一、气 候 变 化
气候是自然环境的重要组成部分，适宜的气候是人类生存、社会发展的基本条件。气候在不同时间尺度上的变化都会对自然环境及人类社会产生影响。中国是拥有悠久历史的文明古国，拥有浩如烟海的历史文献记载。从殷商时代的甲骨文书开始，到金石木简、纸墨文书，3000多年来从不间断，这在世界上无与伦比。历史文献中包含有大量的气象信息，其特有的时间、空间确定性也使得历史文献成为中国近3000年气候变化研究最重要的代用资料。特别是历史文献主要反映人类活动剧烈区域的气候信息，在全球变化研究中显得尤其珍贵。中国学者发展出系统提取历史文献中天气信息的方法，使历史气候研究成为中国历史地理学重要的研究领域，在最近40年里取得了令人瞩目的进展。
（一）资料整理及其处理方法的进步
中国历史文献记载的气象资料大致可分为四大类，即先秦以来的正史、经籍等传统中国古代文献，由总志、通志、府州厅县志、乡镇志和专志等组成的地方志，以《晴雨录》和《雨雪分寸》为代表的档案记载，以及以天气日记为代表的私人笔记、日记等文集资料，其中包含有大量的天气和气候信息。但文献资料来源多样，内容丰富但驳杂不一，还带有各种主观因素。如何正确地收集和整理相关资料，并从中提取有效信息用于科学重建气候变化，尽量减少结果的不确定性，成为利用历史文献资料研究历史气候变化最基本的问题。
从20世纪50年代开始，就有省区进行了自然灾害史料的编纂工作[10]。到70年代，中央气象局和各省市气象部门为了提高农业旱涝气候预测能力，组织了全国气象部门的大量专业人员，查阅了大量以地方志为主的历史文献并分区域汇编成册，后来很多在内部印发供业务部门参考[11]。
进入80年代后期以后，随着研究的需要，历史文献资料收集整理得到了进一步的重视。复旦大学历史地理所承担了对明初以前历史文献资料的收集整理工作，共查阅1470年以前的各类文献1531种，32251卷。从中摘抄历史气候记录共约30000条，基本囊括了这一时期现存的资料，并对这些资料中的相关地域、年代等信息进行了考订。中科院地理所的学者对清代和民国档案中的天气资料进行了系统的摘抄，仅收录的清代档案史料即多达47万余条。在整理中，对资料进行了分类，在农历日期后标注出了公历日期，并设计了相关的数据库进行管理。这是对档案史料收集和整理的一个重大成就。同时，水利水电部门也整理出版了清代档案资料中各大江河流域的洪涝灾害资料[12]。这些工作大大拓宽了档案史料在研究中的应用。
目前已出版的重要整理工作是《中国三千年气象记录总集》［3］，该书吸取了前人总结的经验，共查阅历史文献8228种，实际采编7813种，包含有7713种地方志和纪传体史籍28种，共收集到相关记录22万多条，并详考其出处、时间和地点。同一史实仅取其最早的记录，并标注出了确切的出处。工程浩大，堪称是中国已经出版的气候资料中最系统、最完善的，为中国历史气候的研究奠定了坚实的基础（图2⁃2）。
图2⁃2 《中国三千年气象记录总集》书影
随着历史资料整理的进展，对历史文献资料价值的研究也随之展开。王绍武等通过对中国东部地区500年旱涝情况的分析，认为利用历史文献资料重建的几种旱涝分布类型，和现代利用器测资料分析出来的旱涝分布类型高度一致，完全可以衔接分析，从而证明了方志资料中相关记载的可靠性［4］。对档案中相关气象资料的价值，有张瑾瑢对其进行过专门研究，认为资料基本翔实可靠，有重要的研究利用价值［5］。龚高法、张丕远等人则在专著《历史时期气候变化研究方法》［6］中，专章讨论了历史气候资料的可靠性和使用方法，进一步系统地确立了历史文献资料在气候研究中不可替代的独特价值。
随着资料的收集整理的进展，对资料本身的问题和处理的方法也得到了高度重视。葛全胜、张丕远等人系统分析评价了历史文献中的气候信息，指出就史料的准确性而言，官方记载>私人笔札>地方志，对于文献资料中的信息的提取和利用，是欲求其精，反得其粗。因此利用相关资料进行的研究，追求的精度一定要和资料本身的分辨率结合，才有较高的可信度［7］。这一结论对历史文献中相关信息的提取有重要的指导意义。
满志敏通过讨论旱涝灾害资料的分布，提出了资料分布的系统差异问题。他指出，从史料的时间分布来看，存在着资料随时间指数性增长，以及资料数量有明显波动的特点；从地域分布来看，也存在着地区分布不均的特点。政治中心和经济、文化发达地区留下的记载总是比较多，而偏远落后地区留下的文献记载则很少，这些资料分布的特征叠加在气候本身的变化之上，在利用这些资料进行研究中需要消除这种影响［8］。杨煜达的研究指出了清代档案中气象资料存在的系统偏差问题，并总结了针对单一资料系统的理证、对证和本证三种检验方法［9］。这些研究使人们对历史文献资料的利用水平逐步提高。
（二）历史时期中国东部的气温变化
温度是气候最基本的要素，对温度变化的研究，是在历史气候研究中开展较早而成就又比较大的领域。从20世纪20年代起，就不断有学者做了大量有益的探索[13]。
1972年竺可桢系统利用历史文献资料，对近5000年来中国东部地区的温度状况作了重建［10］，得出了存在四个比较大的冷暖交替的结论。并指出在距今5000~3000年前，气温较今高约2 ℃。在距今约1400年前后的隋唐暖期，较今高约1 ℃。近5000年来中国的气温，总体上是暖期趋短而冷期趋长。竺可桢的开创性工作，以物候学方法作为主要手段，给中国历史时期温度变化构建了一个基本的框架，促成了中国历史气候研究的繁荣（图2⁃3）。
图2⁃3 中国东部近5000年来温度变化
（竺可桢：《竺可桢文集》，科学出版社，1979年，第495页）
在竺可桢文章发表以后，出现了研究历史气候的热潮。张家诚等通过对更长时间尺度气候变化的把握，讨论了近500年来我国气候变迁的特点，指出了历史时期冷暖波动和旱涝波动的不一致性［11］。张丕远等研究了近500年来中国的气候变化，划分出了1500~1550年、1601~1720年、1831~1900年三个寒冬时期，且发现在1700年前以旱灾偏多，而在1700年以后则以水灾偏多［12］。这些工作进一步丰富了对中国历史时期总体温度变化的认识。
区域气温变化及其特征的研究也得到了重视。张德二等重建了我国秦岭淮河以南近500年来的冬季温度情况［13］。王绍武重建了1380年以来华北的气温序列［14］。这些工作不仅加深了对区域气候变化的认识，还在利用历史文献资料的方法上有所进步。
随着研究工作的不断进展，到了90年代，对于竺可桢曲线，满志敏提出了重要的修正。他在前人基础上，进一步总结了利用物候方法研究历史气候的均一性、限制因子和同步性等原理，并专门探讨了人类影响的差异性原理和模式［15］。据此满志敏找出了中国存在中世纪暖期的多种物候证据，从而说明从10世纪初到13世纪末有一个较为温暖的时期，而非传统认识上的寒冷期，并进一步认为中国中世纪温暖期至少存在三个较暖的时期和两个偏冷的时期［16］。这一研究也得到了张德二进一步研究结果的支持［17］。
同时，满志敏对竺可桢提出的隋唐温暖期也提出了质疑，认为隋唐时期并非一个完整的暖期，而是从750年以后，气候就转向偏冷［18］。最近葛全胜等进一步的认为，隋唐时期东中部地区的气候在总体上较现代偏暖，但存在较大波动，在821~920年则比现在偏冷达0.42 ℃左右［19］。
高分辨率的温度重建也取得了进展。利用档案中的天气记录，已重建了北京、合肥、西安、汉中、昆明等地的年为分辨率的夏季或冬季平均气温[14]。这些研究使得对温度变化的研究获得时间分辨率到年，且可以和现代器测资料直接衔接分析的历史气温序列，对探索中国区域气候的演化有重要意义。
在这些工作基础上，对中国东部气温的重建出现了重要的突破。葛全胜、郑景云等人在现有研究的基础上，发展了集成方法，重建了中国东部地区过去2000年分辨率为30年、部分时段达到10年的冬半年温度变化序列。提出中国东部冬半年的温度自公元初起即波动下降，在公元490年左右降到最低，最低的30年平均值较1951~1980年均值低1 ℃左右。此后气候转暖，在以温暖气候为主的570~1320年中，温度波动上升，最暖时期30年平均值较1951~1980年高0.3 ℃~0.6 ℃，最高达0.9 ℃，暖峰中的冷谷则较今低0.5 ℃~0.7 ℃。1320年后气候迅速转冷，到19世纪后期才又迅速回升，进入20世纪温暖期[15]。进一步的研究发现，20世纪增暖在过去2000年中并非唯一，其增暖的速率、温暖程度均未超过过去2000年的最高水平，由此得出了20世纪并非过去2000年中最暖世纪的重要结论［20］。这一工作对于目前科学界关于2000年气候变化的所谓“曲棍球”模式的讨论[16]，有重要的意义（图2⁃4）。
图2⁃4 中国东部过去2000年冬半年温度变化序列
葛全胜等还利用现有多种代用资料建立的序列重建了中国过去5000年分辨率为100年的气温变化序列。结果显示，与北半球其他区域的研究结果比较，中国的气温变化在长时间尺度上与之具有同步性，但冷暖的起止时间存在差异［21］。这一系列成果的取得，使得对中国5000年来特别是2000年来气温变化的认识，在空间确定性和时间分辨率、变化规律等一系列问题上，取得了重要的突破。这是中国历史地理学利用中国特有的丰富历史文献对全球变化研究作出的独特贡献。
（三）近2000年中国东部干湿格局
干湿变化是气候变化的另一个基本问题。中国是一个季风气候显著的国家，年际降水变率大，对作为基础产业的农业影响极大。对于长时段的旱涝干湿变化规律的认识，对全社会的减灾防灾有十分重要的意义，一直受到学术界的重视。
在20世纪70年代，中国学者为科学地提取文献资料中文字性描述的信息，采用了历史旱涝灾情和现代降水资料对比分析从而分级标定的办法，将旱涝级别分为了5级，在全国范围内选了118个站点，分站逐年根据史料定出旱涝级别，这样绘出了全国自1470年以来的旱涝分布图［22］。王绍武等人依据这些资料研究了500年来中国旱涝的空间分布，发现和利用器测资料为主划分的近140年中国旱涝类型基本一致［4］。这证明了利用旱涝资料研究我国旱涝格局的历史演变完全可行，且可以方便地和有器测资料以后的旱涝分布情况做衔接。王绍武还分析发现，旱涝的各种类型均存在200年左右的周期，可以很好地反映气候变化。这是干湿格局变化研究的重大突破。鉴于旱涝分布图集的重要意义，后来张德二等人又将其延长至2000年［23~24］。
为讨论更长时间尺度的干湿变化，郑斯中等率先提出了湿润指数法，一定程度上消除了资料时间分布不均匀的问题，研究中国东南地区2000年的湿润状况。发现1000年以前干旱期持续时间短，湿润期持续时间长。而1000年以后则干旱期持续时间长，湿润期持续时间短［25］。
张丕远等人建立了过去2000年来的旱涝气候序列，发现在280年和1230年前后有过两次气候突变［26］。近年来郑景云等人发展出针对史料记载时空不均匀的信息同化校准方法，利用古代文献中的旱涝灾害记录，分区域重建了过去1500年中国的降水变化序列。分析结果表明过去1500年间中国东部干湿变化的主周期为70~80年，同时存在准22年周期和2~4年的周期，且降水变化存在明显的区域差异。过去1500年间曾发生多次极端事件超过了目前仪器观测所记录到的程度。认为20世纪中国东部的降水变率并未超出过去1500年的自然变率[17]。这也是对中国东部降水变化规律研究的重要突破。
虽然旱涝状况能比较好地反映干湿变化，但毕竟不等同于降水本身。直接重建降水量需要分辨率更高的资料。1974年，一些学者最早利用清宫中逐日降水资料，用逐步回归方法，重建了1724~1904年的北京降水[18]。2002年，张德二等利用同样资料重新进行了研究，采用多因子回归的方法，建立了新的北京降水量序列，使重建的结果进一步科学和完善［27］，并进一步利用同类资料重建18世纪南京、苏州、杭州三地的降水序列［28］，为学术界更好地认识历史时期的干湿变化提供了非常好的个案。
为利用清代档案中留存更为丰富的雨雪分寸资料，郑景云等根据资料记录的特点，利用田间试验法验证了土壤物理模型，较好地将清代的雨雪分寸反演为降水量［29］。从这一方法的突破入手，对清代雨雪分寸资料较好的华北地区的降水定量重建工作取得了很大进展。如郑景云等对黄河中下游地区过去300年降水变化的研究，就是利用上述方法，定量重建了研究区域内17个站点1736~1910年的降水量，分析发现黄河中下游地区在1915年前后存在降水由多变少的突变。在研究时段内，1791~1805年、1816~1830年、1886~1895年三个时段降水明显偏多，而1830~1916年及1981~2000年两个时段降水明显偏少，并存在22~25年和2~4年的周期[19]。江淮地区和华北季风尾闾区降水的重建工作也取得进展[20]。这一突破使得东亚季风降水格局演变机制的认识进一步深入。
（四）天气系统与极端气候事件
除了温度变化与干湿变化的研究之外，季风雨带、台风、沙尘等重要的天气气候现象得到了讨论。重大气候事件的重建也一直受到学术界的关注，取得了诸多进展。
季风雨带的研究一直为学界关注。王绍武等利用历史文献资料重建了近千年中国东部地区夏季雨带的位置变化，分析发现气候暖时中国东部雨带在长江的频次高［30］，而气候寒冷时雨带在黄淮的频次高。杨煜达等利用清代档案中的降水资料重建了1711年以来西南季风影响下的云南雨季开始期序列，发现云南雨季开始期存在不同时间尺度的震荡，El Nino事件对云南雨季的开始期有重要的影响［31］。葛全胜等新的研究，则利用档案重建的降水结果、方志资料建立的旱涝等级等多种资料，分析了1736年以来不同时间尺度的中国东部季风雨带的变化，发现在中国东部的季风降水存在多种尺度的周期变化[21]。
梅雨是每年6~7月份在长江中下游地区和朝鲜半岛南端、日本中南部地区出现的持续降雨现象，比较好地反映了东亚季风雨带的推移情况。张德二等首先利用晴雨录资料重建了18世纪长江下游的梅雨出入日期、雨期长度和雨量变化序列［32］。葛全胜等人利用清代档案中的雨雪分寸资料，重建了1736年以来的长江中下游梅雨特征序列。分析结果表明，1736年以来，梅雨雨期长短、季风雨带的位置移动与东亚夏季风强弱变化有较好的对应关系［33］。利用日记史料进行历史时期的梅雨重建的研究也取得了进展[22]。
中国东部沿海的台风是影响中国东部降水的重要天气系统。近年来，开始有学者利用历史文献资料研究历史时期的台风活动。廖淦标（Liu Kimbiu）等利用方志等资料，建立了在975~1909年在广东沿海登陆的台风序列[23]。梁有叶等利用《中国三千年气象记录总集》收集的资料，建立了960~1911年的登陆沿海台风年表，研究了近千年来登陆台风与ENSO的关系［34］。潘威、王美苏等利用文献，识别出了清代江浙沿海登陆的263个台风，并讨论了台风活动的周期性及与气温的关系［35］。
中国北方的沙尘暴是影响北方地区生产生活的重要天气现象。张德二较早建立了“历史时期雨土年表”，发现历史时期雨土的分布范围与今日黄土分布区域相近，雨土现象在寒冷时期频繁出现，其出现频次与温度背景密切相关［36~38］。张德二在近年的研究中，根据更系统全面收集的历史文献资料，识别出2055条有明确发生地点的降尘事件，并进一步讨论了降尘和干旱周期的关系。王社教、邓辉等人也研究了历史时期华北地区的沙尘天气，讨论了不同时间尺度上的时空分布特征［39~40］。
目前对沙尘的研究开始寻求分辨率更高的资料。费杰、张学珍等分别利用《翁同龢日记》，对19世纪后半期北京的沙尘天气日数、季节分布等和年际变化做了讨论［41~42］。杨煜达等利用《翁心存日记》重建了19世纪中叶的北京沙尘天气，首次识别出尘暴、扬沙和浮尘天气等沙尘类型，并发现这一时期的年平均沙尘日数多达31.36天，高于近60年的平均水平。
对历史时期极端气候事件的重建是气候变化研究的重要问题。张德二对18世纪晚期持续三年的一次大旱进行了研究，重建了旱灾的时空过程，并推断事件的气候极值，分析旱灾的气候背景［43］。满志敏专题讨论了1877年华北大旱的气候背景，重建了旱灾的区域差异。再据此讨论大灾的气候背景［44］。近年来，极端事件的研究更注重长时间序列的识别与研究。郝志新等对中国东部地区近2000年来极端旱涝事件的研究，提供了大尺度的、有明确概率密度的极端旱涝事件序列［45］。郑景云等又对中国过去2000年极端气候事件变化特征进行了梳理和总结［46］。杨煜达等人则探讨了利用不同资料系统均一化识别极端事件的方法［47］。
（五）气候变化的社会影响与响应
气候是环境中最为活跃的因子，与人类活动关系极为密切。气候变化对中国社会的影响，一直是历史地理学关心的话题。王铮等比较全面地讨论了气候变化对中国历史发展的影响［48］。王会昌认为，过去2000年来无论王朝的兴衰，还是游牧民族的阶段性南下及其幅度，都与气候的周期性变化大体同步［49］。
一些学者则探求气候变化在具体历史事件中所起的作用。邹逸麟认为气候的寒冷变化导致农业难以维持而导致明代兀良哈三卫的南迁［50］。葛全胜认为，气候变化导致的粮食减产、人口增加，土客矛盾激化，导致了太平天国运动的爆发［51］。满志敏等通过分析北魏平城迁都、元朝中叶岭北地区移民等事件指出，气候变化对农牧过渡带的影响是通过人类社会系统起作用的，而不同的社会状态和组合会产生不同的农牧过渡带实况及相应的社会问题［52］。方修琦等对清代华北旱灾移民与移入地之间社会关系也有系列研究［53］。
通过这些研究，认识到了气候变化对于社会经济的发展不是简单的“驱动—响应”因果关系。气候变化对社会经济发展的影响是由气候变化与社会系统的脆弱性共同决定，对人类社会的最终作用后果，在很大程度上受控于人类社会对气候变化影响的认知及其所采取的响应行为。人口、耕地、政策、外部势力等对于这种影响都存在放大或抑制的效应［54］。这些研究进一步深入到社会内部去探求社会自身的响应机制。