作者：张丕远*

大约是1957年初，有一次，竺可桢先生向我说：“地質学界有人说，地理学某些分支是表面地質学。显然地理学不能跟着地質学往下面走，那么今后怎么走，是个很大的问题”。这段话对于一个初学者是个沉重的担负，但也是一个长期观察与思考的指南针。

黄秉维先生在上世纪80年代到90年代早期经常参加我们小组的双周读上报告会，在各个方面给予即时的指导，使我们逐步深化对历史气候研究的认识。

80年代初， IGBP，IHDP等一系列国际研究计划的启动构思会议，使我们意识到一种新的思潮，即突破学科藩篱，观察圈际的相互适应，交义与融合，从一个较高的角度观察地学，并以人类发展前景这样实际的目标为已任，我们开展了历史气候变化，它对人类的影响，人类对它的适应和全球变化的系列研究。也就是按照气候变化——土地利用——人类与生态的思路进行的。

竺可桢，吕炯开创的从历史文献中提取气候信息的方法，使我们走出了由测量温度、湿度的玻璃管的丛林。而中国两千年连绵不断的历史所能提供的资源又是其他国家所不能企及的优越条件。但全面、系统地开发它们，仍然是一个重大问题。我们是从以下三方面入手的。一是历代各朝的经史子集。对于古籍，首先面对的是版本的真伪和流传。此项工作与复旦大学历史地理中心合作完成。二是地方志书，除国内收藏外，还得到美国国会图书馆23种善本地方志的缩微本的补充。三是第一历史档案馆的清代档案。清代皇帝为了救灾与征税的需要，在地方官向皇帝的奏折中要报告雨雪分寸及农业收成。此项制度持续了近二百年，这一项资料和上面历代文献，具有稀缺性和独占性。

其中一个例子，我们在档案资料的基础上绘制的1735、1736年两次降水过程图（发表于世界气象组织公报（WMO Bulletin）），比前所公认的世界上第一张天气图，法国人的工作提前了43年。

对于时空跨度较大，而来源庞杂的资料，需要以定量的方法检验和整理它们，用时间、地点和事件（或者还有强度和效果）构成一条完整的气候信息链。我们试以信息论方法来评价它们的可靠性。并对空间和时间的代表性做了系统分析、从而论证重建了各种时间尺度的气候序列。研究表明，长期气候变化具有以下特点：第一，长期气候变化与大气运动不同，并不是具有完全不可转换性的。从长期来看，气候系统不可能处于完全不可探究的数学空间中。因为像气候系统这样的宏观系统有许多可能的集体运动模式，但在一定条件下，大部分运动模式随时间增长而很快衰减，系统的动力学行为仅由少数最不稳定的模式决定。这就是宏观的自组织现象。第二，与大多数气候模式所假设的不同，气候系统并不具有渐变的趋向，而是以突变和阶段为特点。大多数时期内，气候系统稳定于某一相对平衡状态，而当运动轨道发生改变时，就发生了气候突变。这就带来了长期气候演化的阶段性特点。这一特点表明，试图用一个统一的渐变气候模式来研究气候的长期变化是有局限性的。此外这项研究以近2000年的标准旱涝等级序列为基础，应用统计方法。分析了气候演化在不同运动轨道和突变时期的动力学行为特点，以便为建立真实可靠的气候模式提供参考。

人类对自然的影响，集中在近2000年这段时期，土地利用是人类社会活动和生产活动的主要方式。综合历史文献，获取过去500年土地利用和土地覆盖变化的数据，重建百年尺度和10——20年尺度的分布图，以期识别其与人文和自然因素的关系。

历史时期人类对气候变化的适应和气候变化对自然生态系统的影响是深入认识地球系统演变的依据，探讨历史时期环境变化影响下，人地互动关系和气候变化在经济中的相互作用，以揭示人类适应环境变化的途径。

部分研究结果对气候学的一些热点问题作了新回答，其中包括：（一）确定2000年以来的气候系列中，公元1230年左右发生重要的气候转变。此后气候的气温、降水总体维持在一个较低水平上。（二）2000年以来气温以突变方式下降并同时伴随着干旱化，呈现暖一湿，冷一干对应关系，但在10年尺度上观察，呈现一定的暖一干、冷一湿特点。（三）冷期气候是不稳定的。（四）在气候演变中，2000年以来气候空间情景在温暖期与偏冷期有所不同，其主要特点是生态脆弱带（大致是干旱半干旱分界线）在温暖期呈东北一西南走向。在偏冷期大致呈东西向，而且呈现为南北气候最大分异带。鄂尔多斯高原地处我国历史上农牧业交界最敏感地区。秦汉以来该地区经历了五次农牧业交替，即秦汉、隋唐、清代农业期，三国至南北朝、公元11——16世纪以牧业为主。五次农牧业交替与该地区湿润状况变化有密切关系。即当气候处于干旱期，该地区以牧业为主。在湿润时期该地区以农业为主。（五）“小冰期”和“中世纪小暖期”等特殊时段、古厄尔尼诺等特殊事件以及某些极端年份之间的关系。（六）我国历史上地表环境，影响到农业。气候寒暖变化曾影响到历史上双季稻种植。1200多年以来，长江下游双季稻种植时断时续、盛衰交替。其间经历了唐代、明代、十八世纪三个盛期以及宋、元代及十七世纪后期和十八世纪后期至十九世纪四个衰落时期。其起伏波动与相应的气候寒暖变化相呼应，当然其间也受技术等非气候因素的影响，气温升高，有利于双季稻的种植，如平均气温升高10C，相当于生长季延长5天，双季稻北界将北移500公里。（七）根据故宫等史料重建258（1736—1938）年的北京地区冬小麦收成，这是世界上依实测记录年代最长的农业收成记录，能谱分析呈现80，121年周期。最低收成为2.7成（1774），十年平均最低收成为5.6成（1921—1930）。冬小麦收成与生长期降水量有密切关系。（八）蝗灾与冬季温度有明显的正相关，即温暖时期，蝗灾发生频率高，而寒冷时期发生频率低。蝗虫大爆发都发生在11年太阳活动周期最低值附近。（九）历史上气候带的变迁对野生大象分布北界具有影响，现代分布在热带地区的亚洲象，野象在隋唐以前曾栖息于北亚热带以南，之后，随着人类活动的增加和气候变冷，逐步南移，幅度达17个纬度，对比气候带的移动可以看出，5-6个纬度是由气候变冷引起的，10-11个纬度是由人类活动引起的。

自20世纪80年代初“世界气候计划”（WCRP）及“世界气候影响和对策计划”（WCIRP）诞生以来，气候变化的影响研究正式被国际科学界所关注。80年代中期，国际科学家联盟（国科联，ICSU）先后设立“国际地圈生物计划”（IGBP），国际全球环境变化人文因素计划（IHDP）等组织，可以说，近年兴起的全球变暖研究计划，都是与本课题的主旨有关联的。

本工作得到了中国科学院，院资环局，国家基金委和国家科委等的基金支持。

1984年开始参与中国科学院和美国能源部合作的“CO2导致的气候变化”，得到了美方提供的十余名赴美交换学者与学生的全额资助，及计算机复印机各两台，左大康所长为我们装修了机房。

本工作获得中国科学院自然科学三等奖（1980，1988和1992年），中国科学院自然科学一等奖（中国气候，湖泊与海平面变化及其趋势和影响）（1999年）。发表“气候变化若干问题”（科学出版社，1977），“历史时期气候变化研究方法”（科学出版社，1983），“中国气候变化及其影响”（海洋出版社，1992）, “气候变化及其影响”（气象出版社，1993）“中国历史气候变化”（山东科学技术出版社，1995）, “历史地图集—气候图组”（地图出版业）等书籍图集。并在国内、外学术刊物发表论文若干篇。

本组成员：郑斯中、张丕远（组长）、龚高法（组长）、张瑾瑢、陈恩久、郑若蔼、王铮、葛全胜（组长）、郑景云、张时煌、刘啸雷、王其冬、周树秀、周玉孚、徐葵。李克让、林振耀、吴祥定等参与了部分工作。