明末1637—1643年極端干旱事件研究

劉 倩，李 鋼，2，楊新軍

(1.西北大學城市與環境學院，陜西 西安 710127;2.中國科學院 地球環境研究所，陜西西安 710075)

在全球氣候變暖的背景下，氣候模擬指示未來中國將面臨更多極端天氣和氣候事件(如極端高/低溫、極端降水、極端干旱等)的發生，極端事件對生態系統和社會系統造成諸多不利影響，對我國經濟社會發展中帶來巨大挑戰。我國學者利用史料、氣候代用資料等對過去極端氣候事件［1］及社會響應與適應［2］研究不斷取得進展。復原研究歷史時期極端氣候變化事件(包括干旱、洪澇、低溫等)，揭示人類-氣候-生態系統三者之間的相互作用與反饋機制，對預估未來可能發生的重大天氣氣候事件和開展人類與環境變化的適應性研究具有重大意義。

17世紀上半葉處于明清小冰期由相對溫暖向寒冷階段的過渡期，也是朝代更替和社會動蕩時期。中國東部冬半年氣溫重建結果表明，1620—1640年代至1650—1670年代降溫幅度明顯，達1.0℃［3］。氣溫的劇烈下降伴隨著旱澇事件增加，1637—1643年發生罕見的大范圍干旱，是過去千年比較典型的極端干旱事件，干旱期間蝗災、瘟疫肆虐，饑荒蔓延對社會發展產生了重大影響。

有學者曾根據史料記載對1637—1643年干旱的空間范圍、干旱程度等［1］和華北地區的降水量［4］進行了推算，并指出該極端干旱也是華北地區近500年來最嚴重的干旱事件。然而涉及干旱事件發生、發展的動態過程，及其伴生的蝗災、疫災及饑荒等問題缺乏詳細探討，為此本文擬用歷史文獻資料復原1637—1643年極端干旱的史實，解析伴生災害的特征及其與旱災的關聯，進而探討干旱事件對明末社會的沖擊，以增強對歷史氣候變化規律的認識，為人類社會應對未來可能發生的極端氣候提供歷史參考。

1 資料來源與數據處理

本文主要依據《中國三千年氣象記錄總集》［5］(以下簡稱《總集》)，從中收集關于 1637—1643年的災害記錄，以旱災記錄為主，同時也收錄了蝗災、瘟疫和饑荒記錄。經系統收集、剔除重復記錄后，建立明朝1637—1643年東部地區干旱災害縣級數據庫，包含“持續時間、涉及省和縣、發生等級、伴生災害”等指標，共含806條旱災記錄，668條蝗災記錄，237條瘟疫記錄和817條饑荒記錄。本文借鑒相關研究成果，根據旱災范圍、持續時間和嚴重程度將其劃分為3個等級，即Ⅰ級旱，Ⅱ級大旱，Ⅲ級特大旱，劃分標準詳見表1。并繪制逐年干旱等級空間分布圖(見圖1～3)，據此分析干旱事件的時空特征與動態演化過程。

表1 旱災災害等級劃分標準Tab．1 The grade division standard of drought

圖1 1637—1639年各級干旱縣域分布圖Fig.1 The distribution of drought at all degree in different counties during 1637—1639

圖2 1640—1641年各級干旱縣域分布圖Fig.2 The distribution of drought at all degree in different counties during 1640—1641

2 干旱動態過程

1637年(圖1)河北等地相繼出現春旱，山東、河南、河北和山西多地夏旱無麥，以Ⅱ級大旱為主。江蘇丹徒和浙江嘉興夏初發生Ⅰ級干旱。1638年(見圖1)山東濰坊和河南原陽等20個縣域春夏出現Ⅱ級干旱。山西文水等地夏旱無麥，陜西北部和關中地區夏、秋兩季出現Ⅱ級大旱災。江蘇、安徽南部和浙江北部夏、秋干旱明顯，多Ⅱ級大旱，占61.90%;局部地區為Ⅲ級大旱災。1639年(見圖1)，華北地區發生旱災的縣域明顯增加，尤其河北和河南境內Ⅲ級特大干旱明顯增多，如河南鄢陵等地“歲大旱，草木為焦，百谷無所入”。山東境內多發生Ⅱ級大旱。蘇浙皖地區干旱縣域有所減少，旱情有所減弱，以Ⅰ級干旱為主，占56.25%。此外，江西、湖南局部出現Ⅰ級和Ⅱ級干旱。綜上，1638年至1639年干旱處于發展階段，旱區從北方迅速擴大至長江中、下游地區，旱區重心位于華北地區，以Ⅱ級大旱為主。

1640年旱區范圍擴大，干旱的持續時間更長。河北、河南、山東、山西多地自1639年秋季亢旱不雨持續至1640年秋季，出現Ⅲ級特大干旱(見圖2)。關中地區及甘肅東部春夏季干旱較重，均為Ⅱ級大旱和Ⅲ級特大旱。此外，江蘇、安徽和浙江北部夏季、秋季旱荒異常。在統計的293個干旱縣域中有170個縣為Ⅲ級干旱，占58.02%，96個縣為Ⅱ級干旱，占32.76%，Ⅰ級干旱僅29個縣。圖2顯示1640年干旱遍布華北、江淮、黃河和長江中下游地區及甘肅東部地區，干旱重心地帶由整個華北地區擴至江淮地區、長江中下游地區。可見，1640年是旱情最為嚴重的一年。

1641年(見圖2)干旱仍十分嚴重，河北、山東和河南局部地區發生Ⅱ級和Ⅲ級干旱，相較1640年，北方旱區范圍縮減，秋季的降水過程使河北、山西等地旱情有所緩解，而南方長江中、下游地區的干旱逐漸加重，江蘇和安徽南部、浙江北部多出現Ⅲ級特大干旱。

1642年至1643年(見圖3)處于干旱消減階段。華北地區大范圍春旱、夏旱現象基本結束。長江下游地區蘇浙一帶旱情明顯緩解，但長江中游地區旱區范圍擴大，湖南、江西夏旱突出，尤其湖南沅陵、安仁等地因“三月不雨至八月”或半年不雨出現特大旱災，干旱向西發展的趨勢明顯。此外，華南、西南局部地區相繼成為新的旱區，不過全國持續多年的大范圍干旱基本結束。

1637—1643年主要旱區在魯、豫、冀、陜、晉、甘、蘇、皖、浙、湘、鄂、贛地區，干旱重心地由華北地區擴大到江淮地區，后轉至長江中游地區;旱期共持續7年之久，1640和1641年是最干旱和次干旱年份。黃河中下游及華北地區是春旱、夏旱的核心區域，而江淮、長江中下游地區多夏旱。

圖3 1642—1643年各級干旱縣域分布圖Fig.3 The distribution of drought at all degree in different counties during 1642—1643

3 旱災與伴生災害

3.1 旱災和蝗災

1637—1643年在極端干旱的背景下，蝗蟲大發并迅速向周圍地區遷移擴散形成大規模蝗災。根據受災縣域統計，1638—1642年受災縣數均大于130個縣/年，其中1640年受災縣數最多，為167個縣;空間分布上，華北平原、黃河和長江中下游地區是蝗災的主要分布區，這與旱災有著較高的一致性。究其原因，華北和黃河中下游地區是歷史上蝗災的發生基地，具有蝗蟲滋生繁殖最適環境，如果干旱持續出現，蝗災大發，并由此向外擴散，而長江流域和江淮地區由于靠近蟲源地且農業條件優越，則變成為蝗蟲理想的遷入地，出現蝗蟲猖獗形勢。此外，根據歷史時期10a尺度上蝗災年頻次統計顯示，整個17世紀30～40年代也是中國歷史上蝗災高發時期。

3.2 饑荒

饑荒是指由于農業歉收或絕收導致百姓因糧食短缺而饑餓的現象。氣候因子尤其降水量變化對農業影響最為突出，降水變少，農業生產力則明顯降低，而極端干旱無疑對整個農業生產造成嚴重沖擊。以糧食主產區華北地區1960—2010年的冬小麥全生育期的需水量為參考，在山東、河北和河南北部，冬小麥的需水量均大于400 mm［6］，而據陳玉瓊［4］估算，1637—1643年間華北地區的年降水量僅為283～401 mm，且52.0%集中在盛夏(7～8月)，降水量小于冬小麥需水量的50%，因此年間的年降水量不足必然造成農作物歉收，同時蝗災也加劇了糧食作物減產甚至絕收的程度。統計各省饑荒縣數，其中河南、山東和河北3省的縣數明顯高于其他省份，均大于120個縣，是饑荒最為嚴重的地區;其次是陜西、山西及江蘇、安徽地區。

3.3 疫災

疫災是瘟疫流行所致的災害，明清時期是歷史疫災爆發的高峰時段［7］。根據1637—1643年的疫災記錄，華北地區、黃河和長江中下游地區成為疫災的主要分布區。由于旱、蝗災導致自然環境進一步惡化，改變了病原體的生境，利于病原體在短期內大規模繁殖，引發瘟疫流行;同時饑荒降低和削弱了民眾對瘟疫的抵御和免疫能力，也迫使民眾從鼠穴掘食，從而感染鼠疫，引發華北地區鼠疫流行［8］。此外，明末戰亂頻發嚴重破壞了正常的生產和生活秩序，使民眾的生存條件進一步惡化，而且在人口聚集區，存在大量疫菌的易感人群，容易導致瘟疫的盛行。

4 極端干旱的社會影響及氣候背景

4.1 社會影響

明末1637—1643年在干旱背景下形成典型的旱災-蝗災-饑荒-疫災災害鏈。明末全國米價迅速上漲，到1640年前后是明朝米價最高的時段，直到災后1660年米價才逐漸下降［9］。糧價攀升的原因，一方面與國家內外戰事增多和擴大有關;另一方面也是由于氣候極端干旱，土地未能及時播種，禾多枯死或蝗蟲食禾所致，尤其干旱多發生于春夏秋季，直接影響夏收和秋收作物的豐歉。據《中國軍事史》［10］戰爭年表統計顯示明末戰爭的頻數之高十分顯著(見圖4 B)。1637—1643年全國性旱蝗災害和饑饉造成民眾極大的生存壓力，導致起義高漲，戰亂不斷。據1630—1644年間人口數量變化統計，全國人口減少了約4 000萬(見圖4 C)，其中華北地區人口減少了約1 730萬，占1630年華北人口數的28.95%［11］。

4.2 氣侯背景分析

氣象數據分析表明，東亞季風強弱對我國東部地區降水具有長期的影響，尤其對華北和江淮地區。已有研究表明，明末西太平洋副高和東亞季風持續偏弱偏南導致中國出現大面積持續干旱現象，這可能與 El Ni?o事件和火山活動有關［12］。根據El Ni?o歷史年表，在1640、1642年都發生了較強的El Ni?o事件，同時據源于世界數據中心的Ni?o3指數顯示，17世紀40年代 Ni?o3區的海溫較其他年代異常偏高，進一步影響東亞和西太平洋上空環流異常，導致西太平洋副高偏南偏西、夏季風偏弱。此外，火山活動也是影響氣候變化的外部因素之一，火山噴發形成的平流層氣溶膠通過影響太陽輻射使地表氣溫降低，平流層氣溫升高，進而影響大氣環流變化。根據火山活動記錄［13］，1638年印度尼西亞 Raung火山爆發，VEI=4，1640年日本Komaga Take火山爆發，VEI=5，等。但這些火山活動對東亞季風環流異常的關聯目前尚不清楚，還需要進一步探討。

5 結語

本文首先復原1637—1643年極端干旱事件動態過程，其次分析伴生的蝗災、疫災和饑荒的實況及其與旱災的關聯，最后從米價、戰亂和人口變化分析干旱對社會發展的深遠影響，并探討了干旱事件發生的氣候背景。主要的結論如下:

1)1637—1643年持續7年的大范圍干旱是過去千年典型的極端干旱事件，發生在氣候相對寒冷階段。干旱呈明顯的時空差異，前期干旱重心區域位于華北和江淮地區，后期則轉移至長江中游地區;1640年干旱最嚴重，其次是1641年;黃河中下游及華北地區是春旱、夏旱的核心區域，江淮、長江中下游地區多夏旱。

2)1637—1643年華北平原、黃河中下游地區和長江中下游地區，既是蝗災的主要分布區，也是饑荒、疫災盛行地區，并與旱災的空間分布較為一致。干旱也間接造成明末米價上漲、戰事增加和人口減少，對社會發展產生了深遠的影響。

3)1637—1643年干旱事件主要由于東亞季風偏弱、副熱帶高壓偏弱、位置偏南有關，造成華北和江淮地區降水異常減少，與El Ni?o事件、東太平洋海溫異常密切相關。

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