清代滁河流域旱澇災(zāi)害序列重建及時(shí)序分析

李士毫,畢碩本,3,李曉岑

(1.南京信息工程大學(xué) 文化遺產(chǎn)科學(xué)認(rèn)知與保護(hù)研究基地,南京 210044; 2.南京信息工程大學(xué) 法政學(xué)院,南京 210044;3.南京信息工程大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,南京 210044)

0 引 言

地球氣候一直處于不斷變化的過程中,但由于其變化周期較長,大部分時(shí)間內(nèi)氣候環(huán)境都呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的狀態(tài)。但是,人類文明的發(fā)展為氣候變化帶來了更多的不穩(wěn)定性,進(jìn)入工業(yè)時(shí)代之后,人類活動對于氣候的影響越來越大。尤其是近百年以來,氣候變化加劇,極端自然現(xiàn)象時(shí)有出現(xiàn),氣候變化問題也因此受到了更多的關(guān)注。在20世紀(jì)70年代以前,氣象科學(xué)家曾認(rèn)為用30 a的氣候平均就可描述氣候特征,氣候被看作是一個靜態(tài)、大體穩(wěn)定的孤立系統(tǒng)[1]。1990年代以后,人們已經(jīng)認(rèn)識到氣候具有突變性,而且關(guān)于氣候突變發(fā)生的時(shí)間尺度已經(jīng)由千年縮小到10 a之內(nèi)[2]。2003年10月,美國國防部發(fā)布 “氣候突變的進(jìn)程和對美國國家安全的影響 ”報(bào)告,旨在預(yù)測全球氣候變化的最惡劣結(jié)果,并提出應(yīng)對之策[3]。2009年的一項(xiàng)研究顯示,中國近50 a來年平均地表氣溫變暖幅度約為1.1 ℃, 增溫速率接近0.22 ℃/(10 a) , 比全球或半球同期平均增溫速率明顯偏高,地表氣溫增暖主要發(fā)生在最近的20 余年[4]。

農(nóng)業(yè)作為第一產(chǎn)業(yè),在社會生產(chǎn)中起著極其重要的作用,我國古代尤其重視農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以農(nóng)作物的生長為基礎(chǔ),因此受氣候變化的影響很大[5]。其中,旱澇災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響最大。我國以季風(fēng)性氣候?yàn)橹?大部分地區(qū)的主要降水都集中于夏季,同時(shí)由于季風(fēng)的不穩(wěn)定性,降水量波動較大。因此,我國旱澇頻繁,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有很大影響[6]。當(dāng)季風(fēng)水平發(fā)生波動時(shí),就可能出現(xiàn)旱澇災(zāi)情,進(jìn)而造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受損。例如,我國夏季季風(fēng)在20世紀(jì)中后期發(fā)生了一次明顯的躍變,華北地區(qū)在1976年之后,夏季季風(fēng)降水減少,發(fā)生了持續(xù)干旱,導(dǎo)致了此地區(qū)水資源缺乏,國家不得不花費(fèi)巨資實(shí)施南水北調(diào)工程[7- 8]。我國古代十分重視氣候現(xiàn)象的觀測和記錄,因此留下了大量關(guān)于氣象和氣候變化的記載,為當(dāng)今的古代氣候研究提供了豐厚的資料支撐。早在上世紀(jì)70年代,竺可楨[9]就根據(jù)歷史文獻(xiàn)等資料梳理了我國近5 000 a的氣候變化。王紹武等[6]為探索旱澇演變規(guī)律,分析了我國近500 a的旱澇史料。鄭景云等[10-11]評估了我國過去2 000 a的氣候變化,并總結(jié)出利用旱澇縣次建立歷史時(shí)期旱澇指數(shù)序列的研究方法。近年來,國內(nèi)對于歷史時(shí)期內(nèi)各流域氣候變化的研究愈加豐富。張健等[12]對黃河中游清代至今的氣候狀況進(jìn)行了重建與分析,姜彤等[13]重建了近1 000 a長江中下游的旱澇序列,高超等[14]對淮河流域明清500多年洪旱災(zāi)害的演變特征進(jìn)行了分析。但是,當(dāng)前研究大多集中在大區(qū)域和大流域的研究,重點(diǎn)在尋找于宏觀上的規(guī)律和特征。相比長江流域、淮河流域等大范圍地區(qū),一些較小流域受到的關(guān)注不足,對于更為具體和細(xì)致的小范圍氣候變化的研究較少。

在古代氣候的研究工作中,很多學(xué)者都會使用空間數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)[15-16]。在進(jìn)行氣候還原與分析時(shí),空間數(shù)據(jù)挖掘是數(shù)據(jù)挖掘中的重要內(nèi)容,包括時(shí)空模式發(fā)現(xiàn)、時(shí)空聚類分析、時(shí)間序列關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘等方法。此類方法的應(yīng)用,可以有效提升數(shù)據(jù)挖掘的效果。例如,Ester提出了DBSCAN算法[17],這是一種基于密度的空間聚類算法 ,適用于各種形狀的聚類,可以快速、有效地處理空間數(shù)據(jù)并且處理噪聲點(diǎn)。

本文選取滁河流域作為研究區(qū)域,通過收集該流域清代歷史資料,提取其中關(guān)于洪澇和干旱災(zāi)害的相關(guān)記載,根據(jù)旱澇等級劃分標(biāo)準(zhǔn),重建了1644—1911年滁河流域旱澇等級序列,并運(yùn)用多種分析法,包括頻次分析、滑動平均和Morlet小波分析法,對重建序列進(jìn)行時(shí)序分析。滁河流域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,降水分布季節(jié)性強(qiáng)且年際變化大,屬于旱澇災(zāi)害多發(fā)地區(qū)。

1 研究區(qū)域與資料

滁河,古代稱涂水、滁水,酈道元在《水經(jīng)注》中記載:滁水出浚遒縣也。唐代改稱滁河。在含山、和縣內(nèi)被稱為“后河”,南京市也稱“全河"。滁河位于長江下游左岸。發(fā)源于安徽省肥東縣梁園附近,安徽、江蘇省的10個縣(市、區(qū)),流經(jīng)安徽省的肥東縣、全椒縣、巢湖市、含山縣、和縣、嘉山縣、滁州市、來安縣和江蘇省南京市的浦口區(qū),最終于南京市六合區(qū)與儀征市邊界附近的大河口匯入長江。滁河全長269.2 km,其中安徽省境內(nèi)河長169 km,江蘇省境內(nèi)長約116 km(圖1)。

滁河流域面積偏小,但地理位置較為重要。滁河流域位于江淮地區(qū)東部和寧鎮(zhèn)地區(qū)西部,是連接江淮與寧鎮(zhèn)地區(qū)的過渡地帶,其氣候特征具有一定的代表性。重建滁河流域歷史旱澇序列,對認(rèn)識其東西兩側(cè)大區(qū)域的氣候特點(diǎn)有一定的參考意義。

本文重建清代滁河流域旱澇序列的數(shù)據(jù)依據(jù)來自相關(guān)歷史文獻(xiàn)。滁河流域多為平原丘陵,地勢較為平緩,河流水域密集,加之氣候適宜,非常適合人類生活和農(nóng)業(yè)發(fā)展。早在商周時(shí)期,就是諸侯活動頻仍之地[18],至今仍遺存含山大城墩、滁州何郢、江浦蔣城子等多處遺址和大量青銅器具。20世紀(jì)60年代,研究人員在滁河流域進(jìn)行了一次全面調(diào)查,確認(rèn)了30余處臺型遺跡[19]。滁河河道曲折寬闊,且水流平緩,利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但地勢平坦不利泄洪。并且,從明代起,滁河沿河筑圩擋水,逐年加高培厚,形成如今大小圩區(qū),圩堤愈高,洼地滯洪能力日少,水旱災(zāi)害頻繁[20]。滁河流域位于東部季風(fēng)區(qū),年降水量1 000 mm左右,降水集中于夏季,6、7月份暴雨占全年暴雨的70%[21]。降水量較多且集中,因此更易出現(xiàn)洪澇災(zāi)害。

本文提取了《中國三千年氣象記錄總集》[22]中的相關(guān)氣候信息,并輔以《中國氣象災(zāi)害大典·安徽卷》[23]、《中國氣象災(zāi)害大典·江蘇卷》[24]中的旱澇災(zāi)害記載。部分年代缺少旱澇災(zāi)害記錄,以《中國近五百年旱澇分布圖集》[25]中的旱澇等級序列進(jìn)行參考和補(bǔ)充。

2 旱澇災(zāi)害等級序列的重建

2.1 旱澇等級的判斷標(biāo)準(zhǔn)

本文在歷史文獻(xiàn)的整理工作中,使用5級劃分法[26],根據(jù)史料中關(guān)于旱澇災(zāi)害的描述,將每個縣的單次旱澇記載轉(zhuǎn)化為確定的旱澇等級定值。分為1級-澇,2級-偏澇,3級-正常,4級-偏旱,5級-旱。具體定量標(biāo)準(zhǔn)見表1、表2。

表1 旱澇災(zāi)害等級的定級標(biāo)準(zhǔn)

表2 區(qū)域旱澇指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)

旱澇等級的判斷需要遵循下列標(biāo)準(zhǔn):① 當(dāng)一個縣一年內(nèi)既有干旱災(zāi)害也有洪澇災(zāi)害時(shí),應(yīng)當(dāng)以影響較大的災(zāi)害為準(zhǔn),如連續(xù)干旱或破壞力強(qiáng)的洪澇災(zāi)害。如果旱澇災(zāi)害影響程度大致相同,考慮到當(dāng)?shù)亟涤昙械奶攸c(diǎn),應(yīng)當(dāng)以夏季災(zāi)害狀況為準(zhǔn)。② 部分洪澇災(zāi)害不予計(jì)入,如鄰近地區(qū)河流決堤導(dǎo)致的洪水過境。③ 單一站點(diǎn)記載空白的情況,如果中斷不超過3 a,視為氣候正常,超過3 a的情況視為資料缺失[27]。

2.2 旱澇等級序列的重建

確定流域內(nèi)所有縣的單點(diǎn)旱澇等級后,對整個區(qū)域的旱澇等級進(jìn)行評估[28]。其計(jì)算公式為

K=(∑F+∑D+∑E)/N·E。

(1)

式中:K為特定1 a中滁河流域的綜合旱澇等級;F為當(dāng)年氣候?yàn)闈澈推珴硢吸c(diǎn)的等級數(shù);D為當(dāng)年氣候?yàn)楹岛推祮吸c(diǎn)的等級數(shù);E為當(dāng)年氣候正常的等級數(shù);N為區(qū)域內(nèi)有氣候記載的單點(diǎn)數(shù)量。

根據(jù)滁河流域1644—1911年旱澇等級數(shù)據(jù),逐年定量化各縣旱澇等級并制作該地區(qū)旱澇災(zāi)害等級表(表3)。為更加直觀地展示不同旱澇等級的時(shí)間分布特征,繪制旱澇等級災(zāi)害散點(diǎn)圖(圖2)。

表3 1644—1911年滁河流域旱澇災(zāi)害等級

圖2 1644—1911年滁河流域旱澇災(zāi)害等級散點(diǎn)圖

根據(jù)圖2可以看出,1644—1911年,滁河流域干旱與偏旱的年份較少,正常與偏澇的年份較多。根據(jù)圖表可知,滁河流域氣候正常年份為81a,占比30.2%;氣候偏澇與澇的年份分別為77、35 a,分別占比為28.7%、13%;氣候偏旱與旱的年份分別為50、25 a,分別占比為18.7%、9%。出現(xiàn)極端氣候的年份占20%左右,平均5 a出現(xiàn)一次。氣候?yàn)?zāi)害的發(fā)生具有一定的連續(xù)性,即數(shù)年間氣候持續(xù)偏向濕潤或干旱,同一類型的災(zāi)害連續(xù)出現(xiàn)。清代滁河流域洪澇災(zāi)害發(fā)生頻率高于干旱災(zāi)害,澇與偏澇年份共有112 a,反映出當(dāng)時(shí)整體氣候偏向濕潤。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 年際變化和頻次分析

將清代268 a每10 a作為一個時(shí)段,分別統(tǒng)計(jì)各時(shí)段旱澇災(zāi)害出現(xiàn)的頻率(見表4)。結(jié)果顯示:1670—1679年發(fā)生了6次旱災(zāi)年,是所有年份中發(fā)生旱災(zāi)最多的時(shí)段;其他各時(shí)段都有旱災(zāi)年份出現(xiàn),分別存在1～6 a不等。1740—1749年發(fā)生了7 a澇災(zāi),1900—1911年也有7 a澇災(zāi),但這一時(shí)段包含11個年份,因此澇災(zāi)強(qiáng)度小于1740—1749年;其他各時(shí)段也都有澇災(zāi)年出現(xiàn),分別存在1～6 a不等。認(rèn)識清代滁河流域的氣候變化,可以將268 a分為前后2個時(shí)期,簡明地展示滁河流域氣候在清代的整體演變趨勢。1644—1777年間,旱災(zāi)年41 a,澇災(zāi)年52 a,旱澇比率為0.79,1778—1911年旱災(zāi)年34 a,澇災(zāi)年60 a,旱澇比率為0.57?？梢钥闯?清代該流域的氣候呈現(xiàn)由干燥到濕潤的變化特征。

表4 1644—1911年滁河流域旱澇災(zāi)害頻次

268 a總計(jì)來看,1級澇共發(fā)生35次,占比13%,平均每8 a發(fā)生1次;2級偏澇共發(fā)生77次,占比29 %,平均每3 年發(fā)生1次;降水適宜共發(fā)生81次,占比30%,平均每3 a發(fā)生1次;4級偏旱共發(fā)生50次,占比19 %,平均每5 a發(fā)生1次;5級旱共發(fā)生25次,占比10%,平均每10 a發(fā)生1次。說明滁河流域最容易出現(xiàn)的是正常年與偏澇年,旱年發(fā)生的概率最低,正常偏澇是清代該流域氣候的主要特征。

為直觀展示滁河流域各時(shí)期旱澇災(zāi)害發(fā)生頻次,制作旱澇災(zāi)害頻次直方圖,見圖3所示。由圖3可知,1644—1911年滁河流域旱澇災(zāi)害發(fā)生的頻次波動較大。旱災(zāi)變化趨勢為上升-下降-平穩(wěn)-下降,澇災(zāi)變化趨勢為下降-上升-下降-上升-下降-上升?？梢钥闯?清代初期以后,該流域澇與偏澇年份遠(yuǎn)多于旱與偏旱年份。

圖3 滁河流域1644—1911年旱澇災(zāi)害頻次及其多項(xiàng)式擬合

3.2 階段性分析

分析滁河流域旱澇災(zāi)害的階段性特點(diǎn),可深入了解清代該河流域旱澇災(zāi)害的整體變化趨勢及不同時(shí)期的階段特征。對于一組數(shù)據(jù)樣本數(shù)量為n的序列X1,X2,…,Xi,…,Xn,它的m項(xiàng)滑動平均可以寫為

式中Xt+(m-1)/2表示對應(yīng)t+(m-1)/2時(shí)刻的平均值[29]。

使用11 a滑動平均法進(jìn)行分析,結(jié)果如圖4所示。

圖4 滁河流域1644—1911年旱澇災(zāi)害11 a滑動平均曲線

由圖4可知,在11 a時(shí)間尺度下,滁河流域清代旱澇災(zāi)害的出現(xiàn)可以大致分為4個階段。第一階段為1644—1720年,這一時(shí)期干旱災(zāi)害的頻次遠(yuǎn)多于洪澇災(zāi)害,且出現(xiàn)了多年連續(xù)干旱的情況。第二階段為1720—1760年,這一時(shí)期滁河流域的氣候由干旱轉(zhuǎn)向濕潤,絕大部分年份都出現(xiàn)了洪澇災(zāi)害,且旱澇等級值波動較小,處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。第三階段為1760—1820年,這一時(shí)期旱澇災(zāi)害的頻次大致相等,且旱澇變化劇烈,多次發(fā)生旱澇急轉(zhuǎn)的情況。第四階段為1820—1911年,這一階段多數(shù)年份氣候偏澇,發(fā)生干旱災(zāi)害的年份較為集中。滁河流域清代氣候曾多次突變,1653年、1666年、1720年、1760年、1820年和1855年均是明顯的時(shí)間拐點(diǎn)。根據(jù)11 a滑動平均圖,可將清代滁河流域分為1個偏旱期(1644—1720年)、2個偏澇期(1720—1760年、1820—1911年)和1個旱澇交替多發(fā)期(1760—1820年)?？梢钥闯?滁河流域268 a間旱澇災(zāi)害的出現(xiàn)有著較明顯的階段性和集中性。1720年左右是滁河流域氣候由干燥轉(zhuǎn)向濕潤的重要時(shí)間拐點(diǎn),淮河流域氣候同樣由旱轉(zhuǎn)澇,干濕變化明顯[30]。這一時(shí)期類似的氣候轉(zhuǎn)變,體現(xiàn)出兩地氣候演變在時(shí)序上的相似性。

3.3 周期性分析

使用Morlet連續(xù)小波分析法,對清代滁河旱澇災(zāi)害發(fā)生時(shí)間序列進(jìn)行周期性分析,作出小波變換系數(shù)實(shí)部等值線圖(圖5)。小波變換不僅能夠發(fā)現(xiàn)氣候序列變化的尺度,而且能夠看到氣候序列變化的時(shí)間位置[ 31]。實(shí)部表示不同特征時(shí)間尺度信號在不同時(shí)間上的分布和位相等信息,實(shí)部為正對應(yīng)于偏多期,反之對應(yīng)于偏少期;模的大小與時(shí)間跨度密切相關(guān)。根據(jù)1644—1911年滁河流域旱澇等級序列的時(shí)頻分布狀況可看出較為明顯的周期變化特征時(shí)間尺度是5、10～15、20～30、50～60 a。10～15 a尺度的周期變化比較具有全域性。20～30 a度的周期變化在1860—1911年比較明顯。

圖5 Morlet小波變換系數(shù)實(shí)部

小波方差(圖6)可以用于確定旱澇變化序列的主周期?？梢钥闯?小波方差的曲線存在4個大小不同的峰值,分別對應(yīng)著9、14、28、55 a左右的主周期。其中,55 a左右的周期振蕩最強(qiáng),為第1主周期,第2、3、4周期依次是28、14、9 a。我國東部沿海地區(qū)清代旱澇序列重建結(jié)果顯示存在顯著的28 a周期[32],與本流域結(jié)果相似。這些顯著周期與太陽黑子的活動周期有一定的一致性,區(qū)域內(nèi)旱澇變化的周期與一些氣候變化在一定程度上都有著相同的反映[33-34]。

圖6 旱澇等級距平序列的小波方差

4 可靠性分析

為了檢驗(yàn)本文所建清代滁河流域旱澇序列的可靠性,將重建結(jié)果與同時(shí)段我國東部沿海地區(qū)的整體氣候特征[32]進(jìn)行對比。比較兩地清代旱澇序列11 a滑動平均曲線圖(圖7),可以看到1644—1911年滁河流域和東部沿海地區(qū)的氣候過程演變具有較多的相似性。旱澇等級在1644—1720年呈現(xiàn)整體上升的趨勢,并且在大部分時(shí)間內(nèi)處于較高水平。在1720—1760年呈現(xiàn)下降趨勢。19世紀(jì)初,兩地旱澇等級曲線的走向均由升轉(zhuǎn)降,并且出現(xiàn)旱澇交替的現(xiàn)象。這些演變階段說明滁河流域氣候與東部沿海地區(qū)的整體氣候特征相似,在清代前期較為干燥,進(jìn)入清中后期則較為濕潤。相較于整個東部沿海地區(qū),滁河流域范圍較小,加之所處地理位置和流域內(nèi)地形、水文環(huán)境等區(qū)域性因素影響,內(nèi)部氣候和東部沿海地區(qū)的整體氣候存在一些差異性,在部分時(shí)期甚至可能呈現(xiàn)相反的特征。整體而言,本文所建立的清代滁河流域旱澇序列具有一定的可靠性。

圖7 東部沿海地區(qū)旱澇等級11 a滑動平均曲線

滁河流域部分屬于淮河流域的范圍,其氣候與淮河流域應(yīng)當(dāng)具有部分一致性。楊傳國等[ 30]重建淮河流域旱澇序列結(jié)果顯示,清代存在25～50 a的長周期和7 a左右的短周期,與本流域結(jié)果(9、28、55 a)基本一致?；春恿饔蛟谇宕嬖?個主要的濕潤期(1730—1780年、1820—1920年),與滁河流域2個偏澇期(1720—1760年、1820—1911年)基本對應(yīng)。因其統(tǒng)計(jì)范圍為蚌埠以上流域,與本流域氣候特征存在部分差異。將滁河流域旱澇序列方差圖(圖6)和淮河流域重建旱澇序列方差圖(圖8)進(jìn)行比對可以看出,滁河流域存在28 a左右的明顯周期,淮河流域存在30 a左右的明顯周期;滁河流域的第一周期為55 a左右,淮河流域同樣存在50 a左右的明顯周期。滁河流域與淮河流域在旱澇變化的時(shí)間特征上較為相似。

圖8 重建降雨序列和旱澇等級序列的小波方差

5 旱澇災(zāi)害的社會影響

在防災(zāi)減災(zāi)能力較差的古代,旱澇災(zāi)害的破壞力很大,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是受旱澇影響最大的社會活動之一。古代水利設(shè)施落后,應(yīng)對自然災(zāi)害的能力較弱,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)幾乎完全依賴自然降水,極容易出現(xiàn)旱澇災(zāi)害。以滁州為例,清初康熙年間修訂的《滁州志》記載,1651年,“大旱,米價(jià)每升七十文”。干旱造成農(nóng)田減產(chǎn),導(dǎo)致糧食緊缺,糧價(jià)高漲。烈度較大的旱澇災(zāi)害,會嚴(yán)重破壞社會的正常生產(chǎn)生活,威脅民眾生命安全。1679年,滁州“(大旱),歲大寢,流殣載道”。相鄰的天長縣甚至出現(xiàn)“民大饑,人相食”的慘劇。類似的情景,在古代各類記載中屢見不鮮。

旱澇災(zāi)害可能引發(fā)多種次生災(zāi)害。例如,過量的降水不僅影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還會毀壞城池房屋。1658年,“秋九月,大水,自初三日雨至十九日,田禾皆淹沒”。1670年,“仲夏,淋雨竟月,羅城堞崩殆盡,濠堤潰溢幾涸”。1671年,滁州“夏旱,蝗”。本次災(zāi)情造成“本州民馬田地,秋被旱蝗災(zāi)傷九分、十分不等?！备珊挡粌H直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還可能導(dǎo)致蝗災(zāi),造成進(jìn)一步的破壞。

現(xiàn)代社會抵御氣候?yàn)?zāi)害的能力有了極大的提升,旱澇災(zāi)害的破壞性被大幅削弱。但是,抵御氣候?yàn)?zāi)害仍然是一項(xiàng)艱巨且長期的工作,并且當(dāng)代氣候變化加劇,對于氣候?yàn)?zāi)害需要繼續(xù)保持警惕、加強(qiáng)預(yù)防,不斷深化對氣候變化機(jī)理和規(guī)律的認(rèn)知。

6 討 論

滁河流域位于長江中下游地區(qū),這一區(qū)域作為我國重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū),發(fā)展程度較高,相關(guān)氣候研究較為完善。進(jìn)入清代以后,滁河流域澇災(zāi)頻率發(fā)生明顯高于明代,為澇災(zāi)多發(fā)期[35],這一特征與滁河流域在清代初期后氣候由干轉(zhuǎn)濕,洪澇災(zāi)害大量出現(xiàn)的特點(diǎn)相同。

清代滁河流域周邊多個區(qū)域的氣候變化都具有10 a左右的周期性特點(diǎn),包括周邊巢湖地區(qū)[36]、蘇浙皖滬[35]四省和廣大東部沿海地區(qū)[ 32],多位學(xué)者的研究都表示,旱澇災(zāi)害變化周期與太陽黑子的活動周期有一定的一致性[33-34]。本文重建滁河流域旱澇等級序列結(jié)果顯示,當(dāng)?shù)厍宕禎匙兓嬖?、14 a的周期性,表明滁河流域與周邊區(qū)域的旱澇變化存在一致性。

本文選取的旱澇記載,主要是關(guān)于降水及河流水量變化等自然現(xiàn)象的描述。通過定量分析歷史氣候資料,可得知滁河流域的旱澇變化具有較為明顯的階段性與周期性特點(diǎn)。人類與自然是相互聯(lián)結(jié)的整體,這種聯(lián)系在農(nóng)業(yè)時(shí)代尤為緊密。同時(shí),這種影響并不是單向的,一些災(zāi)害的發(fā)生也和人為因素相關(guān)[37]。夏明方曾指出,過于側(cè)重自然因素已經(jīng)嚴(yán)重制約了中國災(zāi)害史乃至環(huán)境史研究的進(jìn)一步發(fā)展[38]。

本文關(guān)于清代滁河流域人類活動的關(guān)注不足,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及水利工程等活動的狀況缺少認(rèn)識。因此,對于氣候變化與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響,以及旱澇災(zāi)害與經(jīng)濟(jì)、社會的關(guān)系,后續(xù)仍然需要更多的研究。

7 結(jié) 語

在梳理1644—1911年滁河流域逐年旱澇變化的基礎(chǔ)上,探索該流域氣候在清代的演變特征。結(jié)果表明:清代初期后,滁河流域整體氣候由干燥轉(zhuǎn)向濕潤。

在11 a時(shí)間尺度下,其變化過程可大致分為4個階段,呈現(xiàn)出干燥—濕潤—旱澇持平—濕潤的趨勢。氣候變化過程存在10～50 a長短不一的時(shí)間周期。重建歷史降雨定量描述了歷年滁河流域降雨量的分布,準(zhǔn)確性較高。

清初,干旱災(zāi)害較多,進(jìn)入17世紀(jì)之后,氣候快速轉(zhuǎn)向偏澇,洪澇災(zāi)害出現(xiàn)的頻次增多。清代該流域氣候由干燥轉(zhuǎn)向濕潤的趨勢,與周邊淮河及長江流域的變化具有一致性。周期性特點(diǎn)上,滁河流域存在9、14、28、55 a的振蕩周期。北側(cè)淮河流域存在25～50 a的長周期和7 a左右的短周期,滁河所屬的東部沿海地區(qū)存在顯著的28 a周期,均與滁河流域具的旱澇周期具有一致性。受到地理位置、地形等具體因素影響,干濕變化規(guī)律在小尺度的時(shí)空范圍內(nèi)存在一些誤差,但基本與清代長江下游地區(qū)地區(qū)和淮河流域的整體特點(diǎn)一致。通過和流域所屬的東部沿海地區(qū)旱澇序列進(jìn)行比對,證實(shí)本文所建旱澇序列具有可信性。清代滁河流域旱澇災(zāi)害頻發(fā),嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn),造成多種災(zāi)害和社會問題。

本文收集古代文獻(xiàn)資料重建歷史時(shí)期旱澇序列,雖然選擇了多種史料以求獲得更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),但仍然存在一些問題。各縣在不同年份均存在記載缺失的情況;對于一年內(nèi)同一地區(qū)的旱澇記載,不同史料的描述有時(shí)會不一致甚至完全相反。在今后的研究中,原始資料的收集與整理工作仍需繼續(xù)完善。