明末1637—1643年极端干旱事件研究

刘 倩，李 钢，2，杨新军

(1.西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127;2.中国科学院 地球环境研究所，陕西西安 710075)

在全球气候变暖的背景下，气候模拟指示未来中国将面临更多极端天气和气候事件(如极端高/低温、极端降水、极端干旱等)的发生，极端事件对生态系统和社会系统造成诸多不利影响，对我国经济社会发展中带来巨大挑战。我国学者利用史料、气候代用资料等对过去极端气候事件［1］及社会响应与适应［2］研究不断取得进展。复原研究历史时期极端气候变化事件(包括干旱、洪涝、低温等)，揭示人类-气候-生态系统三者之间的相互作用与反馈机制，对预估未来可能发生的重大天气气候事件和开展人类与环境变化的适应性研究具有重大意义。

17世纪上半叶处于明清小冰期由相对温暖向寒冷阶段的过渡期，也是朝代更替和社会动荡时期。中国东部冬半年气温重建结果表明，1620—1640年代至1650—1670年代降温幅度明显，达1.0℃［3］。气温的剧烈下降伴随着旱涝事件增加，1637—1643年发生罕见的大范围干旱，是过去千年比较典型的极端干旱事件，干旱期间蝗灾、瘟疫肆虐，饥荒蔓延对社会发展产生了重大影响。

有学者曾根据史料记载对1637—1643年干旱的空间范围、干旱程度等［1］和华北地区的降水量［4］进行了推算，并指出该极端干旱也是华北地区近500年来最严重的干旱事件。然而涉及干旱事件发生、发展的动态过程，及其伴生的蝗灾、疫灾及饥荒等问题缺乏详细探讨，为此本文拟用历史文献资料复原1637—1643年极端干旱的史实，解析伴生灾害的特征及其与旱灾的关联，进而探讨干旱事件对明末社会的冲击，以增强对历史气候变化规律的认识，为人类社会应对未来可能发生的极端气候提供历史参考。

1 资料来源与数据处理

本文主要依据《中国三千年气象记录总集》［5］(以下简称《总集》)，从中收集关于 1637—1643年的灾害记录，以旱灾记录为主，同时也收录了蝗灾、瘟疫和饥荒记录。经系统收集、剔除重复记录后，建立明朝1637—1643年东部地区干旱灾害县级数据库，包含“持续时间、涉及省和县、发生等级、伴生灾害”等指标，共含806条旱灾记录，668条蝗灾记录，237条瘟疫记录和817条饥荒记录。本文借鉴相关研究成果，根据旱灾范围、持续时间和严重程度将其划分为3个等级，即Ⅰ级旱，Ⅱ级大旱，Ⅲ级特大旱，划分标准详见表1。并绘制逐年干旱等级空间分布图(见图1～3)，据此分析干旱事件的时空特征与动态演化过程。

表1 旱灾灾害等级划分标准Tab．1 The grade division standard of drought

图1 1637—1639年各级干旱县域分布图Fig.1 The distribution of drought at all degree in different counties during 1637—1639

图2 1640—1641年各级干旱县域分布图Fig.2 The distribution of drought at all degree in different counties during 1640—1641

2 干旱动态过程

1637年(图1)河北等地相继出现春旱，山东、河南、河北和山西多地夏旱无麦，以Ⅱ级大旱为主。江苏丹徒和浙江嘉兴夏初发生Ⅰ级干旱。1638年(见图1)山东潍坊和河南原阳等20个县域春夏出现Ⅱ级干旱。山西文水等地夏旱无麦，陕西北部和关中地区夏、秋两季出现Ⅱ级大旱灾。江苏、安徽南部和浙江北部夏、秋干旱明显，多Ⅱ级大旱，占61.90%;局部地区为Ⅲ级大旱灾。1639年(见图1)，华北地区发生旱灾的县域明显增加，尤其河北和河南境内Ⅲ级特大干旱明显增多，如河南鄢陵等地“岁大旱，草木为焦，百谷无所入”。山东境内多发生Ⅱ级大旱。苏浙皖地区干旱县域有所减少，旱情有所减弱，以Ⅰ级干旱为主，占56.25%。此外，江西、湖南局部出现Ⅰ级和Ⅱ级干旱。综上，1638年至1639年干旱处于发展阶段，旱区从北方迅速扩大至长江中、下游地区，旱区重心位于华北地区，以Ⅱ级大旱为主。

1640年旱区范围扩大，干旱的持续时间更长。河北、河南、山东、山西多地自1639年秋季亢旱不雨持续至1640年秋季，出现Ⅲ级特大干旱(见图2)。关中地区及甘肃东部春夏季干旱较重，均为Ⅱ级大旱和Ⅲ级特大旱。此外，江苏、安徽和浙江北部夏季、秋季旱荒异常。在统计的293个干旱县域中有170个县为Ⅲ级干旱，占58.02%，96个县为Ⅱ级干旱，占32.76%，Ⅰ级干旱仅29个县。图2显示1640年干旱遍布华北、江淮、黄河和长江中下游地区及甘肃东部地区，干旱重心地带由整个华北地区扩至江淮地区、长江中下游地区。可见，1640年是旱情最为严重的一年。

1641年(见图2)干旱仍十分严重，河北、山东和河南局部地区发生Ⅱ级和Ⅲ级干旱，相较1640年，北方旱区范围缩减，秋季的降水过程使河北、山西等地旱情有所缓解，而南方长江中、下游地区的干旱逐渐加重，江苏和安徽南部、浙江北部多出现Ⅲ级特大干旱。

1642年至1643年(见图3)处于干旱消减阶段。华北地区大范围春旱、夏旱现象基本结束。长江下游地区苏浙一带旱情明显缓解，但长江中游地区旱区范围扩大，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”或半年不雨出现特大旱灾，干旱向西发展的趋势明显。此外，华南、西南局部地区相继成为新的旱区，不过全国持续多年的大范围干旱基本结束。

1637—1643年主要旱区在鲁、豫、冀、陕、晋、甘、苏、皖、浙、湘、鄂、赣地区，干旱重心地由华北地区扩大到江淮地区，后转至长江中游地区;旱期共持续7年之久，1640和1641年是最干旱和次干旱年份。黄河中下游及华北地区是春旱、夏旱的核心区域，而江淮、长江中下游地区多夏旱。

图3 1642—1643年各级干旱县域分布图Fig.3 The distribution of drought at all degree in different counties during 1642—1643

3 旱灾与伴生灾害

3.1 旱灾和蝗灾

1637—1643年在极端干旱的背景下，蝗虫大发并迅速向周围地区迁移扩散形成大规模蝗灾。根据受灾县域统计，1638—1642年受灾县数均大于130个县/年，其中1640年受灾县数最多，为167个县;空间分布上，华北平原、黄河和长江中下游地区是蝗灾的主要分布区，这与旱灾有着较高的一致性。究其原因，华北和黄河中下游地区是历史上蝗灾的发生基地，具有蝗虫滋生繁殖最适环境，如果干旱持续出现，蝗灾大发，并由此向外扩散，而长江流域和江淮地区由于靠近虫源地且农业条件优越，则变成为蝗虫理想的迁入地，出现蝗虫猖獗形势。此外，根据历史时期10a尺度上蝗灾年频次统计显示，整个17世纪30～40年代也是中国历史上蝗灾高发时期。

3.2 饥荒

饥荒是指由于农业歉收或绝收导致百姓因粮食短缺而饥饿的现象。气候因子尤其降水量变化对农业影响最为突出，降水变少，农业生产力则明显降低，而极端干旱无疑对整个农业生产造成严重冲击。以粮食主产区华北地区1960—2010年的冬小麦全生育期的需水量为参考，在山东、河北和河南北部，冬小麦的需水量均大于400 mm［6］，而据陈玉琼［4］估算，1637—1643年间华北地区的年降水量仅为283～401 mm，且52.0%集中在盛夏(7～8月)，降水量小于冬小麦需水量的50%，因此年间的年降水量不足必然造成农作物歉收，同时蝗灾也加剧了粮食作物减产甚至绝收的程度。统计各省饥荒县数，其中河南、山东和河北3省的县数明显高于其他省份，均大于120个县，是饥荒最为严重的地区;其次是陕西、山西及江苏、安徽地区。

3.3 疫灾

疫灾是瘟疫流行所致的灾害，明清时期是历史疫灾爆发的高峰时段［7］。根据1637—1643年的疫灾记录，华北地区、黄河和长江中下游地区成为疫灾的主要分布区。由于旱、蝗灾导致自然环境进一步恶化，改变了病原体的生境，利于病原体在短期内大规模繁殖，引发瘟疫流行;同时饥荒降低和削弱了民众对瘟疫的抵御和免疫能力，也迫使民众从鼠穴掘食，从而感染鼠疫，引发华北地区鼠疫流行［8］。此外，明末战乱频发严重破坏了正常的生产和生活秩序，使民众的生存条件进一步恶化，而且在人口聚集区，存在大量疫菌的易感人群，容易导致瘟疫的盛行。

4 极端干旱的社会影响及气候背景

4.1 社会影响

明末1637—1643年在干旱背景下形成典型的旱灾-蝗灾-饥荒-疫灾灾害链。明末全国米价迅速上涨，到1640年前后是明朝米价最高的时段，直到灾后1660年米价才逐渐下降［9］。粮价攀升的原因，一方面与国家内外战事增多和扩大有关;另一方面也是由于气候极端干旱，土地未能及时播种，禾多枯死或蝗虫食禾所致，尤其干旱多发生于春夏秋季，直接影响夏收和秋收作物的丰歉。据《中国军事史》［10］战争年表统计显示明末战争的频数之高十分显著(见图4 B)。1637—1643年全国性旱蝗灾害和饥馑造成民众极大的生存压力，导致起义高涨，战乱不断。据1630—1644年间人口数量变化统计，全国人口减少了约4 000万(见图4 C)，其中华北地区人口减少了约1 730万，占1630年华北人口数的28.95%［11］。

4.2 气侯背景分析

气象数据分析表明，东亚季风强弱对我国东部地区降水具有长期的影响，尤其对华北和江淮地区。已有研究表明，明末西太平洋副高和东亚季风持续偏弱偏南导致中国出现大面积持续干旱现象，这可能与 El Niño事件和火山活动有关［12］。根据El Niño历史年表，在1640、1642年都发生了较强的El Niño事件，同时据源于世界数据中心的Niño3指数显示，17世纪40年代 Niño3区的海温较其他年代异常偏高，进一步影响东亚和西太平洋上空环流异常，导致西太平洋副高偏南偏西、夏季风偏弱。此外，火山活动也是影响气候变化的外部因素之一，火山喷发形成的平流层气溶胶通过影响太阳辐射使地表气温降低，平流层气温升高，进而影响大气环流变化。根据火山活动记录［13］，1638年印度尼西亚 Raung火山爆发，VEI=4，1640年日本Komaga Take火山爆发，VEI=5，等。但这些火山活动对东亚季风环流异常的关联目前尚不清楚，还需要进一步探讨。

5 结语

本文首先复原1637—1643年极端干旱事件动态过程，其次分析伴生的蝗灾、疫灾和饥荒的实况及其与旱灾的关联，最后从米价、战乱和人口变化分析干旱对社会发展的深远影响，并探讨了干旱事件发生的气候背景。主要的结论如下:

1)1637—1643年持续7年的大范围干旱是过去千年典型的极端干旱事件，发生在气候相对寒冷阶段。干旱呈明显的时空差异，前期干旱重心区域位于华北和江淮地区，后期则转移至长江中游地区;1640年干旱最严重，其次是1641年;黄河中下游及华北地区是春旱、夏旱的核心区域，江淮、长江中下游地区多夏旱。

2)1637—1643年华北平原、黄河中下游地区和长江中下游地区，既是蝗灾的主要分布区，也是饥荒、疫灾盛行地区，并与旱灾的空间分布较为一致。干旱也间接造成明末米价上涨、战事增加和人口减少，对社会发展产生了深远的影响。

3)1637—1643年干旱事件主要由于东亚季风偏弱、副热带高压偏弱、位置偏南有关，造成华北和江淮地区降水异常减少，与El Niño事件、东太平洋海温异常密切相关。

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