(fā)生頻次相對(duì)較高，其中清澗河流域與延河流域中下游地區(qū)的縣市發(fā)生頻次最高。

（4）清代洪澇災(zāi)害發(fā)生存在3、8、17 及61 a 的準(zhǔn)周期。交叉小波變換顯示，該區(qū)洪澇災(zāi)害等級(jí)序列在2～5、9～12 及56～70 a 周期尺度上與厄爾尼諾事件序列存在顯著相關(guān)性，在8～14 a 周期尺度上與太陽(yáng)黑子數(shù)序列相關(guān)性明顯。