第一章绪论

20世纪气候变暖己成为不争的事实。研究表明，过去百年全球地表增温0.74±0.18°最近50年的变暖幅度更是达近百年的两倍以上。多项研究资料表明，自然环境的其他组成部分以及人类环境所受气候变暖的影响正在显现。

20世纪的全球升温幅度，在更长的时间尺度上是否绝无仅有，还是存在历史相似型？历史气候变化研究能为认识当前气候系统以及预测未来气候变化趋势做出何种程度的贡献？这些问题己引起学术界乃至政界的广泛关注。

本研究拟利用物候学方法重建唐朝时期关中地区历史温度变化，为认识唐朝时期气候变化提供新的线索，也为认识当前气候变暖，预测未来气候变化提供历史参考型。

1.1物候学与历史气候重建

重建历史气候变化是当前气候变化研宄的热点之一。通过了解历史时期气候演变过程、时空分布等规律，获得对现代地球环境和气候变化规律和机制的理解，有助于预测未来气候变化趋势及其可能产生的后果，为采取有效措施趋利避害提供参考。

目前，人类利用温度计、量雨器、探空气球以及空间卫星等大量现代仪器来观测和研究气候。借助于上述现代仪器，研究人员几乎可以得到每时每刻的各地环境变化状况。然而，全球范围内通过观测记录建立的温度序列最早年限仅为年。为了解过去更早时期气候环境变化，研究者利用一些自然或人文的资料，通过一系列反演过程来获取早期的气候和环境信息，这些资料通常被称为气候环境变化的代用资料。常用的代用资料有冰芯、孢粉、树轮、珊瑚、海冰、石等、洞穴、湖相沉积和历史文献记载等。其中历史文献记载与其他代用资料相比具有记录时间相对准确、时空分辨率相对较高和信息内涵相对丰富等特点，在历史气候研究中具有特殊的价值。这些记载涉及内容包括气象气候灾害与极端气候事件记载、区域气候描述、天气记录以及自然、生物、农业物候等多方面内容。

物候学是研究自然界的植物（包括农作物）、动物和环境条件（气候、水文、土壤条件）的周期变化之间相互关系的科学。通过研究受环境要素影响，特别是受温度等气象和气候条件变化影响的动植物周期性变化等生物学现象来反映环境变化物候现象不仅能反映自然的季节变化而且能体现生态系统对环境变化的响应，因而被视为大自然的“语言”和全球环境变化的诊断“指纹”常见的物候现象可以划分为以下个方面①各种植物的发芽、展叶、开花、叶变色、落叶等现象；②候鸟、昆虫以及其他动物的飞来、初鸣、终鸣、离去、冬眠等；③一些水文气象现象，如初霜、终霜、结冰、消融、初雪、终雪等。

1.2物候学方法重建历史气候变化研究综述

物候学为认识历史气候变化做出了重要的贡献。早在20世纪20年代，竺可摘先生就利用历史物候证据对我国南宋时期杭州地区气候变化进行了研究开创了利用中国古代文献中的物候资料进行气候变化研究之先河。之后，在研究中国过去5000年温度变化规律时他又大量采用历史文献中的物候资料。尤其在周朝至元朝（公元前年公元1400年）时期，研宄气候变化的主要44条证据中，有18条属物候学范畴。因此作者称这一时段为“物候时期”。这项研究奠定了利用物候学方法研究中国历史气候变化的理论基础。近年来，随着现代物候观测资料的持续累积、历史物候信息的不断挖掘、物候期发生机理的深入探讨，研究者以历史文献中初、终霜雪、常见观赏植物花期、婢始鸣日期、春雷等物候记录，从冷暖程度和梅雨期的变迁等方面刻画了中国特定地区、特定历史时段的历史气候变化。与上述研究相类似，杨保等和葛全胜等先后通过区域集成方法，利用包括历史物候数据在内的多种资料重建了中国过去年和过去年的温度变化序列。该结果较之上述竺可侦的研宄，时空分辨率和重建结果可靠性都得到了很大的提高。在国外，尤其是欧洲地区，现代物候观测起步较早，累了相对丰厚的系统观测资料。但在有组织的物候观测以前，人们在生产和生活实践过程中积累了大量并不系统和连续的单项物候记录。这些记录以农业物候期（如春耕日期、葡萄和谷物收获期）和观赏植物花期（如樱花开花期）为主。这些资料被广泛的用以重建欧洲美洲东亚部分地区、部分时段的历史气候变化。

第二章重建资料来源与历史气候资料的处理

资料的收集、整编和利用是运用历史文献进行历史气候变化研究的基础。历史文献中有着多种类型的气候信息内容可供历史气候变化研究。将历史文献中所包含的信息分为历史天气观测、与天气相关的自然现象以及物候和生物记录三类。袭局法等将中国历史文献中的气候信息记录内容归结为如下四个方面：①系统的观测资料；②水、旱、霜、雪、雹等异常气象记载；③各种自然地理因子的记载；④物候、生物分布和农事等记载等等将从中国历史文献中提取出的气候信息分为如下四种：①直接天气、气候信息；②与天气相关的自然灾害；③气候事件的作用与影响（④物候和生物记录。

2.1资料来源

2.1.1历史文献资料

本研究所采用的历史气候信息记录来源于正史、日记、类书、政书和诗文集等历史文献资料。从中提取的历史气候资料可分为历史物候记录、历史气候记录和人为感知记录三类。其中历史物候记录是本研究重建的主要数据源，而历史气候记录和人为感知记录将作为重建结果的补充和佐证。

（1）正史类

正史即为官方组织修撰的纪传体史书。正史中记载的历史气候环境信息多集中在“天文志”和“五行志”当中，内容以金、木、水、火、土五行属性进行分类编汇。此外，在“食货”、河渠”以及“纪”、“传”等篇目也有相关的历史气候与环境记载。因为官方钦定的性质，一方面正史所记历史气候、环境变化信息相对系统、权威，另一方面，也使得正史流传相对更广。相当一部分历史气候、环境变化信息因为正史的记载才得以流传至今。因此，正史是研究我国历史气候、环境变化的最主要信息源之一。此外，宋代司马光编撰的编年史《资治通鉴》等也包含有丰富的历史气候、环境变化记载，这些史料是对正史记载的重要补充，在本研究中一并将其归为正史之中。本研究所采用的正史类典籍包括：《隋书》、《旧唐书》、《新唐书》和《资治通鉴》等。

2.2参与重建的历史物候记录选定

2.2.1历史气候记录的提取

（1）准备工作：在进行历史气候记录提取前应当充分了解文献的内容类型和记载时段，这是顺利查阅文献和成功提取历史气候记录的基础。然后设计提取所需的记录表格，应包括公历年、公历月、公历日期、年号纪年、干支纪年、农历月份、农历日期、原始物候记录、物候现象、记录地点和记录出处等字段。

（2）历史气候记录的提取：通读手头的历史文献资料，将文献中有明确气候记载的语句摘录出来。并同时记录下来该气候事件发生时间和地点信息。

2.2.2历史物候记录的审核

由于古代科学认识和技术水平的限制，不可能拥有统一的物候观测标准。从历史文献中提取出的历史物候信息在发生时间、物候期的判定、物种的鉴别等方面或多或少存在遗漏甚至错误。因此，在利用历史物候资料进行历史气候变化研究之前，首先需要对提取的物候记录进行审核，经过审核的数据方可用于历史气候变化的重建研究。本研究最终参与重建的数据主要为初、终霜雪等自然物候数据和春耕、秋收等农业物候数据，较少涉及常见观赏植物的各种物候期。因此，在审核中较少涉及物种判定的问题，此处重点讨论物候期的审核。

第三章温度变化重建及结果分析.......27

3.1温度变化重建的方法.......27

3.1.1温度变化的重建过程.......27

3.1.2古今物候、温度距平序列的建立.......27

第四章误差来源与误差分析.......37

4.1误差来源....37

4.2误差分析.....37

第五章主要结论与讨论.......39

5.1主要研究结论.......39

5.2本研究存在的问题.......40

第四章误差来源与误差分析

4.1误差来源

本研究通过提取历史文献中的历史物候资料，比较古今物候差异，以现代物候变化与现代温度变化关系为依据重建历史温度变化序列。经分析，本研究的误差来源主要包括如下两个方面：

（1）历史物候信息提取过程中产生的误差

本研究所采用的直接重建证据为历史物候记录。由于历史时期缺乏规范统一的物候观测标准，使得在记录之初就存在真实物候现象与文字描述的差异，表现为语言的模糊性和记录者对语言的把握能力和表达习惯的差异，再加上在历史物候记录提取的过程中存在对描述语言理解的差异，这些共同构成了历史温度变化重建过程中的第一类误差。

（2）将物候差异转换成温度差异过程中产生的误差

基于温度是影响物候期早晚的首要因素，本研究通过拟合现代物候期差异和温度差异的线性回归方程，然后将古今物候差异带入关系式反演得到古今温度差异。然而，由于线性归回归模型对真实值模拟的局限性，加之用以拟合的现代物候观测资料和温度资料的样本量较小，这些引起了温度变化序列重建过程中的第二类误差。

4.2误差分析

4.2.1历史物候信息提取过程中带来的误差

对于这类误差的分析，参照葛全胜等提供的误差评价方法从以下三个方面对误差进行评价：

（1）实时性。即衡量物候事件发生到记载这一事件间隔对记录的可靠性产生影响的指标。本研究所采用的历史物候记录来源于正史、日记、类书、政书和诗文集等历史文献资料。这些历史文献或由官方组织专人编纂，或由文人根据亲身感受如实记录。因而可以认为本研究实时性的可靠程度相对较高。

第五章主要结论与讨论

高时间分辨率历史气候序列的重建，是当今历史气候变化研究的热点领域之一。分辨率高，可靠性好的历史物候是研究历史气候变迁的重要数据基础之一。通过合理、有效的手段提取历史文献中的物候记录，并对其进行审核、蹄选，然后运用确定性好，时间、空间分比率高的重建方法得到历史时期气候变化序列是划分历史气候类型、认识当前气候系统性质、预测未来气候变化的保障。

本研究通过系统整理我国唐朝时期的历史文献记录，重建关中地区唐朝时期时间分辨率为20年的温度变化，并与相关研究比对，分析误差来源及影响，概括唐朝时期气候变化状况。这不仅为认识唐朝时期气候全貌提供了可比研究，也为进一步开发利用历史文献中的物候记录，以及运用物候学方法研究历史气候变化提供了较好的范例。

5.1主要研究结论

（1）系统梳理并综述了物候学在历史气候变化重建中的应用。本研究归纳了历史物候记录的资料源与中国历史物候记录的空间分布。通过对现有重建方法的总结，发现较早的研宄采用了古今对比法，而近年来的研宄多采用更为复杂的回归和过程模型法。基于上述物候学方法的重建结果对认识中世纪暖期、小冰期和近百年等典型时段的历史气候变化特征提供了重要的依据，同时物候学方法重建结果与其他代用资料重建结果往往表现出了较高的一致性。物候资料重建结果对认识历史时期气候变化做出了重要的贡献。

（2）总结并归纳了历史物候信息提取方法。通过介绍本研究重建所选用的原始资料，并详细展现本研究中历史物候资料处理的全过程，归纳了历史物候信息提取的方法。在历史物候记录的选用过程中，应该尽量选用记录者亲身经历的历史物候记录，避免受地形因素和人为因素影响的物候记录，并充分了解文献资料的文学背景信息。在历史物候记录的审核过程中特别要注意物种鉴定和物候期确定两个问题。物种的鉴定可通过物种的地理分布、物候期与物候规律和植物种植历史文化因素等三种方法进行。物候期的确定则可依照现代物候观测标准对历史文献的文字描述进行归类、定级，以确定相应的物候期。

参考文献（略）