明清时期京津冀地区蝗灾的时空特征及环境背景

明清时期(公元1368—1911年)是中国的小冰期,也被称为方志时期,蝗灾等各种自然灾害频发且记录丰富。华北平原是中国历史蝗灾暴发的主要源地,对其开展研究具有特殊的意义。基于明清时期的文献资料,从灾害地理学的视角,借助数理统计与GIS空间分析方法,构建京津冀地区蝗灾等级、频数和县次序列,揭示蝗灾的时空分布特征,并解析其成因。结果表明:(1)明清时期京津冀地区蝗灾平均1.8 a一遇,年均受灾3县次;蝗灾主要发生在夏半年的三月至八月,其中六月和七月是蝗灾暴发的峰值月份,而冬半年的九月至次年二月较少;(2)蝗灾等级以Ⅱ级和Ⅲ级为主,平均等级为2.17;"十年蝗灾频数"和"十年蝗灾县次"整体上呈现波动上升趋势;(3)蝗灾代际县次变化,夏蝗县次多于秋蝗县次,且次年夏蝗的发生与上年暖冬并未良好对应;(4)小波分析指示蝗灾存在100 a和30 a的主周期和53 a、17 a和11a的次周期;(5)蝗灾空间分布具有一定的集中性,东南远多于西北,受地形起伏和水系格局的影响较大;(6)蝗灾的发生与温度关系不明显,但与旱涝关系密切,并与Nino3指数有良好的对应。     

明清时期安徽省蝗灾时空演化、社会影响与响应*

自古以来,蝗灾与水灾、旱灾并称为中国农业社会的三大自然灾害。基于史料文献收集了明清时期安徽历史蝗灾记录,通过构建10 a尺度上的蝗灾频次序列和1 a尺度上的蝗灾县次序列,在县域尺度上绘制了蝗灾指数分布图,探讨了蝗灾演化时空动态过程。通过引入饥荒、米价以及疫灾序列分析了蝗灾对社会的影响以及古代社会对蝗灾的响应过程。结果表明: 明清时期安徽境内共发生181次蝗灾,每3.2次/10 a,累计653个受灾县次,平均3.6县/a;安徽地区发生了5次大蝗灾事件,这与同时期的干旱密切相关;安徽长江以北地区的蝗灾指数高于南部山区,地形、水旱灾害以及人类活动等因素是影响蝗灾指数分布差异的主要原因。蝗灾对社会产生了复杂深远的影响,是引发饥荒的重要因素,并间接导致瘟疫现象。蝗灾大范围出现后导致短期内米价暴涨,增加社会不稳定性。政府的捕蝗救灾的方式与能力直接影响群众的生存状况,是保障社会稳定的重要机制。综合看来,蝗灾会对农业子系统、经济子系统、社会子系统和技术子系统产生多重影响。     

明清时期安徽省蝗灾时空演化、社会影响与响应

自古以来,蝗灾与水灾、旱灾并称为中国农业社会的三大自然灾害。基于史料文献收集了明清时期安徽历史蝗灾记录,通过构建10 a尺度上的蝗灾频次序列和1 a尺度上的蝗灾县次序列,在县域尺度上绘制了蝗灾指数分布图,探讨了蝗灾演化时空动态过程。通过引入饥荒、米价以及疫灾序列分析了蝗灾对社会的影响以及古代社会对蝗灾的响应过程。结果表明:明清时期安徽境内共发生181次蝗灾,每3.2次/10 a,累计653个受灾县次,平均3.6县/a;安徽地区发生了5次大蝗灾事件,这与同时期的干旱密切相关;安徽长江以北地区的蝗灾指数高于南部山区,地形、水旱灾害以及人类活动等因素是影响蝗灾指数分布差异的主要原因。蝗灾对社会产生了复杂深远的影响,是引发饥荒的重要因素,并间接导致瘟疫现象。蝗灾大范围出现后导致短期内米价暴涨,增加社会不稳定性。政府的捕蝗救灾的方式与能力直接影响群众的生存状况,是保障社会稳定的重要机制。综合看来,蝗灾会对农业子系统、经济子系统、社会子系统和技术子系统产生多重影响。     

1951—2016年中亚努尔苏丹与乌鲁木齐寒潮过程频数变化及其主要影响因子对比分析

利用1951—2016年努尔苏丹和乌鲁木齐的逐日最低气温资料, 以当年7月到翌年6月为统计年, 对比分析了中亚地区的努尔苏丹与乌鲁木齐的寒潮、 强寒潮和超强寒潮过程频数气候变化特征, 并初步分析了冬季北极涛动（AO）、 北大西洋涛动（NAO）与中亚两个城市同期寒潮活动关系。结果显示： 努尔苏丹的年平均寒潮过程频数（15.7次·a^-1）是乌鲁木齐（4.1次·a^-1）的3.88倍, 强寒潮和超强寒潮过程频数分别是乌鲁木齐的5.91倍和7.55倍; 努尔苏丹的超强寒潮过程频数月分布呈单峰型, 1月最多, 乌鲁木齐的呈双峰型, 峰值分别出现在11月和4月。努尔苏丹的寒潮过程持续日数普遍比乌鲁木齐短。65 a来, 努尔苏丹与乌鲁木齐的春季寒潮过程频数之间的相关关系显著。努尔苏丹和乌鲁木齐的年寒潮过程频数的线性递减率分别为-0.111次·（10a）^-1和-0.445次·（10a）^-1; 两城市秋、 冬、 春季寒潮、 强寒潮和超强寒潮过程频数线性趋势大多以递减为主, 但是努尔苏丹冬季和乌鲁木齐春季的超强寒潮过程频数均呈递增趋势。努尔苏丹的年超强寒潮过程频数在近5 a最多。努尔苏丹的年寒潮过程频数序列有31 a、 20 a左右的显著周期, 乌鲁木齐的年寒潮过程频数序列有39 a、 8 a左右显著周期。北大西洋涛动（NAO）与努尔苏丹和乌鲁木齐寒潮过程的关联程度比北极涛动（AO）与它们之间的关联程度更为密切; 努尔苏丹的寒潮过程频数受NAO以及AO的影响程度更深。     

中国地质灾害与气候波动的耦合性探讨

搜集了元朝至民国期间历史资料所记载的地质灾害，以月为基本单位将各次地质灾害按时间顺序投影成时间谱图，并通过100个月的窗口进行1/2窗口的滑动平均统计得出相应的频数，对该频数的时间谱图和统计直方图的分析，揭示了中国地质灾害的发生具有274-290a的大周期和平均19.5a的小周期。在灾害发生的大周期中灾害随气候的连续递变而增强，灾害发生的大周期是气候变化周期的一半。灾害发生的小周期与地球章动（晃动）主周期、太阳-月亮-地球的公共会合周期、木星和土星的会合周期、沙罗周期等十分接近。     

基于文献记录的黑河流域历史时期旱涝特征分析

流域的旱涝灾害特征及其变化规律是流域水资源演变研究的重要内容。利用历史文献资料重建了西北内陆河黑河流域公元0-1949年的旱涝灾害等级序列,结合滑动平均、小波变换处理等方法,探讨了流域历史时期旱涝等级的频数特征、旱涝变化的周期特征及其与气候冷暖和人类活动之间的关系。对公元1000年以后的旱涝灾害规律进行分析,结果表明：流域存在5个旱灾高发阶段（1230-1270年、1430-1530年、1640-1760年、1860-1890年、1900-1940年）,3个涝灾高发期（1650-1690年、1730-1790年、1830-1910年）,并呈现出旱涝灾害频发的态势;1000-1949年期间,流域旱涝灾害存在4个准周期变化,对比发现这与太阳黑子活动等环境变化周期有紧密的联系;1580年以前,气候冷暖是影响旱涝灾害发生的主要因子,但16世纪以后,旱涝灾害交替频发,很可能是人类活动加剧了该现象。所以,定量辨析自然因素和人类活动对流域旱涝灾害的影响将是未来研究的重点方向。     

清代华北蝗灾时空分布及其与水旱灾害的关系*

利用《清史·灾赈志》中的历史灾害信息,重建清代(公元1644—1911年)华北蝗灾、水灾和旱灾的逐年频次序列,并以核密度估计法刻画3种灾害的空间分布,在此基础上展开时空对比分析。结果表明,蝗灾频次体现出一定的阶段性,1640s—1690s与1800s—1850s为2个多发时段,空间上主要分布于冀鲁豫三省的平原地区及山西的汾河谷地。年际尺度上蝗灾与旱灾呈显著正相关,干旱对于蝗灾的触发作用较为明显,但极端干旱会在一定程度上抑制蝗灾的规模;水灾对于当年灾区的蝗情有显著抑制,但灾后由涝转旱的气候背景可能诱发大面积蝗灾。在空间上,蝗灾与水旱灾害多发区有良好的对应,但水旱灾害的不同影响机制以及蝗虫的迁飞特性,使得3种灾害的极端多发区并不重合。蝗灾最集中的区域呈新月状分布于河北省西部,可能是蝗虫从孳生地(海河水系下游近水荒滩)迁飞于此,在太行山脉的阻隔之下形成。上述结论有助于推进对历史时期蝗灾发生机制的科学认识,以及指导气候变化背景之下的蝗灾防治工作。     

驻马店市1958～2011年降水序列变化特征分析

掌握区域降水序列变化特征,对落实水资源管理工作、保障工农业生产具有重要意义。基于驻马店市1958～2011年逐月降水资料,借助线性回归方程法、距平分析法、Mann-Kendall趋势检验法、5年滑动均值法、Morlet小波分析法研究了驻马店市年、季节降水变化趋势、丰枯性及周期特征。结果表明:驻马店市年、春、夏、秋、冬季降水依次以-1.8mm/10a、-6.6mm/10a、13.1mm/10a、-10.8mm/10a、1.6mm/10a的倾向率呈不显著的线性变化;年、各季降水依次处于偏枯、偏丰、偏枯、偏枯和偏枯期;年降水主周期为22a,次周期为2a、4a和8a,春季降水主周期为9a,次周期为5a和18a,夏季降水主周期为23a,次周期为2a和7a,秋季降水主周期为17a,次周期为5a,冬季降水主周期为13a,次周期为2a和5a。总体上,驻马店市年、各季节降水有着明显趋势特征、丰枯性和周期特征,研究结果可为指导区域内水资源规划与管理工作提供一定的参考。     

1961—2005年河西走廊东部极端气温事件变化

利用1961—2005年河西走廊东部五站的逐日气温资料,通过百分位法定义了不同台站的逐日极端高、低温阈值,研究了河西走廊东部近45a来极端气温事件变化的空间分布以及时间变化特征.结果表明:在空间分布上,河西走廊东部极端最高气温总阈值民勤出现了暖中心,乌鞘岭出现了冷中心;极端最低气温总阈值暖中心出现在武威,冷中心出现在乌鞘岭;极端最高、低气温空间分布与其对应阈值的空间分布类似;河西走廊东部极端低温频数南北部都呈现减少趋势,而极端高温频数在南部古浪和北部靠近沙漠区的民勤呈现减少趋势,其它地区为增加趋势.时间变化上,河西走廊东部极端最高、低气温总体都呈增温趋势,增温幅度极端最低气温比极端最高气温明显;极端最高气温频数总体呈略增加趋势,极端最低气温频数呈明显的减少趋势;极端最高、低气温和极端最高、低气温频数都是6～7a和9～10a周期反映明显;极端最高、低气温增温以及极端高温频数增加和极端低温频数减少都发生了突变现象.     

鄂尔多斯高原西南部清代霜雪灾害研究

通过对鄂尔多斯高原西南部清代文献资料的搜集、整理和定量分析,研究了该区霜雪灾害等级、阶段、时空变化、周期及其成因。结果表明,鄂尔多斯高原西南部共发生霜雪灾害57次,其中轻度10次,中度43次,重度4次。灾害变化可分为1644-1733年、1734-1783年、1784-1833年、1834-1863年及1864-1912年等5个阶段。时间上,灾害主要发生在秋末冬初和初春;空间上,灾害主要分布在银川、中卫、平罗、永宁、盐池和定边,共6个地区。同时,小波分析结果表明,灾害存在着4个明显的发生周期,即3 a、6 a、27 a和58 a的周期。降雪或寒流引起的气温骤降至0℃以下是造成鄂尔多斯高原西南部霜雪灾害发生的主要原因。     

明清时期中国东部高温事件年表重建和分析*

气候变化的背景下,极端暖事件的频率有增加的趋势。通过“语义差异法”识别了明清时期的高温事件,对其高温程度进行分级,建立了1350—1910年中国东部的高温事件年表,并对高温事件的发生时间、年代际特征进行了分析。结果表明: 明清时期有41个年份记录了高温事件,36个年份出现极端高温事件;高温事件发生频率和强度存在一定的阶段性变化,这种阶段性变化与北半球及中国气温的冷暖阶段变化有一定对应,与极端冷事件频率基本呈反相变化,1700—1749年和1800—1859年是明清时期极端高温事件发生频率最高且强度最大的2个时段,分别对应小冰期中期1710—1760年较温暖的时期和小冰期末期,16世纪末至17世纪是小冰期中最寒冷的一个阶段,极端高温事件相对不频繁,极端冷事件则发生频繁;高温事件还具有连年或隔年再发的特点。尝试利用现代器测资料和站点相关的计算方法对高温事件记录点所可能反映的地理范围进行了探讨,长江下游地区和华北平原的案例分析表明,历史时期记录有限,但区域的单点高温记录可能反映了范围比较广的极端高温事件。     

京津冀地区历史地震事件时空特征研究*

受环太平洋地震带影响,华北平原地区地震频发,尤其是处于中国首都经济圈的京津冀地区的地震事件备受关注。通过对历史文献资料及地震台网记录中的地震事件统计、分析,重建该地区地震事件历史并获取其潜在的空间分布特征及时间规律,对未来地震事件的早期预警具有重要参考意义。分析结果表明,公元前231年至公元2018年期间京津冀地区发生的1044起地震事件中,以有感地震和中强地震为主,小地震、强烈地震以及大地震发生频次较低。地震记录完整性分析结果表明,除小地震外,其他等级地震记录自公元1400年以来基本完整。在空间分布上,京津冀地区历史地震呈“T”字形分布,沿1条北西—南东走向地震带和1条北东—南西走向地震带分布。在时间上,京津冀地区地震事件呈现出阶段性的变化,在公元1480—1680年间以及1950年以来2个时间段内较为活跃,发生频率较高,频谱分析结果进一步表明地震记录存在45年的复发周期。在月际尺度上,地震事件同样存在季节性差异且多发于夏秋季节,同时地震密集区域在年内呈现出自西向东迁移的现象。最后,根据历史地震事件发生的时间规律,在未来一段时间内京津冀地区仍将处于地震活跃期,存在发生强震的风险。     

Reconstruction of the summer rainfall regime for the last 500 years in China

The anomalies of summer rainfall (June–August) for the last 500 years in China have been estimated according to the relationship between the instrumentally observed rainfall and the degrees of floods and droughts for the last 25 years. It is shown that calculated anomalies of average rainfall for 10, 20 and 30 year periods have sufficient accuracies. The long-term climatic variations for the last 500 years are discussed based on the estimated anomalies of summer rainfall of 25 stations over the E part of China for the last 500 years. For example, there were prolonged drought in the N of China at about the end of Ming dynasty, but there were extensive floods in China for the early times of Qing dynasty. The anomalies of rainfall for the last 500 years were averaged along latitude zone and their decade running mean were formed. It was found that the long-term variations are very clear. The 80 year cycle is predominating. Besides, an about 200 year cycle is also shown in the charts of 50-year mean rainfall anomalies. It is indicated that both above mentioned cycles relate closely to the solar activity.     

太湖流域洪涝灾害的历史根源及治水方略

太湖流域渲泄不畅的排洪格局,形成于明清,根源在南宋,它是造成洪涝灾害的因素之一.因而“以泄为主、泄蓄并举”应成为太湖流域的治水方略.     

粒度和元素证据指示的居延海1.5kaBP来环境演化

居延海是黑河的终端湖, 在最近3 000 a来已由原来面积 800 km2逐渐萎缩而最终干涸, 同时其周边环境也发生了巨大的变化.东居延海(索果诺尔)湖相沉积的粒度和元素资料研究结果表明: 明清以前湖泊的变化主要受气候变化的影响, 温暖时期, 气候偏湿, 入湖水量增多, 湖泊面积扩大, 流域化学风化作用增强; 寒冷时期, 气候偏干, 入湖水量减小, 湖泊萎缩, 流域化学风化作用减弱.明清之后特别是近40 a来, 由于黑河上中游地区大规模的土地开发及水资源利用, 入湖水量不断减小, 甚至河流断流, 最终导致了目前居延海的干涸.     

1819年黄河中游极端降水:史实、特征及气候背景

据清官档案与方志记载,复原了1819年(清嘉庆二十四年)黄河中、下游大范围房屋倒塌、民田冲没、人口伤亡、黄河多处决溢等雨涝灾情图景及时空分异特征,这是在明清小冰期大气候背景下的极端气候事件和重大气象灾害.研究指出,该年黄河中游夏秋季雨期长(连阴雨)、且多大到暴雨,二级流域(汾河、渭河)6-9月份降水县区雨日高达40日以...     

Climate,disasters, wars and the collapse of the Ming Dynasty

Based on the historical records of natural disasters and human wars of the final 35 years in the late Ming Dynasty (1610–1644 AD) obtained using different spatial scales, a set of grading systems were established to classify, grade and present these records and their spatiotemporal characteristics. From natural and human perspectives to quantitative analyses of the direct causes of the collapse of the Ming Dynasty, the author draws conclusion regarding a total of six immediate factors, which were, according to the rate of contribution from high to low, internal rebellions, drought, inter-ethnic conflicts, locust, flood and external wars. Among these causes, human factors accounted for approximately 47%, while natural factors accounted for approximately 53%. Attribution analysis indicated that the basin areas in east China were sensitive to climate change during the Ming Dynasty. Severe drought and locusts in a cooling environment were the main natural causes, while frequent internal rebellions and inter-ethnic conflicts influenced by financial crisis were the major human factors. Although natural factors accounted for a greater percentage than human factors in the rate of contribution to the collapse of the Ming Dynasty, they were the only external factors impacting social development and changes.     

环境变化对长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”始发港变迁的影响*

“北方海上丝绸之路”作为中国古代与东亚各国进行贸易往来的重要海上通道,促进了宋元时期海上丝绸之路的大发展并成就了明朝大航海的辉煌,研究其始发港的变迁与原因对“海上丝绸之路研究体系”的完善和“21世纪海上丝绸之路”的建设具有重要意义,但目前鲜有研究。基于古代典籍、地方志和历史地图的记载,结合前人对历史时期中国环境变化的认识,对隋唐至明清时期长江三角洲地区“北方海上丝绸之路”主要始发港的变迁与原因进行研究。结果表明: (1)隋唐—明清时期中国长江三角洲地区先后兴起了3个“北方海上丝绸之路”主要始发港,扬州港盛于隋唐,上海港盛于唐宋,明州港(今宁波港)盛于宋元; (2)气候变冷引起的北方少数民族南犯,中原地区经济和政治中心南迁,北方海上丝绸之路的始发港由登州(今蓬莱)迁到了长江三角洲地区; (3)随泥沙堆积,雁形式沙洲发育,河口分汊东伸南移,长江河口海岸由喇叭形的河口湾演化为三角洲,这是引起始发港由扬州港向东迁往上海港、乃至明州港的根本原因; (4)长江河口沙洲的发育,引起了长江扬州港段和上海港段水系的变化,使得2个港作为始发港时,港口的具体位置不断地随河势变化而调整; (5)对外贸易政策的变化亦对始发港的兴衰与变迁起到一定的促进或阻碍作用。