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文首語：本文的氣候數(shù)據(jù)來自于洪業(yè)湯等人的論文《近5000a溫度的金川泥炭δ18O記錄》，特此說明。
以下是正文。 1
在距今12640年前，氣溫驟然下降，世界各地進(jìn)入嚴(yán)寒，兩極和阿爾卑斯、青藏高原等地的冰蓋擴(kuò)張，許多本來遷移到高緯度地區(qū)的動植物大批死亡。這一次降溫很突然，短短十年內(nèi)，地球平均氣溫下降了大約7、8℃。這次降溫持續(xù)了上千年，直到距今11500年前，氣溫才又突然回升。這就是地球歷史上著名的新仙女木事件。
從此以后，我們終于迎來了溫暖的全新世，這是屬于人類文明的新時代。春天到了，萬物復(fù)蘇，傳說中的神農(nóng)氏也出現(xiàn)了。也就是在這個時候，人們開始了原始的農(nóng)業(yè)種植，會燒制陶器了，也會把野生動物圈到家里養(yǎng)家畜了，這個“家”，就是屋頂下面有個豚，豚就是豬，人類會把野豬飼養(yǎng)成家豬了，人們吃得好多了。慢慢的，各種文化就出現(xiàn)了，什么河姆渡文化、老官臺文化、北辛文化、仰韶文化、大汶口文化、紅山文化、良渚文化、龍山文化等等，遺跡遍布黃河、長江，將來有機(jī)會，退休的時候，趁著胳膊腿能動，一定把這些文化遺址好好看個遍。
一直到公元前2679年，黃帝紀(jì)元元年，中國人的始祖出現(xiàn)了。黃帝通過阪泉之戰(zhàn)和涿鹿之戰(zhàn)，打敗了炎帝和蚩尤，一統(tǒng)天下，成為了中國人的老祖宗。今年是2021年，整整4700年了。這個時間大家應(yīng)該都記住，中國人的老祖宗嘛。黃帝是五帝之首，中華人文始祖，從他開始，慢慢的，中國人開始進(jìn)入了文明時代。我們研究古時候的氣候，因為和人類文明的結(jié)合，也就更有意義了。2竺老先生利用中國古文獻(xiàn)資料，整理了五千年以來的中國歷史氣候，就是下面這張圖：
竺老先生的論文用的是文獻(xiàn)資料（物候）方法。由于這是歷史氣候變遷的開山之作，意義重大，因此，我對利用文獻(xiàn)資料進(jìn)行研究的做法談一些個人意見。總體來說，竺老先生的成果有可取之處，例如對公元315年左右的永嘉之亂時期和明代中后期的小冰期判斷頗為準(zhǔn)確。但由于時代條件限制，在分析使用歷史文獻(xiàn)中還存在不少缺陷和問題,例如對同一氣候現(xiàn)象的描述,存在較強(qiáng)的主觀因素；浩如大海的文獻(xiàn)資料難以全部統(tǒng)計，必然造成疏漏，尤其是明朝之前的資料較匱乏，依據(jù)不足；所據(jù)史料缺乏普遍指示意義等等。因此，竺老先生的論文開拓了方向，但準(zhǔn)確性顯然不夠。竺老先生之后，科學(xué)家們利用了諸多手段進(jìn)行了氣候變遷的研究，成果越來越豐富?？茖W(xué)家們利用的手段主要有冰芯、海洋沉積物、湖泊沉積物、洞穴沉積物、泥炭、黃土、樹木年輪、文獻(xiàn)資料等。我查了各種論文資料以后，發(fā)現(xiàn)這些方法都有各自的問題，反復(fù)比較之下，發(fā)現(xiàn)泥炭方法最準(zhǔn)確，而且能重建5000年以上的氣候，對本系列的文章最為合適，因此，下面著重介紹一下如何利用泥炭方法重建古氣候。3地球化學(xué)界有個科學(xué)小知識，水生植物的纖維素合成所需要的氧，主要來自于生長環(huán)境的水介質(zhì)及其溶解于水中的CO2， 這個溶解的CO2能在很短的時間內(nèi)與水環(huán)境達(dá)成同位素平衡, 因而,以大氣降水為其主要水源的水生植物纖維素的氧同位素δ（18O）與其環(huán)境水的氧同位素δ（18O）正相關(guān)。因此，以大氣降水為其主要水源的水生植物纖維素的氧同位素δ（18O）可以反映地表氣溫，水生植物纖維素的氧同位素δ（18O）值愈大, 氣溫愈高，反之則愈小。泥炭沼澤的富水環(huán)境和草本植物優(yōu)勢, 使泥炭成為提取古氣候信息的有價值的環(huán)境檔案。那么，去哪里找這個合適的能跨越幾千年的泥炭呢？這個草本植物沉積要連續(xù)，厚度要足夠，得是富水的環(huán)境，最好還沒被人類活動打擾，選擇條件比較苛刻。恰好，地大物博的中國有這么三個地方可以選擇，其中一個在吉林省輝南縣金川鎮(zhèn)西側(cè)，其他兩個在西南地區(qū)。大家看一下地圖上這個金川鎮(zhèn)的位置，正好是東北地區(qū)，這個地方崛起了好幾個游牧民族，耳熟能詳?shù)木陀絮r卑、契丹、女真等等，對朝代興衰影響很大，是我們后續(xù)要重點分析的對象。
中國科學(xué)院地球化學(xué)所環(huán)境地球化學(xué)國家重點實驗室的洪業(yè)湯等人對吉林省輝南縣金川鎮(zhèn)西側(cè)的泥炭進(jìn)行了深入研究，重建了近6000年的氣候變遷序列，而且我們關(guān)心的也是北方地區(qū)的氣候，所以給大家著重介紹一下這個成果。洪業(yè)湯等人取了金川泥炭大約6m長的、未經(jīng)過擾動的泥炭芯，并進(jìn)行了14C的年齡測定。在仔細(xì)剔除了現(xiàn)代植物草根后，以2cm為間隔分割泥炭芯，獲得的是20年分辨率的連續(xù)序列樣本，取出纖維素，最后測試了氧同位素δ（18O）值，結(jié)果見下圖。上面的曲線是實測值，下面的曲線經(jīng)過了平滑處理，朋友們看下面的圖就可以了。
可能有人問，你是怎么知道每一個2cm樣本的年齡的呢？呵呵，科學(xué)家們早就想到了。他們是均勻的取了5個14C的測年斷面，結(jié)果顯示金川泥炭的層位深度和年齡之間是準(zhǔn)確的線性關(guān)系，而且是穿過原點的直線，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999，準(zhǔn)得很，所以可以內(nèi)插。那什么叫20年分辨率呢？就是一個數(shù)據(jù)點代表20年的平均溫度。在幾千年的尺度上來說，分辨率算是很高的了。這個樣品取的不容易啊，也非常好，最大年齡到了6000年，最小年齡是公元1950年，剛好能覆蓋我們中華5000年的文明史。4第Ⅰ階段：遠(yuǎn)古低溫波動期（公元前4000年—公元前2200年）這個時期，氧同位素在相對較低水平下的波動性，并在公元前3800年、公元前3350年和公元前2700年左右出現(xiàn)3個低值， 在公元前3650年一公元前3000年期間出現(xiàn)一個溫度相對高值時期，反映了這段時期氣溫處于低溫水平下的波動變化。這個數(shù)據(jù)說明：中國歷史上的這一段遠(yuǎn)古時期，較之歷史上的大多數(shù)時期來說，是一段低溫時期，跟竺可楨老先生的溫度曲線大不相同。竺老先生只是根據(jù)仰韶文化遺址里的竹炭和殷墟的甲骨文來推斷，無法像研究泥炭一樣，可以搞得這么精準(zhǔn)?？萍际侄芜M(jìn)步了，氣候變遷的數(shù)據(jù)也就更準(zhǔn)確了。第Ⅱ階段：氣候溫暖期（公元前2200年—公元275年）在長達(dá)2500年時間里， 金川泥炭的氧同位素值總體是較穩(wěn)定的，近似地呈現(xiàn)為一高位平臺，反映這段歷史時期氣溫變化總的趨勢是既高又穩(wěn)。這段時期相當(dāng)于全球氣候變化研究中所謂的大暖期階段，年平均溫度比現(xiàn)在大概高2℃左右，冬夏的極端氣溫要高的更多。對應(yīng)的朝代是夏、商、周、秦、西漢、東漢、三國等。中華文明的大發(fā)展，其實就是受益于這個溫暖時期，值得細(xì)細(xì)研究。第Ⅲ階段：氣候寒冷期（公元275年—公元700年）這一段氣候有兩個劇烈向下的階段，溫度最低的時候?qū)?yīng)的是公元315年和公元650年。對應(yīng)的朝代為西晉、東晉、南北朝、隋、唐初。這是個漢族悲傷的時期，在公元315年發(fā)生了永嘉之亂，北方游牧民族紛紛南侵，在中原建立了諸多王朝，北方漢人被屠殺殆盡，史稱中原陸沉。第Ⅳ階段：氣候溫暖期（公元700年—公元1200年）在這500年的時間里，氣候有個明顯的升高趨勢，與第Ⅱ階段的大暖期平均氣溫水平相近。對應(yīng)的朝代為唐、五代十國、北宋、南宋初期。第Ⅴ階段：氣候寒冷期（公元1200年—公元1850年）這一階段的氣溫劇烈向下，到明朝中期達(dá)到最低，并且最低溫度持續(xù)到明末，這個就是歐洲所謂的小冰期的寒冷氣候階段。這段時間的氧同位素值激烈波動，反映了小冰期氣候的不穩(wěn)定性。有兩次激烈的冷鋒被記錄下來，時間分別是公元1530年和公元1619年左右。這個時期，發(fā)生了蒙古統(tǒng)治中原建立大元王朝、東北滿族入主中原建立大清王朝等事件。第Ⅵ階段：現(xiàn)代升溫期（公元1850年一現(xiàn)代）從1842年左右開始，氧同位素值顯示上升趨勢，預(yù)示氣候逐漸進(jìn)入現(xiàn)代變化階段。PS：我的分段和洪業(yè)湯的論文分段不一樣，將來有機(jī)會要向論文作者好好請教一番。講完了中華5000年的氣候變遷史，下面該講一下北方游牧民族和中原漢族的戰(zhàn)爭了，看看氣候到底是如何影響中國歷史朝代興衰的？除了氣候之外，還有哪些因素更影響王朝命運？
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