作者选取目前已经刊布有关18世纪中后期天山北麓地区的历史文献记载, 即《清实录》(中华书局, 1985)、《钦定皇舆西域图志》(傅恒等, 1990)、《乌鲁木齐政略》(索诺木策凌, 1995)、《乌鲁木齐事宜》(永保, 1995)、《新疆舆图风土考》(七十一, 1968)、《三州辑略》(何瑛, 1968)、《乌鲁木齐杂诗》(纪昀, 1985)、《清代奏折汇编:农业· 环境》(葛全胜等, 2005)、《乾隆年间徙民屯垦新疆史料》(谢小华, 2002)、《新疆维吾尔自治区气候历史文献》^①(①新疆维吾尔自治区气象局科研所. 1981. 新疆维吾尔自治区气候历史文献[M]. 内部资料.)。通过搜集和整理以上文献中有关温度变化的记载, 并将这部分记载汇集成表2。

表2

Table2

表2(Table2)

表2 历史文献中关于天山北麓东部地区18世纪中后期温度变化的记载 Table2 Historical documents records for temperature change in eastern area of northern foot of Tianshan Mountains during the mid-late 18th century 编号 时间 (年/月/日) 历史文献的记载内容 出处 W1 1757/11/22 查巴里坤一带气寒霜早, 惟宜青稞, 应令各兵于青稞外, 如糜谷之类, 少为试种, 有收再增 Q W2 1760/7/19 雪山高峙, 巴里坤在其北, 是为阴西, 故气候寒冷, 是以粟麦罕能发生, 惟青稞一种可以树艺 Z W3 1761/3/31 今自我皇上肇造新疆两万余里, 往来之人络绎不绝, 岂特版图拓展, 气候亦渐转移。即如巴里坤素称塞外极寒之区, 今则试种豌豆, 已渐有成效 Z W4 1761/9/3 巴里坤虽向因气候阴寒, 只能种植青稞、大麦。但口外各处供支, 俱将青稞、大麦碾炒成面, 与粟米、麦面三色搭支、向来已久, 故各处屯田皆种青稞、大麦 Z W5 1761/9/7 巴里坤渐非昔日可比, 递年试种菀(豌)豆已俱有收。明春试种小麦之处臣已奏请, 更思糜谷、荞麦等项皆为边方易植之细粮, 拟于明春一并择地试种, 如能一律有收, 更有裨济 Z W6 1761/9/13 巴里坤……虽经垦种, 而地寒霜早, 仅收青稞……该处地气虽寒, 试种豌豆亦皆成熟 Q W7 1761/10/10 窃照巴里坤前因地方初辟, 鲜有居民, 又缘气候阴寒, 只能种植大麦、青稞……近年仰赖圣主德化远敷, 商民聚集渐众, 地气亦渐已转移 Y W8 1761/10/18 巴里坤种获豌豆, 实有成效 Q W9 1762/4/14 新疆各处需用清油, 向由内地运送, 脚费既属繁多, 倾覆亦复堪虑。是以臣于乾隆二十五(1760)年间奏请由内地采买菜(籽), 胡麻籽种, 递送各屯择地试种。……迨上年收获之后, 虽菜(籽)一项或因播种失时, 或气候与内地不同, 未能一律有收; 而所种胡麻, 各屯俱有成效 Z W10 1762/8/31 今年巴里坤共种地一万四千余亩, 内试种小麦一千五百亩, 渐次秀实, 籽粒多属饱满坚绽。荍(荞)麦亦现在结粒, 悉皆一律畅茂……巴里坤试种小麦细粮, 现已种成 Z W11 1762/11/11 前因巴里坤地方气候寒冷, 向止种植青稞, 不堪适用, 一切细粮仍须别筹远运。今仰赖圣主德化所敷, 地气亦渐转移, 当此初次试种, 兼值天旱, 鼠耗之年, 而每亩尚收小麦四斗六升五合, 核计收成将及五分 Z W12 1762/11/25 巴里坤、奎素等处, 向来地气较寒, 一切细粮均难成熟, 今屯田试种以来……是以初次试种小麦, 收成已及五分, 其余豌豆等项, 亦俱有收 Q W13 1764/6/28 巴里坤地方, 驻兵屯种, 年来种植小麦豌豆, 地气日渐转移 Q W14 1764/10/14 巴里坤本年八月(8/27— 9/25)底尚无霜雪, 每日晴暖, 故收成分数较去岁增至一分九厘多, 共多收粮两千七百五十九石九斗零。……至各色蔬菜较往年亦陆续添种。民人咸称本年天气晴暖, 至八月(8/27— 9/25)底尚无霜雪, 从来未有 Z W15 1765/7/21 兹查巴里坤因蒙圣德涵濡, 地气日渐和燠, 每岁布种细粮俱成熟有收, 是以商民认垦接踵而至 Y W16 1765/8/14 巴里坤地气日渐和燠 Q W17 1766/2/2 又因巴里坤地气寒冷, 向止种有青稞一色, 递年以来小麦、豌豆俱获有收……夏日炎热之状渐与腹地相似, 交秋仍暖, 降霜较迟, 官田、民田咸庆丰登 Y W18 1766/2/6 巴里坤连岁丰收, 地气较前渐暖 Q W19 1767/8/23 查巴里坤向止播种青稞……但近年以来, 巴里坤地气和暖, 屯种小麦, 连获丰收 Q W20 1774/8/31 巴里坤逼近雪山, 向来天气早寒, 往往七八(8— 9)月内即落霜雪, 未收之田禾颗粒每不能饱绽。今岁夏秋甚熟, 渠水充盈, 所收粮石可比丰稔 Z W21 1768— 1771 (乌鲁木齐)向来气候极寒。数载以来, 渐同内地, 人气盛也 S W22 1774 然其地(巴里坤)之多阴、多雪、多寒概可知矣, 自归王化以来, 二十余年, 气候渐暖, 也亦膏腴, 岁以丰收, 岂非人烟既众, 地气亦因之转移哉 C W23 1777(成书时间) (巴里坤)户民移驻即多, 天时之寒暄亦易, 地本极寒, 五六(6— 8)月间犹飞雪霰, 尚需裘御, 近年以来二麦谷糜渐可树艺; 巴里坤、乌鲁木齐依雪山之背, 故严寒大雪, 然地平坦、水草足……王化以来二十余年气候渐和, 五谷皆生 X 注:表中所用时间均系公历。Z出自《清代奏折汇编:农业· 环境》(葛全胜等, 2005); Q出自《清实录》(中华书局, 1985); Y出自《乾隆年间徙民屯垦新疆史料》(谢小华, 2002); S出自《乌鲁木齐杂诗》(纪昀, 1985); C出自《新疆维吾尔自治区气候历史文献》①; X出自《新疆风土舆图考》(七十一, 1968)。

表2 历史文献中关于天山北麓东部地区18世纪中后期温度变化的记载 Table2 Historical documents records for temperature change in eastern area of northern foot of Tianshan Mountains during the mid-late 18th century

借鉴已有的研究成果, 根据表2的内容进行讨论。其中的自然物候, 将以物候学的原理进行讨论; 而冷暖感应, 由于其不确定性, 故而仅作为旁证进行分析。通过历史文献中记载的物候现象, 诸如开花、落叶、初雪等, 将其出现或变化的日期作为指标, 重建同时期的温度, 是物候学原理研究的思路(郑景云等, 2014)。

表2的23条文献中, 反映作物物候变化的有21条。根据表2的W1-W3可知, 在1760年之前, 巴里坤只能种植青稞。在1761年之后, 经过一段时间的试种, 巴里坤还可以种植豌豆、大麦、春小麦和胡麻等作物。其试种的过程如下:1756年, 清政府随着平准战争的进程, 曾组织考察过巴里坤的农业条件, 认为“ 该地颇宜青稞” (中华书局, 1985), 计划于1756年开始屯田。后屯田官员因为平定叛乱, 耽误了时节, 巴里坤屯田真正的开始时间是1757年。同年, 为了增加农业收成, 清政府要求除种植青稞外, 试种其他作物(中华书局, 1985)。1758年, 在哈密试种豌豆的成功, 更刺激了屯田官员在天山北麓试种的需求(中华书局, 1985)。由此可见, 1757年之后, 试种应该是巴里坤屯田的一项措施。由于坚持试种, 终于在1761年试种豌豆成功, 在1762年试种小麦和胡麻成功。根据表2显示的试种过程, 大部分历史文献都记载了与试种同时的温度升高。可见, 历史文献记载试种的成功, 得益于屯田措施和温度升高的共同作用。

作物的生长需要一定的温度条件。积温是衡量标准。青稞是最耐寒的作物之一, 青藏高原上种植的青稞(中国科学院青藏高原综合科学考察队, 1984)需要大于0 ℃积温为1200 ℃; 豌豆(高运青等, 2007)所需有效积温(≥ 5 ℃)为1000~1200 ℃; 此外, 其他作物(中国科学院新疆综合考察队等, 1963)所需大于10 ℃积温分别是:春小麦1500 ℃, 油菜1700~2400 ℃, 胡麻1600~1800 ℃。由此可知, 虽然量度不一, 但就所需积温而言, 青稞、豌豆较低; 而春小麦、胡麻、油菜均在一定程度上高于青稞。

1760年之前, 巴里坤仅能种植青稞, 说明当时的温度满足不了春小麦等作物生长的条件。而经过不断试种, 1761年之后多种作物逐步能够顺利生长并收获, 正是对温度升高的反映, 具体时间为1761— 1774年。另一方面, 1762年试种小麦成功后, 地方官员开始试种胡麻和油菜, 最终的结果却不一样, 即胡麻试种成功, 但油菜试种失败。胡麻的成功正是因为其所需积温基本和春小麦相当, 能够种植春小麦的地区都能够种植胡麻; 而油菜所需积温稍高于春小麦、胡麻, 且油菜耐寒的能力不如春小麦(中国科学院新疆综合考察队等, 1963)。似乎可以说明温度虽然升高, 但不能满足油菜生长所需的温度条件。由于缺乏有效的收获时间等有关记载, 很难重建出具体的温度变化。只能根据春小麦和油菜所能耐受的最低温度(中国科学院新疆综合考察队等, 1963), 推算巴里坤18世纪60年代的4月温度在-3~-5 ℃之间。

表2中有4条与霜雪等天气事件有关, 即W14、W17、W20、W23, 时间为1764— 1774年。根据表2可知, 1764年之前的若干年, 巴里坤在6— 9(农历五至八)月间会降霜或降雪的; 但自1764年之后, 巴里坤的无霜期延长, 初霜日和初雪日推迟。历史文献里将这些变化视为温度升高的一种表现。而以往研究中, 将提前降临的霜、雪视为寒冷气候的反映; 反之, 初霜、初雪日的推迟, 则是温暖气候的反映(杨煜达, 2006; 闫军辉等, 2012)。现代新疆初霜日的推迟和无霜期的延长, 也是与温度的升高有关(潘淑坤等, 2013)。同时, 根据PDSI曲线(li et al., 2006)显示当时湿度较高, 可以排除湿度对霜雪事件的影响。故而认为1764— 1774年巴里坤初霜、初雪日的推迟和无霜期的延长, 都应当是温度升高的反映。但是因为历史文献中缺乏关于初霜、雪日或积雪时间的具体记载, 所以目前暂时不能重建连续的冬半年温度变化。

表2有17条关于冷暖感应文献, 时间为1761— 1774年。其中历史文献记载中往往将温度升高与乾隆帝的文治武功紧密联系, 如“ 今自我皇上肇造新疆两万余里……气候亦渐转移(W3)” ; “ 巴里坤因蒙圣德涵濡, 地气日渐和燠(W15)” ; “ 自归王化以来, 二十余年, 气候渐暖(W22)” 。同时, 认为巴里坤“ 夏日炎热之状渐与腹地相似(W17)” 。但是表1所示, 巴里坤现代7月份的平均温度仅为16.9 ℃, 可见历史文献明显夸大了温度升高的结果。因为这些夸张的词语具有很大的不确定性, 故而不可能利用感应来确定冷暖级别。但冷暖感应的记载却涉及到巴里坤和乌鲁木齐, 而乌鲁木齐等地和巴里坤属于同一气候区划, 有着共同的气候背景(李成等, 2013)。因此, 说明温度升高同时发生在乌鲁木齐和巴里坤。

上文所讨论的, 植物和霜雪等物候现象所反映的温度升高, 以巴里坤最为明显。这与表1所显示的巴里坤特殊气候条件有关, 即较低的温度条件, 能够有效地反映温度变化。而其他重要地区, 如乌鲁木齐被认为“ 属和暖之处” (葛全胜等, 2005), 其对温度变化的反映效果不如巴里坤明显, 记载较少, 仅有W21和W23共2条。符合历史文献对敏感区域记载较多的一般惯例(杨煜达, 2006)。通过对历史文献中的自然物候和冷暖感应记载的分析可知, 历史文献记载中的温度升高普遍发生在整个天山北麓地区。

另一方面, 表2中普遍将温度变化的时间, 确定为“ 王化以来” 。因此根据历史文献记载可以确认出18世纪60— 70年代温度的升高。同时, 已有利用历史文献所做气候重建研究显示, 如陕西中南部(郑景云等, 2003)、昆明(杨煜达, 2006)、华北(闫军辉等, 2012)和江苏(魏军等, 2013)等地, 18世纪60— 70年代的温度也相对较高。

整理目前所发表的研究成果, 选取其中的5条树轮曲线, 5条曲线的简介见表3。

表3

Table3

表3(Table3)

表3 天山北麓东部树轮曲线简介 Table3 Brief of a series of tree-ring in northern foot area of Tianshan Mountains 曲线 文献 重建区域 重建类型 采样地点 经度(E) 纬度(N) 海拔/m T1 袁玉江和李江风, 1999 乌鲁木齐河流域 冬季平均最低温度 乌拉勒吐拜克沟 87° 09' 43° 18' 2250 哈熊沟A点 87° 09' 43° 11' 2345 哈熊沟B点 87° 10' 43° 11' 2340 宰尔得沟 87° 02' 43° 12' 2390 萨尔托斯沟 87° 03' 43° 09' 2480 T2 袁晴雪等, 2010 乌鲁木齐河流域 树轮宽度年表 东白杨沟 87° 16' 43° 26' 2013 英雄桥 87° 13' 43° 22' 2284 T3 陈锋等, 2009 呼图壁河流域 春季平均最高温度 喀音萨依 86° 24' 43° 33' 2065~2215 希热克久热特 86° 33' 43° 33' 2475~2615 T4 喻树龙等, 2012 奎屯河流域 夏季最低温度 沙大王东 84° 34' 44° 02' 2634 T5 喻树龙等, 2007 精河流域 5— 8月温度 喀拉布鲁克 83° 11' 44° 07' 2530~2700 基普克 82° 54' 44° 06' 2370~2650 天根尔达坂 83° 13' 44° 09' 2710~2820

表3 天山北麓东部树轮曲线简介 Table3 Brief of a series of tree-ring in northern foot area of Tianshan Mountains

首先将5条树轮曲线在整个时段标准化, 标准化的公式(Tan et al., 2009)为:y=(x-μ )/σ 。其中, y为标准化的新数据, x为原数据, μ 为原数据样本的平均值, σ 为原数据样本的标准差, 经过处理的曲线符合标准正态分布, 即均值为0, 标准差为1。新的曲线并不代表温度实际的变化, 而只是反映温度变化幅度的相对大小。最终集成为1700— 2000年天山北麓温度变化序列(图 2)。

图2

Fig.2

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	图2 1700— 2000年天山北麓地区温度变化序列Fig.2 Series of temperature changes in northern foot area of Tianshan Mountains during AD 1700-2000

通过图2的曲线可以看出, 仅就18世纪而言, T1、T2、T4和T5反映10年代普遍存在较冷的时期; 而30— 50年代有1个明显的暖期; 60— 70年代则温度相对降低, 但较10年代稍高; 其后的80— 90年代温度升高, 但仍较30— 50年代稍低。其中1757— 1774年, 仅T3反映温度升高, 其余曲线虽然波动, 但是总体上反映温度是降低的。由此可知, 树轮总体反映1757— 1774年温度降低。树轮与历史文献的结果存在差异, 特别是在18世纪60— 70年代。

从全球(PAGES 2k Consortium, 2013)和中国(Ge et al., 2013)的尺度来看, 在小冰期里, 18世纪相对于17世纪和19世纪温暖。根据Ge等(2013)集成多种代用资料重建的中国温度变化距平曲线(图 3), 在1600— 1900年的300年间, 中国的温度经历多次的升高与降低。整个变化的暖锋在18世纪30— 40年代, 天山北麓的树轮对此有所显示; 稍后的50年代前后是持续变冷的趋势; 而在60— 70年代之间略微回暖, 此时恰好是历史文献对天山北麓东部地区温度升高记载最多的时期。由此可知, 天山北麓有关树轮和历史文献都反映了真实的温度变化。因此, 18世纪60— 70年代树轮和历史文献存在差异的原因, 需要根据历史文献形成的社会背景来解释。

图3

Fig.3

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	图3 中国1600— 1900年温度变化距平曲线(据Ge et al., 2013)Fig.3 Series of temperature anomaly in China during AD 1600-1900(after Ge et al., 2013)

根据18世纪的历史背景, 可知清政府在1757年之前并未有效控制天山北麓, 对整个天山北麓的了解可能十分有限。这期间, 清政府能时断时续地控制天山北麓东部的巴里坤, 时间为1716— 1726年和1729— 1734年(王希隆, 1990)。此时, 根据图1所示, 是一个温度较低的时期。而在1735— 1756年间清政府并没有实际控制巴里坤, 但根据图2, 此时温度较高。然而, 当清政府于1757年再次控制巴里坤以及整个天山北麓的时候, 仅仅根据屯田状况, 对比的可能是18世纪60— 70年代和10— 20年代的温度条件。

由于清政府对18世纪30— 50年代的天山北麓了解有限, 故而历史文献中对此间的气候暖期缺乏记载。同时, 随着乾隆帝在1757年控制天山北麓和1759年控制新疆, 完成了康熙帝和雍正帝的未竟事业, 其骄傲的心情, 可想而知。此外, 鉴于乾隆帝的好大喜功, 官员为了利益诉求, 进而在奏报天山北麓的农业情况时, 将温度升高与乾隆帝的统治联系起来, 取悦乾隆帝也是非常有可能的。因此, 在官员奏报时, 认定天山北麓的温度升高发生在“ 王化以来” , 将之归功于乾隆帝的德化, 并且刻意夸张了温度升高的程度。由此可知, 历史文献所记载1757— 1774年的温度升高是相对于18世纪10— 20年代而言, 且60— 70年代实际的温度数值可能低于30— 50年代。此外, 由于1757年之前和1774年之后的历史文献缺乏足够有效的记载, 因此暂时无法利用历史文献来说明温度变化。