公元1180和1181年浙江金华地区梅汛期降水的重建
陈胤华, 张克乾
浙江省东阳市气象局,浙江东阳 322100

第一作者简介 陈胤华,男,1976年生,浙江省东阳市气象局天气气候工程师。E-mail:chenyinhua_cn@163.com

摘要

利用古代日记资料发掘历史气候信息是重建古气候的重要方法。根据南宋吕祖谦的《庚子辛丑日记》记录的金华(婺州)公元 1180年和 1181 5 6月份逐日天气记录,利用金华 1954 2012年实测月雨量和雨日资料的统计规律,重建了 1180年和 1181年金华地区 5 6月份梅汛期雨量,并结合《日记》反映的天气过程,确定了这 2年金华的出入梅时间,结果表明 1180年和 1181年入梅较现代偏早, 1180 5 6月份雨量比现代偏小,梅雨期略偏短, 1181年则雨量偏大,梅雨期明显偏长。上述结论对这 2年历史文献记载的旱涝灾情提供了直观的有力佐证。

关键词: 《庚子辛丑日记》; 梅汛期; 降水重建
中图分类号:P467 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2014)06-0949-05
Reconstruction of rainfall during Meiyu Flood Periods of AD 1180 and 1181 in Jinhua area, Zhejiang Province
Chen Yinhua, Zhang Keqian
Dongyang Meteorological Bureau,Zhejiang Province,Dongyang 322100,Zhejiang

About the first author Chen Yinhua,born in 1976,is an engineer on climate and weather from Dongyang Meteorological Bureau,Zhejiang Province. E-mail: chenyinhua_cn@163.com.

Abstract

Discovering climatic information from ancient dairies is one of the most important methods for the reconstruction of historical climate. Based on the weather records in the Gengzi Xinchou Diary written by Lü Zuqian in AD 1180 and 1181 of Southern Song Dynasty,the duration and rainfall of Meiyu Flood Periods(from May to June)in these two years in Jinhua area are reconstructed with the statistical regularities from the precipitation data measured in 1954-2012. It is found that both the Meiyu onset dates(MODs)in 1180 and 1181 are earlier compared with the average MODs of nowadays;the precipitation from May to June and the duration of Meiyu Flood Period are a little smaller and shorter than average in 1180,and larger and longer than normal in 1181. The results provided intuitive,favorable evidences for the records of drought and flood disasters during the two years in historical documents.

Key words: Gengzi Xinchou Diary; Meiyu Flood Period; reconstruction of rainfall
1 概述

南宋淳熙七年至八年, 即公元1180年和1181年, 江浙一带连旱, 特别是淳熙八年, 水旱相继, 人民生产生活受到严重影响。据《宋史》“ 孝宗本纪” 记载, 淳熙七年“ 蠲租, 发廪贷给” , 八年二月“ 诏去岁旱伤郡县, 以义仓米日给贫民, 至闰三月止” , 六月“ 除淳熙七年诸路旱伤检放米一百三十七万石、钱二千六万缗” , 淳熙九年正月政府不得不贷稻种给农民, 直至当年十月还下诏免除淳熙七年八年受旱地区未交的赋税。淳熙七年, 婺州(今金华)旱情尤甚。淳熙八年五月(1181年6月), 则金华周边严州(今杭州建德)、绍兴均发大水。

图1 南宋时婺州(金华)及周边区域(据谭其骧, 1982)Fig.1 Location of Wuzhou(Jinhua)and surrounding regions in the Southern Song Dynasty(based on Tan, 1982)

一般的历史时期天气气候研究, 囿于资料的匮乏, 对类似记录难于做深入分析。所幸在金华区域, 吕祖谦的《庚子辛丑日记》(吕祖谦著, 吕祖谦全集编撰委员会整理, 2008)从淳熙七年正月初一(公元1180年1月29日)至其病逝前2天的淳熙八年七月廿七(公元1181年9月7日)近600天, 逐日记录了当地的天气物候。

根据古代日记、档案资料发掘天气气候信息, 包括降水过程、降水特征, 前人已做过一定的研究(张德二和刘月巍, 2002; 朱晓禧, 2004; 萧凌波等, 2006; 张学珍等, 2006, 2007, 2011; 满志敏等, 2007; 晏朝强等, 2011), 是重建历史气候序列的重要方法。就金华而言, 梅汛期5— 6月份平均雨量451 mm, 占全年降水量的31.4%。在一定程度上, 这一时期降水的多寡, 直接影响年、季的旱涝情况。作者拟根据这份珍贵资料和实测的雨日雨量统计关系, 对金华地区这2年5— 6月份降水情况作一分析。

2 《庚子辛丑日记》资料处理

《庚子辛丑日记》(以下简称《日记》)农历日期转换采用方诗铭和方小芬(1987)的推算结果。《日记》在1180年12月28日、1181年2月25日、6月13日这3 天无天气记录, 其中阙记的1180年12月28日、1181年6月13日, 可以根据前后记录推断, 分别为冬季连晴和梅雨期连阴雨天气过程, 因此可分别视为晴天和雨天。

根据实际需要, 这里对《日记》研究时段内记录只做雨日统计。现代气象观测以北京时间20时为日界统计雨日。《日记》中虽然有部分记录精确到时辰, 但仍然有些资料难以判定降水的跨界问题。为简单起见, 如果《日记》当日记录有雨, 则不管时段, 直接定为雨日。同时, 将现有观测资料按第2天8时为日界重新统计雨量雨日, 以保持同《日记》记录习惯基本一致。经整理, 1180年5月份雨日11天, 6月份17天; 1181年5月份雨日16天, 6月份21天。

表1 《庚子辛丑日记》1180、1181年5月份和6月份天气记录 Table 1 Daily weather records in May and June, AD 1180 and 1181, in Gengzi Xinchou Diary
3 1954— 2012金华雨量— 雨日统计关系分析

月雨量和雨日之间存在着正相关关系, 根据金华1954— 2012年实测资料, 5月份雨量— 雨日相关系数为0.67, 6月份为0.56。因此, 考虑建立回归方程拟测1180和1181年5、6月雨量。

文中的资料使用R统计软件处理, R软件统计建模方法可参看薛毅和陈立萍(2007)。经峰度— 偏度系数检验, 实测的5月份雨量资料拒绝正态分布假设, 无法直接应用一般线性模型进行数据分析。黄嘉佑和张镡(1996)在研究北京降水量的正态化变换时, 发现幂函数类型(原文误做指数函数)的变换是最优选择。为统一起见, 将5、6两月的资料都作幂函数变换。

图2 金华地区1954— 2012年5、6月份雨量— 雨日散点图Fig.2 Rainfall-Rain Day scatter ̄plots of May and June during AD 1954-2012 in Jinhua area

将实测数据输入R统计软件, 用最大似然估计方法, 得5、6月份月雨量最优正态转变函数为

y5=x5^0.16766(1)y6=x6^0.37526(2)

上式中x5, x6为月雨量, y5, y6为变换数, 下标表示月份(下同)。经转换, 数据通过了正态分布假设检验。

用R统计软件计算, 得金华市5、6月份月雨量— 雨日回归方程如下:

 x5=y5^(1/0.16766)=(0.03100×rd5+1.88454)^(1/0.16766)(3) x6=y6^(1/0.37526)=(0.17940×rd6+4.88735)^(1/0.37526)(4)

上式中rd5, rd6为月雨日。方程分别通过了回归系数检验和回归方程检验。

经试算, 不管是直接使用原始数据, 还是2个月资料组合在一起变成长序列处理, 回归方差都没有以上2个方程的小, 且其他方程的回归系数都没有通过t检验。应用以上2方程试算2013年5、6月份降水, 结果表明方程是适用的(表2), 所以, 应用公式(3)、(4)分月计算1180年和1181年的5、6月份雨量。

表2 回归方程验算金华地区2013年5、6月份雨量 Table 2 Rainfall in May and June of AD 2013 in Jinhua area by regression equations
4 1180和1181年梅汛期降水分析

金华1954— 2012年有观测记录以来, 常年5月份雨量201.9 mm, 最少67.1 mm(1996年), 最多513.5 mm(1973年); 常年6月份雨量251.7 mm, 最少93.2 mm(2004年), 最多483.8 mm(1954年)。梅雨期总体情况见表3

表3 金华地区梅汛期气候概况 Table 3 Climate overview of Meiyu Flood Period in Jinhua area

参考陈碧莲和方兴(1981)、满志敏等(2007)的出入梅判断标准, 结合金华梅汛期天气气候特点, 拟定以下标准确定入梅、出梅日期:在5、6月份连续5天中无雨日数不超过1天, 且其后无连续不少于5天的无雨天气, 则此次降水过程的首日为入梅日期; 在6、7月份, 出现不少于5天的无雨天气(不包括短时雷阵雨天气), 且其后不再出现不少于5天的连阴雨天气, 则以此前最后一次降水过程的终日为出梅日期。

从《日记》记载的天气过程看, 1180年5月26日起出现连阴雨天气, 除28日阴天短暂停止, 过程持续到6月1日, 到6月15日之后, 除了傍晚有些雷阵雨, 已基本上没有明显降水过程。因此, 可以将当年入梅时间定为5月26日, 出梅时间可定为6月15日。1180年整个梅雨期, 除了入梅那次过程外, 另有6月4日夜至6日、8日至9日、11至15日3次降水过程, 但是除了6月8日有“ 簷溜终夜有声” 、12日“ 溪涨” 外, 没有一天提及“ 大雨” , 过程雨量可能比测算值还要小一些, 加上前期2— 4月份总雨日只有28天, 偏少43.2%(60年平均49.3天)。应用公式(3)、(4)计算得1180年5— 6月份雨量较常年偏少20.3%。出梅之后, 《日记》就“ 晴” 、“ 热” 连篇, 7月份、8月份未发现有明显的台风影响过程。加上当时水利设施作用有限, 所以, 1180年发生严重旱情就不足为奇了。

《日记》显示, 1181年从早春(1月下旬)开始, 记载的降水过程明显偏多, 1— 4月份雨日达46天(其中2— 4月份40天), 量级上多次出现“ 大雪” 、“ 大雨” , 过程持续时间也长, 《日记》有“ (遂)终夜” 、“ 终日滂沱” 等字样。从过程看, 应能较好地缓解前期旱情。进入5月以后, 17日即出现连阴雨过程, 期间未出现5天以上的连晴过程, 应作为一个整体考虑, 梅雨过程持续到6月27日。从拟测情况看, 5月份雨量较现在常年偏少, 6月偏多, 整个5— 6月份雨量较常年偏多。

表 4 1180年和1181年金华地区5、6月份雨量及出入梅日期重建 Table 4 Reconstruction of railfall in May and June and dates of starting and ending of Meiyu in Jinhua area in AD 1180 and 1181
5 结论与讨论

根据《庚子辛丑日记》记载的天气过程进行初步分析研究, 发现1180年和1181年入梅日期较现在常年分别偏早16天和25天, 虽然未突破现代偏早28天的历史极值, 但是金华1954— 2012年近60年间, 除去2年空梅, 总共也只有4年入梅日期是在5月份。这是否提示当时的梅雨期较现在偏早, 还需更多资料的挖掘、佐证。

1180年梅雨持续时间比常年偏少1天, 5— 6月份作为金华地区的主要雨季, 雨量较常年偏少, 7月份、8月份未发现有明显的台风影响过程, 应该是造成当年夏秋严重旱情的重要因素。1181年梅雨持续时间年则相当于常年的2倍, 长达44天, 不仅梅雨期比1180年长, 接近现代最长记录, 从量级上看, 1181年梅雨期《日记》出现“ 大雨” 字样达8天, 与1180年5— 6月份记录相比, 两者过程雨量应有明显差别, 雨量偏多是必然的, 特别是梅雨期延续到6月底。梅雨是大尺度的系统性的天气过程, 金华与周边临近区域的情况是相近的, 因此, 这一结果与史料中关于相邻的严州、绍兴6月份的大水灾情记录也可以相互佐证。

依据现代观测资料得出的统计规律直接用于古代记录来拟测当时的雨量, 其结果是否会显著影响上述结论, 尚需进一步分析。因此, 在具体数据使用上, 应该注意实测资料和拟测资料的区别。

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