张璿华(1752— 1823), 字贡植, 号查山, 松江府娄县(今上海松江地区)人(图1)。乾隆六十年(1795)举人, 再试不第, 就养而归, 以大挑选授青阳县(今安徽青阳县)教谕。遇事有持守, 诗文书画皆有法度, 精通医理, 施医无论贫富, 颇有美誉, 尤工于诗, 有《拥书堂诗集》传世(《清代诗文集汇编》编纂委员会, 2010)。

图1

Fig.1

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	图1 《查山学人日记》记录的主要区域(根据CHGIS4.0版中1820年数据绘制)Fig.1 Main sites recorded in Zhashanxueren Diary (based on data of AD 1820 in CHGIS4.0)

《日记》手稿名“ 查山学人日记” , 现存 27册, 记录起于嘉庆元年一月二十日(1796年2月28日), 迄于道光二年十一月五日(1822年12月17日), 几乎无间断, 所记包括天气状况、日常生活、亲朋交往、诗画酬酢、读书授课、治病行医等内容, 对了解嘉道年间的政治、经济、社会、文化风貌和作者本人诗文创作、生平行状等颇具参考价值。其中嘉庆元年一月二十日(1796年2月28日)至嘉庆四年十二月三十日(1800年1月24日), 张璿华优游京畿、四川等地, 嘉庆十八年十月二十二日(1813年11月14日)至道光元年十月二十二日(1821年11月16日)出任青阳教谕。嘉庆五年一月一日(1800年1月25日)至嘉庆十八年十月二十一日(1813年11月13日)期间, 除了嘉庆五年二月十六日(1800年3月11日)至嘉庆五年三月九日(1800年4月2日)往杭州行医, 嘉庆九年七月四日(1804年8月8日)至嘉庆九年八月二十五日(1804年9月28日)受邀赴江南贡院帮办录科试, 以及嘉庆十二年十一月十日(1807年12月8日)至嘉庆十三年十一月十二日(1808年12月28日)入京会试3个时间段之外, 其余时间张氏长期家居。《日记》保存了今上海松江地区1800— 1813近14年逐日天气记录, 是研究当时这一地区天气气候状况的宝贵史料。《日记》对天气现象的记录非常全面, 大致包括晴、雨、雪、霰、雾、霜、风、沙、雷等, 还有物候以及天气对社会、经济的影响等方面的记载。兹随取嘉庆十二年(1807年)的部分记载为例, 将天气现象的记载大体分为天气记录、物候记录、感应记录和社会响应记录4个类别(表1, 表中日期已转换为阳历日期)。

在张璿华居家的148个月中, 有日记的天数为4502天, 仅有30天未记天气, 天气信息的完整度达99.3%, 可见其对天气情况记载的连续性和完整性。对于张璿华远离家乡的月份和天气缺记超过1候的月份, 文中用邻近地区苏州府吴江县(今苏州市吴江区)的日记资料来代替。其中1800年3— 6月份、1807年12月份至1808年12月份的天气用《鸥雪舫日记》代替, 其记载时间范围为嘉庆五年一月一日(1800年1月25日)至嘉庆七年十二月二十九日(1803年1月22日)、嘉庆十一年一月一日(1806年2月18日)至嘉庆十三年十二月二十九日(1809年2月13日), 无间断, 逐日记载天气情况, 地点在吴江县; 1804年8— 9月份的天气用《蔬香馆日记》代替, 其记载时间范围为嘉庆五年闰四月十五日(1800年6月7日)至嘉庆九年十二月三十日(1805年1月30日), 无间断, 逐日记载天气情况, 金芝原主要在吴江县活动, 间有在苏州活动的情况。

文中雨日确定方法为:在日记当天的记录中, 只要有记载所在地发生了降水现象(如表1中2月12日、7月3日的记录), 就将该日计为1个雨日。针对复原天气序列要使用的上述3部日记, 笔者根据掌握的上述4种日记, 选取天气记录时间重合、地点相同或相近的部分年份日记, 以月为单元, 统计各年月雨日数, 对所载天气信息进行互较, 结果见表2; 其中《樗寮日记》记载时段为道光元年五月一日(1821年5月31日)至道光四年十二月三十日(1825年2月17日), 略有间断, 逐日记载天气情况, 地点主要在娄县。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 《查山学人日记》中1807年部分天气气候记录 Table 1 Some weather and climate records in AD 1807 in the Zhashanxueren Diary

表1 《查山学人日记》中1807年部分天气气候记录 Table 1 Some weather and climate records in AD 1807 in the Zhashanxueren Diary

表2

Table 2

表2(Table 2)

表2 《查山学人日记》与其他日记1801和1822年月雨日数（天）的比较 Table 2 Comparison of recorded rainfall days in AD 1801 and 1822 between Zhashanxueren Diary and other diaries

表2 《查山学人日记》与其他日记1801和1822年月雨日数（天）的比较 Table 2 Comparison of recorded rainfall days in AD 1801 and 1822 between Zhashanxueren Diary and other diaries

由表2可见, 1822年3— 11月份中, 除10月份外, 《日记》雨日数均多于《樗寮日记》, 3— 11月份雨日总数比后者多27天, 平均每月多3天。在275天中, 有232天二者的记录相同(分雨日和非雨日两类比较), 占84.4%。其余43天中, 有35天《日记》记载有雨而《樗寮日记》为无雨, 有8天《樗寮日记》记载有雨而《日记》为无雨, 对比二者这8天的天气记录发现, 大多数雨日比较特殊, 有4天(6月13日、8月22日、10月8日、10月10日)降雨发生在夜晚, 2天(3月4日和9月16日)为微量降雨日, 1天(7月3日)为清晨阵性降雨, 仅有1天(4月29日)二者差异较大(《日记》记载的是“ 晴” 而《樗寮日记》是“ 雨” ), 尚不能用降水比较特殊来作解释。换句话说, 《日记》漏记的雨日大体上属于夜雨、微量和短时性降水范畴, 基本上不是由于作者主观判断上的重大错误造成的。尽管两部日记的作者同居娄县, 但其生活区域、活动轨迹、记日记的方式、习惯和对降水的关注度、敏感度等不可能完全相同, 故而某种程度上, 同一日的天气记录存在差异是不可避免的; 况且《日记》记载有雨而《樗寮日记》为无雨的天数要远高于《樗寮日记》记载有雨而《日记》为无雨的天数, 其中也包括夜雨(9天)、微量降雨(17天)等比较特殊的降雨, 另外有9天二者差异较大, 即《日记》记载有雨而《樗寮日记》为无雨的情况。一般情况下多记载的雨日不能被视作无中生有, 加之《日记》平均每月漏记雨日不到1天(0.89天), 因此, 可以认为《日记》记录的天气信息是比较完备的, 至少比《樗寮日记》完备是毫无疑问的。

从3部日记1801年各月雨日数的记录情况来看, 用来替代的两部日记的雨日数与《日记》虽略有不同, 但大体相近。在273天中, 有224天《日记》与《鸥雪舫日记》天气记录相同, 占82.1%, 有223天与《蔬香馆日记》相同, 占81.7%; 与《蔬香馆日记》相比, 《鸥雪舫日记》平均每月漏记雨日数为0.78天。娄县与吴江县同位于太湖流域, 经纬度相差不到1° , 但降水仍存在空间差异, 例如《日记》1801年8月雨日数要明显少于《鸥雪舫日记》, 达10天, 不过两地年降水量的空间分布类型基本一致(吴浩云等, 2013), 加之替代的天数占总天数的比例不大, 《鸥雪舫日记》为10.3%, 《蔬香馆日记》为1.2%, 所以可以认为替代不会严重影响天气序列的均一性。

对《日记》部分月份天气进行替代后, 仍有脱记现象, 脱记日可能是降水日, 文中以月为单元对雨日数进行插补, 按所在月雨日数的比例推算(计算公式:缺记雨日数=缺记所在月缺记天气日数× 未缺记月总雨日数/未缺记月总日数), 依均匀分布的原则插补入相应日期。同时, 为了减小因漏记夜雨、小雨等降水日对重建结果带来的不确定性, 根据2.1中《日记》与《樗寮日记》的对比结果, 《日记》平均每月漏记雨日数为0.89天, 且漏记的雨日在月份上分布比较均匀, 故文中在插补后获得的雨日数基础上, 再将每月雨日数增加1天, 插补的位置统一为每月15日之后离15日最近的无雨日。至此, 得到1800年2月到1813年10月逐月雨日数资料(表 3), 计算月、年雨日数平均值, 并与龙华站1951— 1998年的情况进行比较(表 4)。

表3

Table 3

表3(Table 3)

表3 日记中上海地区1800— 1813年逐月雨日数（天） Table 3 Monthly rainfall days in diaries during AD 1800-1813 in Shanghai

表3 日记中上海地区1800— 1813年逐月雨日数（天） Table 3 Monthly rainfall days in diaries during AD 1800-1813 in Shanghai

表4

Table 4

表4(Table 4)

表4 上海地区1800— 1813年与1951— 1998年月、年平均雨日数的比较 Table 4 Average monthly and annual rainfall days during AD 1800-1813 and their comparison with AD 1951-1998 in Shanghai

表4 上海地区1800— 1813年与1951— 1998年月、年平均雨日数的比较 Table 4 Average monthly and annual rainfall days during AD 1800-1813 and their comparison with AD 1951-1998 in Shanghai

首先, 对1800— 1813年与1951— 1998年雨日序列的均一性进行评估, 采用t检验, 结果显示, 1800— 1813年与现代1— 12月份和年雨日数平均值无显著差异(α =0.05, 6月份通过α =0.01显著性检验)。采用Wilconxon秩和检验也得出1800— 1813年与现代1— 12月份和年雨日数无显著差异的结论(α =0.05, 6月份通过α =0.01显著性检验), 且前后2时段1— 12月份平均雨日数的构成比没有显著差异(χ ²=1.30< χ0.052=19.68)。从数值上看, 二者相差不大, 月雨日数相差0~3天, 年均雨日数相差不到4天。因此, 可以认为日记雨日序列和现代雨日序列是来自同一总体的独立样本, 观测方法的不同对雨日序列的均一性未造成显著影响。

从大气环流的角度来看, 梅雨是一个区域性的概念, 在国内天气业务的实践中, 关于梅雨的标准(特别是入、出梅日期的确定)至今未能统一起来, 事实上, 即便是同一类标准, 由于所处的地理位置不同, 划分标准的具体指标也不尽相同(梁萍等, 2010)。上海中心气象台中长期组曾在1980年制定了上海地区的梅雨标准, 整理出历年的梅雨资料, 该梅雨标准一直沿用至今, 具体如下:(1)入梅标准:入梅前5天, 副热带高压在120° E上的脊线不小于18° N, 且5天中至少有3天的日平均气温不小于22 ℃; 入梅后前5天中必须有4天雨日; 若梅雨有分段现象, 则每段梅雨结束后的气温均不小于22 ℃。(2)出梅标准:梅雨结束前后的副热带高压脊线不小于27° N或副热带高压中心在120° ~130° E, 25° N以北, 且日平均气温不小于27 ℃。(3)空梅标准:梅雨期不满7天且雨量小于80 mm, 或者梅雨期不大于4天(梁萍和丁一汇, 2008)。概括上讲, 主要是通过当地的雨日、雨量、气温以及副高的位置来确定的, 这也是目前在各省、市天气预报业务中采取的办法。因上海的梅雨和长江中下游梅雨存在一定程度的一致性(梁萍和丁一汇, 2008; 梁萍等, 2010), 借鉴前人(张德二和王宝贯, 1990a; 满志敏等, 2007; Ge et al., 2008)主要利用雨日在一段时间内的分布划定梅雨期的思路, 同时参考长江中下游地区的办法(陈兴芳和赵振国, 2000; 徐群等, 2001), 将上海龙华站梅雨期的划定标准确定如下:(1)雨日:日降水量不小于0.1 mm的降水日。(2)降水集中期:5— 8月份, 在每一段降水集中期起迄两端, 即自开端(结束)日向后(前)算的任何连续时间(≤ 10天)内, 雨日数所占比例均不小于50%, 降水集中期不小于5天, 若降水集中期大于10天则其中任何连续10天的雨日数不小于4天, 且非雨日的连续日数不大于4天; 将6月15日前结束的降水集中期定为春雨, 7月10后开始的降水集中期定为夏雨, 其余的降水集中期为梅雨。(3)入出梅日期:梅雨期中第1段降水集中期的首日定为入梅日, 最后一段降水集中期的末日的次日为出梅日。(4)空梅:未有降水集中期出现以及所有的降水集中期在6月15日以前结束或7月10日以后开始。

根据上述标准得到1951— 1998年龙华站梅雨期, 在48年中有46年出现了梅雨降水集中期, 1958、1965年为空梅。由于部分年份往往春雨、梅雨相连, 降水没有明显中断, 导致文中个别年份的入梅日期与其他文献(钮福民和张超, 1979; 《上海气象志》编纂委员会, 1997; Ge et al., 2008)划定的结果有较大差异, 这样的年份有1954和1956年, 考虑到这2年降水情况的特殊性, 参考长江中下游地区的入梅日期(杨义文等, 2001), 分别将1954年的入梅日期从5月3日修正为6月5日, 1956年的5月5日修正为6月4日。由于空梅年数占总年数的比例仅为4.2%, 为研究方便, 文中将空梅视为梅雨期短或梅雨量少, 将龙华站1958和1965年的梅雨期用《上海气象志》(《上海气象志》编纂委员会, 1997)划定的结果代替(《上海气象志》梅雨期划定标准与前述上海中心气象台使用的标准基本相同)。将重建的结果与其他文献(《上海气象志》编纂委员会, 1997; 杨义文等, 2001; Ge et al., 2008)划定的结果进行对比, 如表5所示。

表5

Table 5

表5(Table 5)

表5 笔者划定的上海地区1951— 1990年梅雨期与其他3种文献划定结果的比较 Table 5 Comparisons of main characteristics of Meiyu between the other three kinds of references and our definition during AD 1951-1990 in Shanghai

表5 笔者划定的上海地区1951— 1990年梅雨期与其他3种文献划定结果的比较 Table 5 Comparisons of main characteristics of Meiyu between the other three kinds of references and our definition during AD 1951-1990 in Shanghai

一元方差分析显示, 重建的1951— 1990年龙华站的平均入出梅日期、梅期长度与《上海气象志》编纂委员会(1997)、Ge等(2008)、杨义文等(2001)确定的结果基本一致(α =0.05), 入梅日期相关系数分别为0.57、0.58、0.48, 出梅日期相关系数分别为0.67、0.59、0.68, 梅期长度相关系数分别为0.63、0.61、0.61, 置信水平均超过99%。空梅年略有不同, 但大体一致。

与《上海气象志》编纂委员会(1997)确定的梅雨期逐年对比显示(表 6), 二者所确定的入梅日期、出梅日期、梅期长度相差1候以内的年数分别占总年数的65%、77.5%和57.5%。也有一些年份相差较大, 如1953、1961、1971、1981、1984和1987年的入梅日期, 1952、1953、1955和1977年的出梅日期, 1952、1955、1961、1971、1977、1981、1984、1986和1987年的梅期长度, 相差日数超过15天。入梅日期提前的年数比延后的年数多8年, 出梅日期提前和延后的年数大致相当, 分别为8年和11年, 梅期增长的年数比减短的年数多8年。总体上看, 文中划定的入梅日期比《上海气象志》略有偏早, 出梅日期互有早晚, 梅期长度稍有偏长, 但二者结果大体一致。出现差异的主要原因应当是划定标准侧重不同, 文中确定梅雨期主要依据降水实况, 可以看成是根据雨带的变化作出的判定, 《上海气象志》的梅雨期是综合雨日、雨量、温度、副高位置等因素确定的, 而雨带的停留与温度的变化、副高的移动等并非完全对应。

表6

Table 6

表6(Table 6)

表6 笔者划定的上海地区1951— 1990年梅雨期与《上海气象志》划定结果的比较 Table 6 Comparison of main characteristics of Meiyu between Record Book of Shanghai Meteorological Affairs and our definition during AD 1951-1990 in Shanghai

表6 笔者划定的上海地区1951— 1990年梅雨期与《上海气象志》划定结果的比较 Table 6 Comparison of main characteristics of Meiyu between Record Book of Shanghai Meteorological Affairs and our definition during AD 1951-1990 in Shanghai

需要指出的是, 文中与Ge等(2008)划定的梅雨期各项指标非常接近, 所用资料和划定办法比较相似是重要原因, 与杨义文等(2001)划定的长江中下游地区的梅雨期有一定差异, 平均入梅日期早4天、出梅日期早1天、梅期长3.9天, 二者的差别应当是因讨论区域、所选站点和划定办法的不同产生的系统性误差。综上所述, 根据文中划分标准得出的梅雨期与综合雨日、雨量、温度、副高位置等要素划定的结果大体是一致的, 因此以雨日为主要指标划定梅雨期是基本合理的。为了保证重建序列的均一性和可比性, 采用同样的办法划定1800— 1813年的梅雨期。

为了将日记中的降水记录反演为梅雨量, 可以考虑通过梅期长度、梅期雨日数与降水量之间的统计关系进行复原(Ge et al., 2008; 晏朝强等, 2011), 但雨日数的增减并不意味着降水量同步增减(顾骏强等, 2002; 王颖等, 2007)。张德二和王宝贯(1990a, 1990b)、张德二和刘月巍(2002)和张德二等(2005)利用《晴雨录》复原梅雨量、月降水量等的研究表明, 通过确定《晴雨录》每日降水等级, 采用各等级降水日数作为回归因子反演降水量可以提高拟合精度, 作者的思路与之相似, 即考虑将日记中逐日天气记录划分为若干个降水等级, 并将现代器测日降水量划分为与之匹配的相同个数降水等级, 然后建立龙华站1951— 1998年各级雨日数与降水量的逐步回归方程, 统计1800— 1813年各级雨日数并代入相应回归方程, 从而复原1800— 1813年的梅雨量和汛期降水量。

尽管日记不像《晴雨录》载有降水日的降水类型和起止时辰, 难以有效区分出7~8个 “ 降水时数降水类型” 组合和降水级别(张德二和刘月巍, 2002; 张德二等, 2005), 但日记时常有比较细致的关于降水强度的定性、半定量描述, 往往也记录降水过程的各个阶段、起止时间等, 如“ 晴, ……酉刻雨, 夜不止” (1802年4月29日)、“ 晴阴, ……午后遇雨, 夜饭后归, 大雨至天明后止” (1807年4月19日), “ 晴, ……酉戌刻之际雷电交作, 大雨骤至, 约两时许, 已三四寸矣” (1813年8月12日)等描述, 对因降水而产生的社会面貌也时常有所反映(表 1, 表7), 类似记录都能够帮助推定降水强度, 提高判断的准确性。为避免因对降水等级划分太细, 出现“ 欲求其精, 反得其粗” 的结果, 根据日记当天天气记录措辞, 综合考虑降水量大小、降水时长、社会响应等要素, 将日降水记录划分为5个降水等级(表 7)。分级的标准是:若当天无降水记录, 定为0级; 微量降水日如“ 小雨” 、“ 微雨” 等无论其降水时间长短, 一律定为1级; 当记载有“ 雨” 、“ 阴雨” 等一般性降水时, 若能判断降水时间较短(约1个时辰以内), 则定为1级, 若降水时间较长(约6个时辰以上), 定为3级, 其余为2级, 另外, 对插补的雨日按一般性降水等级2级处理; 当有描述雨势较大的字词如“ 大” 、“ 甚” 、“ 颇” 、“ 透” 等出现时, 若降水时间较短, 则定为2级, 降水时间较长者定为4级, 其余为3级; 当有描述雨情特别大如“ 如注” 、“ 倾盆” 、“ 水涨” 等词出现时, 若降水时间较短, 则定为3级, 其余为4级, 因降水造成洪涝灾害的也定为4级; 一日之内若有不同等级的降水, 以最高等级为基准, 综合各等级予以判定。

表7

Table 7

表7(Table 7)

表7 日记中天气记录降水等级的划分方案 Table 7 Classification criterion for precipitation grades of weather recorded in diaries

表7 日记中天气记录降水等级的划分方案 Table 7 Classification criterion for precipitation grades of weather recorded in diaries

要建立5个级别降水日数与降水量之间的回归关系, 就涉及到如何将现代器测日降水量划分为与日记对应的5个降水等级。现代北京、南京、苏州、杭州等地降水量资料的统计表明, 同一月份各级降水日数的比例分布, 在不同的20年、30年时段内大致不变(张德二和刘月巍, 2002; 张德二等, 2005)。遵循这一特点, 笔者做过多次修正调试, 最后确定如下划分方案。0级:0.0 mm≤ R< 0.1 mm; 1级:0.1 mm≤ R< 1 mm; 2级:1 mm≤ R< 25 mm; 3级:25 mm≤ R< 50 mm; 4级:R≥ 50 mm(R为日降水量)。采取这样的方案得出的1800— 1813年汛期各月和梅雨期5个降水等级的平均降水日数之间的比例分布能够与现代基本相符(图 2), 而且这也比较接近现今天气预报采用的小雨、中雨、大雨、暴雨的划分习惯。

图2

Fig.2

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	图2 上海地区1800— 1813年与1951— 1998年汛期和梅雨期5个降水等级雨日数的对比Fig.2 Comparison of frequency distribution of precipitation days for 5 grades in flood season and Meiyu between AD 1800-1813 and AD 1951-1998 in Shanghai

按此方案, 统计1951— 1998年龙华站梅雨期各级雨日数、雨日总数、梅期长度等特征量, 与梅雨量之间建立逐步回归方程, 得到4种方程(表 8), 综合考虑各回归方程的方差解释量、残差标准差、F值和P值等, 选定方程(3)重建梅雨量。不难看出, 回归因子的系数能够很好地反映各级降水强度所代表的日降水量。为了探讨汛期降水量与旱涝情形之间的可能关系, 依据相同的回归方程择取原则得到5— 9月份各级降水日数与降水量之间的回归方程, 同时建立汛期各级降水总日数与总降水量之间的回归方程, 取方程(5)+(6)+(7)+(8)+(9)和方程(10)这 2 种算法的平均值作为汛期降水量(表 8)。

表8

Table 8

表8(Table 8)

表8 各级雨日数与梅雨量、汛期降水量之间的回归方程 Table 8 Regression functions of precipitation in Meiyu and flood season with rainfall days for each precipitation grade

表8 各级雨日数与梅雨量、汛期降水量之间的回归方程 Table 8 Regression functions of precipitation in Meiyu and flood season with rainfall days for each precipitation grade

按前述2.3方法重建1800— 1813年梅雨期, 将从日记中提取的各级雨日数代入2.4中拟合方程得到梅雨量和汛期降水量, 并与利用《雨雪分寸》重建的结果进行比较(表 9)。

表9

Table 9

表9(Table 9)

表9 上海地区1800— 1813年梅雨期特征量和汛期降水量及其与《雨雪分寸》重建结果的比较 Table 9 Characteristics of Meiyu and precipitation in flood season during AD 1800-1813 in Shanghai and their comparison with result reconstructed by Yu Xue Fen Cun records

表9 上海地区1800— 1813年梅雨期特征量和汛期降水量及其与《雨雪分寸》重建结果的比较 Table 9 Characteristics of Meiyu and precipitation in flood season during AD 1800-1813 in Shanghai and their comparison with result reconstructed by Yu Xue Fen Cun records

由表9可见, 1800— 1813年上海地区出现了比较显著的梅雨期, 梅雨期各特征量存在明显的年际变化。平均入梅日期为6月10日, 均方差9.5天, Ge等(2008)的平均入梅日期为6月9日, 均方差10.9天, 平均入梅日期比文中提前1天, 二者入梅日期相关系数为0.54, 置信水平达95%, 其中有7年相差在1候以内, 占50%。从出梅日期来看, 文中平均为7月7日, 均方差7.0天, Ge等(2008)为7月6日, 均方差9.6天, 平均出梅日期比文中早1天, 二者出梅日期相关系数为0.46, 置信水平达90%, 有9年相差在1候以内, 占64.3%。从入梅日期与出梅日期的早晚对应关系来看, 文中入、出梅日期的相关系数为0.23, Ge等(2008)为0.38, 均未通过α =0.1显著性检验, 表明1800— 1813年入梅、出梅早晚对应关系一般, 即入梅偏早或偏晚, 出梅不一定偏早或偏晚。文中梅期平均长度为27.1天, 均方差10.4天, Ge等(2008)为27.8天, 均方差11.4天, 平均梅期长度比文中长0.7天, 二者梅期长度相关系数为0.62, 置信水平达95%, 有7年相差在1候以内, 占50%。文中梅雨量平均值为257.3 mm, 均方差112.8 mm, 郭熙凤(2008)为305.7, 均方差129.9 mm, 平均梅雨量比文中多48.4 mm, 二者梅雨量相关系数为0.36, 未通过α =0.1显著性检验, 有6年相差不小于100 mm, 占42.9%, 梅雨量有较大差异可能与拟合梅雨量时使用不同回归因子有关(后者通过梅期长度与梅雨量之间的关系进行推算)。整体上看, 二者在平均入出梅日期、梅期长度、梅雨量等方面的重建结果基本一致(α =0.1), 二者结果(特别是梅雨量)在各年的差异可能是因所用资料和重建方法不同而产生的系统性偏差。

根据表9中14年梅雨资料, 不妨以文中重建的1951— 1998年龙华站梅雨期特征量平均值± 1个标准差(参见表5, 入梅日期取10天, 出梅日期取11天, 梅期长度取13天)为界, 将其划分为2种梅雨类型。一种为同时满足入梅日期在6月5日至6月25日、出梅日期在6月29日至7月21日, 梅期长度在13~39天等条件的年份, 这与现代典型梅雨的特征比较接近, 这样的年份有1800、1801、1803、1804、1805、1808、1810、1811、1812、1813共10年。其余年份视为非典型梅雨, 即异常梅雨, 包括入梅早梅期偏长(1802和1809年)、入梅晚梅期过短(1807年)和出梅过早(1806年)3种情况。可见1800— 1813年典型梅雨年份相对较多, 梅雨特征明显。

在年代际尺度上, 将文中重建的结果与龙华站1951— 1998各年代进行对比(表 10), 可以看出, 1800— 1813年平均入梅日期较1951— 1998各年代早3~6天; 平均出梅日期仅比60年代晚1天, 与50年代相差较大, 提前10天, 比其余各年代提前2~4天; 平均雨日数比各年代多0.2~5.0天; 平均梅期长度分别比50、80年代少3.2、0.6天, 比其余各年代长1.4~5.8天; 梅雨量平均值分别比50、90年代低28.3、31.9 mm, 比其余年代偏多37.1~81.8 mm, 各年的情况普遍高于现代多年平均值(图 3-a); 梅雨强度(采用梅雨强度=梅雨量/梅期长度)仅比90年代低2.8 mm/天, 较其余年代偏高0.1~1.6 mm/天。一元方差分析显示1800— 1813年平均入梅日期、出梅日期、梅期雨日数、梅期长度、梅雨量、梅雨强度与1951— 1998各年代均无显著差异(α =0.05)。采用t检验将1800— 1813年梅雨各项特征量分别与1951— 1998各年代进行比较, 结果显示, 1800— 1813年梅雨特征量与80和90年代最相近(方差、均值都能通过α =0.1显著性检验)。据徐群(2007)研究, 1885年以来长江中下游梅雨期在70年代末发生了1次强年代际突变, 从1958— 1978年的弱梅雨时段突变为1979— 1999年的强梅雨时段, 后21年梅雨量比前21年平均增加了66%。该结论印证了1800— 1813年梅雨量偏丰、梅雨偏强的重建结果。从汛期降水量来看, 1800— 1813年除比60年代高47.1 mm外, 比其余年代偏少27.3~91.5 mm, 一元方差分析显示汛期降水量在各年代间无显著差异(α =0.1), 逐年的情况与现代多年平均值也相差不大(图 3-b), 可以认为在适中水平。

表10

Table 10

表10(Table 10)

表10 上海地区1800— 1813年梅雨期特征量、汛期降水量与1951— 1998年及其各年代的比较 Table 10 Characteristics of Meiyu and precipitation in flood season during AD 1800-1813 and their comparison with AD 1951-1998 and its decadal periods in Shanghai

表10 上海地区1800— 1813年梅雨期特征量、汛期降水量与1951— 1998年及其各年代的比较 Table 10 Characteristics of Meiyu and precipitation in flood season during AD 1800-1813 and their comparison with AD 1951-1998 and its decadal periods in Shanghai

图3

Fig.3

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	图3 上海地区1800— 1813年的梅雨量和汛期降水量Fig.3 Precipitation in Meiyu and flood season during AD 1800-1813 in Shanghai

目前可以对文中复原结果进行验证的气候资料有中国近500年的旱涝等级序列。尽管旱涝等级资料的评定原则比较粗疏(张德二和王宝贯, 1990b), 而且旱涝的形成除受自然因素如降水、地形影响外, 社会、人为因子也是不可忽略的, 然而旱涝等级是根据春、夏、秋3季的旱情、雨情的出现时间、范围、严重程度等因素综合评定的结果, 基本能够反映5— 9月份间降水的异常程度和空间分布特征(张德二, 1983; 王绍武和赵宗慈, 1979)。为了对重建结果的可靠性进行评估, 统计《中国近五百年旱涝分布图集》(中央气象局气象科学研究院, 1981)中1800— 1813年扬州、南京、苏州、上海、杭州、宁波6个站点的旱涝等级(大致代表长三角地区), 将同一年上述6个站点的旱涝等级的平均值定义为上海地区的旱涝等级值(空缺站点按正常级别3级处理), 探讨其与梅雨特征量、汛期降水量之间的关系。

计算显示, 1800— 1813年梅期雨日数、梅期长度、梅雨量、梅雨强度与旱涝等级的相关系数分别为-0.24、 -0.03、 -0.15、 0.19, 均未通过α =0.05显著性检验, 而“ 梅期雨日数、梅期长度” 与旱涝等级的相关系数较高, 为0.67(回归方程:Y=0.052L-0.082D+3.040, Y为旱涝等级, L为梅期长度, D为梅期雨日数, 通过α =0.05显著性检验); 与陈家其(1987)确定的太湖流域旱涝等级的相关系数分别为-0.51、 -0.33、 -0.59、 -0.09, 仅梅雨量通过α =0.05显著性检验, 而“ 梅期雨日数、梅期长度” 与旱涝等级的相关系数相对较高, 为0.69(Y=0.196L-0.378D+6.866, 通过α =0.05显著性检验)。“ 梅期雨日数、梅期长度” 与旱涝等级之间的统计关系显示梅期长度内雨日偏多(少)则区域偏涝(旱), 一定程度反映出梅雨期长短、梅雨量多寡等复合因子与旱涝状况密切相关的特点(叶笃正和黄荣辉, 1996)。

图4-a、4-b可以看出, 1800— 1813年的旱涝等级以趋于正常或偏涝为主, 汛期降水量变率(-0.386~0.561)与旱涝等级有较好的对应关系, 大体呈现出降水量适中旱涝等级趋于正常级别, 降水量增加而偏涝的趋势。图4-a中二者相关系数为-0.38, 未通过0.1的显著性检验, 比较不一致者有1800、1808、1812年3例, 表现为降水偏少或适中而旱涝等级偏涝; 以《中国近五百年旱涝分布图集》(中央气象局气象科学研究院, 1981)中根据汛期降水量划分旱涝等级的标准评定了1800— 1813逐年旱涝等级, 将其与上海地区旱涝等级比较发现, 二者除1800年相差2.3个等级外, 其余年份仅有0~1.3个等级值的出入, 可视为在允许的误差范围内。图4-b中二者相关系数为-0.63, 置信水平达95%, 太湖流域旱涝情况对汛期降水变率的响应似更明显, 有4年比较不一致, 表现为降水偏少而偏涝(1801、1808年)或正常(1812年)和降水偏多而偏旱(1809年); 将1800— 1813逐年旱涝等级与太湖流域旱涝等级值(将9级制换算为5级制)比较发现, 除1800和1808年分别相差1.7、2.3个等级外, 其余年份相差不大, 仅0.2~1.3个等级。值得指出的是, 汛期降水量变率与上海单站旱涝等级的相关系数仅为-0.19, 表明1800— 1813年上海地区汛期降水量对区域、流域旱涝状况的反映相比单站更加稳健。旱涝等级与汛期降水量依据的是不同的资料体系和推求办法, 虽然都能够反映主要降水季节的雨量丰歉程度, 但二者的含义并不相同, 不可能一一对应, 况且上海地区的降水对大的区域、流域降水的代表性毕竟有限, 不过上述梅雨期特征量、汛期降水量与旱涝等级之间较好的对应关系, 某种程度上反映出文中划定梅雨期以及通过日记各级雨日数换算降水量的办法具有较高的可靠性; 相比于旱涝等级, 在确保史料详实完备、复原具有科学依据的前提下, 汛期降水量这一角度对历史天气气候状况能够作出更加细致、定量化的揭示, 某种意义上更加直观、实用, 例如复原的汛期降水量一定程度可以为辨识、剖析历史极端天气事件提供另一有力佐证, 如1804年发生在太湖流域的洪涝灾害(陈家其, 1992), 上海地区汛期降水量达1045.2 mm(表 9), 略低于龙华站1951— 1998年最高值1063.0 mm(1993年), 与旱涝等级序列(图 4-a、4-b中分别为2.2、1)也可以相互订正和补充。

图4

Fig.4

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	图4 上海地区1800— 1813年汛期降水量距平百分率与旱涝等级的关系Fig.4 Correlation between variability of precipitation in flood season and drought-flood grade during AD 1800-1813 in Shanghai

郑景云和赵会霞(2005)利用《雨雪分寸》重建的清代中后期江苏四季降水等级序列显示, 1800— 1809年松江府地区春、夏两季降水以正常或偏多为主, 在1810— 1814年间降水偏少, 与文中重建的汛期降水量的变化趋势基本相符(图 3-b)。郑斯中等(1977)重建的上海地区公元201年到1970年每10年的湿润指数序列和张德二等(1997)重建的苏杭区近千年干湿序列同样支持文中的复原结果。反映东亚夏季风强弱变化的综合石笋氧同位素序列显示, 1800— 1813年处在东亚夏季风近300年间相对较弱的时期(杨保和谭明, 2009); 据尹义星等(2011)研究, 东亚夏季风在70年代末以来减弱的趋势使太湖流域梅雨期长度和雨量增加; 郭其蕴等(2004)的研究表明在东亚夏季风弱的阶段, 多雨带更容易发生在长江中下游地区。1800— 1813年梅雨期偏长、梅雨量偏丰、梅雨强度偏强、汛期降水量在适中水平的重建结果能够获得上述研究结论的进一步印证。

根据2.1所述, 日记存在漏记雨日现象, 尽管文中根据《日记》与《樗寮日记》雨日数的对比结果对1800— 1813年雨日数采取每月增加1天的办法进行弥补, 但这只是根据1年(1822年)的资料作的近似估计, 很难保证雨日与真实情况没有偏差。由于文中所使用的日记天气记录非常完整, 雨日数的漏记可以被视为随机事件, 因此可以认为通过插补获得的天气序列能够客观反映梅雨期特征量、汛期降水量及其整体变化特征。要准确补充天气记载的漏缺尚需综合其他相关资料加以推断。