一、研究區(qū)概況與方法

1.研究區(qū)概況

開(kāi)封市地處黃淮平原，地理坐標(biāo)113°52′15″~115°15′42″E、34°11′45″~35°01′20″N。屬典型的溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫14.52℃，年均降水量627mm。北依黃河，處于黃河沖積扇平原的尖端，地勢(shì)低平，海拔介于69~78m，成土母質(zhì)是不同時(shí)期的黃河沖積物。境內(nèi)河流眾多，分屬黃河、淮河兩大水系，流域面積263.8km2。現(xiàn)轄市區(qū)、杞縣、通許縣、尉氏縣、開(kāi)封縣和蘭考縣，全市總面積6266km2，人口543萬(wàn)。

2.數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

本文數(shù)據(jù)源于對(duì)歷史文獻(xiàn)資料的整理、分析，主要依據(jù)《中國(guó)三千年氣象記錄總集》[11]，還包括《中國(guó)氣象災(zāi)害大典》（河南卷）[12]、《中國(guó)災(zāi)害通史》（宋代）[13]、《中國(guó)災(zāi)害通史》（元代）[14]。另外，以《宋史》、《元史》、《金史》等歷史文獻(xiàn)及地方史志對(duì)所提取信息進(jìn)行補(bǔ)正。由于不同時(shí)期自然災(zāi)害記載的詳略差異較大，北宋開(kāi)封地區(qū)記載較詳細(xì)，但南宋由于政權(quán)南遷，相關(guān)記載嚴(yán)重缺失。因此，為使資料更科學(xué)、準(zhǔn)確，本文取北宋和元代①兩個(gè)時(shí)期。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)主要包括災(zāi)害發(fā)生的地點(diǎn)（按現(xiàn)行政區(qū)劃）、時(shí)間、頻次等，其中季節(jié)劃分以公歷3~5月為春季，6~8月為夏季，9~11月為秋季，12~2月為冬季。運(yùn)用環(huán)境變遷理論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行定量和定性研究。

二、結(jié)果與分析

1.洪澇災(zāi)害等級(jí)

主要依據(jù)持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、受災(zāi)范圍大小以及受災(zāi)影響程度，并將政府賑災(zāi)及與洪澇有關(guān)的祭祀活動(dòng)與祭祀文辭作為參考（表1），將洪澇災(zāi)害分為4個(gè)等級(jí)。由表1可知，以年度為統(tǒng)計(jì)單元，北宋開(kāi)封地區(qū)發(fā)生洪災(zāi)61次，而且以Ⅱ級(jí)為主，占全部災(zāi)害的55.7%，平均每4.9年一遇，其他級(jí)別災(zāi)害頻次相近，所占比例介于13.1％~16.4%之間。元發(fā)表生洪澇災(zāi)害36次，受災(zāi)頻次最多的為Ⅱ級(jí)和Ⅳ級(jí)，分別占30.6%，33.3%，Ⅲ級(jí)發(fā)生頻次也較高，占25.0%，平均每3.3a就會(huì)發(fā)生1次中度以上洪災(zāi)，每8.7a發(fā)生1次特大洪災(zāi)。對(duì)比來(lái)看，北宋平均2.75a發(fā)生1次洪災(zāi)，元代2.89a發(fā)生1次，兩個(gè)時(shí)期基本接近。但元發(fā)表生Ⅲ級(jí)以上大災(zāi)的機(jī)率顯著增多，高達(dá)58.3%，遠(yuǎn)比北宋（31.1%）要高。

2.洪澇災(zāi)害類型劃分與變化

按表現(xiàn)形式洪澇災(zāi)害可劃分為雨澇型、河溢型和河決型3種類型（圖1）。北宋以雨澇型為主，多達(dá)53次，占全部受災(zāi)頻次的86.9%，河溢、河決型頻次較少。中度洪災(zāi)在各類型中頻次最高，其中中度雨澇型多達(dá)31次，占該類型的58.5%；全部9次特大洪災(zāi)中由雨澇型直接引發(fā)的就多達(dá)8次，僅有的1次河決型也是由開(kāi)封及周邊地區(qū)強(qiáng)降水引起，表明北宋時(shí)期洪災(zāi)源于本地區(qū)降水。元代3種類型洪災(zāi)所占比例分別為33.3%，27.8%，38.9%，可見(jiàn)河決型已超過(guò)雨澇型而成為最主要的洪災(zāi)類型，而且根據(jù)統(tǒng)計(jì)，河流決溢全部源于黃河，反映了這一時(shí)期黃河頻繁泛濫成災(zāi)對(duì)流域降水等因素的強(qiáng)烈響應(yīng)。雨澇型與河溢型均以Ⅱ級(jí)為主，但河溢型受災(zāi)程度明顯加重，Ⅲ~Ⅳ級(jí)大災(zāi)已占該類型的50%，河決型Ⅲ~Ⅳ級(jí)頻次也顯著增加，可見(jiàn)元代大洪災(zāi)主要由黃河決溢造成，與北宋雨澇型為主的狀況有顯著區(qū)別，這主要受黃河改道影響。唐末至北宋黃河進(jìn)入第二個(gè)泛濫期，北宋發(fā)生于河南省境內(nèi)的黃河決口達(dá)41次、河溢21次[11]。但由于北宋開(kāi)封距黃河較遠(yuǎn)（近100km）、政府重點(diǎn)加以保護(hù)，開(kāi)封地區(qū)沒(méi)有受到黃河泛濫的直接影響，這一點(diǎn)前人也有考證[15]。12世紀(jì)以后，隨著黃河逼近，至1234年開(kāi)封北距黃河僅10km，黃河在開(kāi)封地區(qū)的泛濫異常嚴(yán)重，直到1351年賈魯治河成功，黃河在開(kāi)封境內(nèi)直到明初再?zèng)]有大的改道和決溢（圖2）。但從洪災(zāi)產(chǎn)流來(lái)看，元代雖然雨澇型洪災(zāi)只占1/3，但部分黃河決溢也是由當(dāng)?shù)亟邓鸬模渲悬S河14次決口中有8次伴隨有當(dāng)?shù)貫?zāi)害性降水，說(shuō)明當(dāng)?shù)亟邓黾尤允窃闉?zāi)的一個(gè)主要驅(qū)動(dòng)因素。

3.洪澇災(zāi)害時(shí)間變化特征

1）年際變化特征。以10a為單位統(tǒng)計(jì)各年代洪災(zāi)發(fā)生頻次（圖2），可以看出，北宋開(kāi)封地區(qū)前70a內(nèi)洪災(zāi)頻發(fā)，其中2個(gè)時(shí)段為5次，而在1020年代則高達(dá)7次，之后便進(jìn)入了以20a為間隔的波動(dòng)狀態(tài)。元代與北宋差異顯著，具有兩頭少中間多的特點(diǎn)。元代前期20a僅發(fā)生2次，后期1344年直至元朝滅亡，僅發(fā)生3次。相反，1284~1334年代為穩(wěn)定高頻發(fā)期，平均每2a一遇，且多為河流決溢，但據(jù)文獻(xiàn)分析，元中期31次洪災(zāi)中多達(dá)68%與本地區(qū)降水有關(guān)，說(shuō)明元中期相比前后期降水顯著較多。

2）季節(jié)變化特征。將１a內(nèi)發(fā)生數(shù)次洪災(zāi)的情況按月份分類統(tǒng)計(jì)。北宋有季節(jié)或具體月份記錄的洪災(zāi)共98次，其中籠統(tǒng)記載到季節(jié)的有18次，精確到月份的有80次（表2）。表2顯示，北宋洪災(zāi)主要集中于6~10月，多達(dá)63次，12~2月最少，顯然是夏季風(fēng)降水增多或集中造成的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，北宋出現(xiàn)“大雨平地水?dāng)?shù)尺”、“連雨彌月”、“頻雨及冬方止”等類似記載多達(dá)45次，反映了北宋多數(shù)洪災(zāi)年份全年降水量有顯著增加。研究表明，極端降水或持續(xù)性降水是引致華北降水增減的一個(gè)內(nèi)在特征，而且東亞夏季風(fēng)強(qiáng)的年份降水偏多、易澇，夏季風(fēng)弱的年份易旱[16]。對(duì)全部98次洪災(zāi)按季節(jié)統(tǒng)計(jì)，夏秋季多達(dá)81次。可見(jiàn)，北宋夏季風(fēng)活躍，極端降水或持續(xù)性降水頻繁，以致洪災(zāi)頻發(fā)。

因此，夏季風(fēng)降水增多或集中是北宋開(kāi)封地區(qū)洪災(zāi)頻發(fā)的重要驅(qū)動(dòng)力。元代有明確季節(jié)或月份記載的洪災(zāi)共56次，其中7月最多，達(dá)20次；按季節(jié)統(tǒng)計(jì)，夏季36次，占全年64.3%，春、秋、冬季分別為4、9、7次。由前述分析，當(dāng)?shù)亟邓黾尤允窃摃r(shí)期洪災(zāi)的一個(gè)主要驅(qū)動(dòng)因素，但由黃河決溢所產(chǎn)生的洪水，還需對(duì)產(chǎn)洪區(qū)進(jìn)一步分析。黃河開(kāi)封段現(xiàn)代洪水主要由三花、龍三和河龍區(qū)間的降水產(chǎn)生[17]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，元代黃河中游末端沁河、伊洛河流域及鄭州、濮陽(yáng)等沿黃地區(qū)雨澇型洪災(zāi)多達(dá)58個(gè)年份，且主要集中于夏秋季節(jié)，1286~1343年黃土高原區(qū)、渭河流域所發(fā)生的雨澇型洪災(zāi)也達(dá)19次，但與開(kāi)封地區(qū)黃河決溢存在因果聯(lián)系的僅有6個(gè)年份，如1337年的“蘭陽(yáng)、尉氏二縣河水泛溢①”，據(jù)文獻(xiàn)考證②③，就與黃河中游豫北、山西等地大范圍降水存在必然聯(lián)系。由此說(shuō)明，黃河中游地區(qū)降水只是在一定程度上對(duì)開(kāi)封地區(qū)黃河決溢起助推作用。相反，由于開(kāi)封地區(qū)地勢(shì)平坦，黃河堤防薄弱，本地區(qū)降水就容易導(dǎo)致黃河決溢災(zāi)害，從而使河流決溢成為這一時(shí)期洪災(zāi)的主要表現(xiàn)。因此，本地區(qū)夏季風(fēng)降水增多或集中仍然可歸結(jié)為元代開(kāi)封地區(qū)洪災(zāi)的主要驅(qū)動(dòng)力。

4.洪澇災(zāi)害空間變化特征

北宋洪災(zāi)屬雨澇型，文獻(xiàn)記載多為大霖雨、雨連旬不止、霖霪作?l、恒雨等，由此反映出降水持續(xù)時(shí)間往往較長(zhǎng)且強(qiáng)度較大；反映降水空間分布的記載多為京師、開(kāi)封府、京畿等，類似記載達(dá)30余次，而直接記載諸屬縣如祥符、陳留、浚儀的則不多，這是因?yàn)樽鳛閲?guó)家政治中心的開(kāi)封記載詳細(xì)，其他地方簡(jiǎn)略。由于災(zāi)害性降水（尤其持續(xù)性降水）往往不可能只在一個(gè)城市發(fā)生，不僅覆蓋諸屬縣，而且可能包括周邊地區(qū)。因此，如果僅僅將京師等類似表述理解為開(kāi)封市而不包括諸屬縣的話，則統(tǒng)計(jì)結(jié)果很可能失去科學(xué)意義。據(jù)1957~2011年開(kāi)封、鄭州、許昌、商丘年降水量的相關(guān)分析，開(kāi)封與其他3地區(qū)年降水的相關(guān)系數(shù)分別為0.790、0.609、0.658，且均達(dá)到了99%的顯著性水平，說(shuō)明開(kāi)封與周邊地區(qū)降水具有很大的相似性。由此認(rèn)為，以降水為主導(dǎo)的北宋開(kāi)封地區(qū)洪澇災(zāi)害不存在較大空間差異。元代洪災(zāi)空間分布如圖3。開(kāi)封市洪災(zāi)最多，占37%，其他屬縣較接近。從受災(zāi)程度來(lái)看，空間差異主要體現(xiàn)在Ⅱ級(jí)以上較大洪災(zāi)，如Ⅲ級(jí)以上頻次依次為開(kāi)封＞杞縣＞通許＞蘭考=尉氏，這顯然與黃河改道是分不開(kāi)的。如圖4，除尉氏縣距離改道的黃河稍遠(yuǎn)外，其他縣市均有黃河改道分支，這使元代開(kāi)封地區(qū)直接面臨黃河泛濫決溢的威脅。黃河干流自1171年南移進(jìn)入開(kāi)封境④，至1187年已形成多股并流[18]。河道初入豫東、魯西南地區(qū)，平地漫流，形成的河道都很寬淺，主流變易無(wú)定，雖事后筑有堤防，也就是臨時(shí)就近挖沙土而筑，未作長(zhǎng)久計(jì)，洪水來(lái)時(shí)極易潰決，以致形成數(shù)股并流的局面[19]。1232和1234年兩次人工決黃河入汴，開(kāi)封境內(nèi)所形成的3股河道（由杞縣分支）在元代多次決溢，其中在1297~1397年的100a內(nèi)，以滎澤（今鄭州西北）為頂點(diǎn)向東呈扇形泛濫，給開(kāi)封地區(qū)造成了嚴(yán)重災(zāi)害。由于開(kāi)封、杞縣、蘭考距離黃河3股河道最近（圖4），因此，這3個(gè)縣市歷次受黃河決溢的威脅也最為嚴(yán)重。

三、討論

1.洪澇災(zāi)害與氣候干濕變化

濕潤(rùn)指數(shù)法可反映干濕狀況，且能較好地消除旱澇資料本身的時(shí)空不均勻性，通過(guò)文獻(xiàn)整理、統(tǒng)計(jì)，濕潤(rùn)指數(shù)變化如圖5，其中非本地區(qū)降水引起的河流決溢災(zāi)害已過(guò)濾掉。圖5顯示，北宋呈現(xiàn)強(qiáng)烈的階段性干濕變化。998年之前I＜1，說(shuō)明北宋前期約40a氣候較干旱，之后以約20a尺度交替進(jìn)入干濕演替狀態(tài)。北宋前40a發(fā)生洪災(zāi)16次（圖2），而旱災(zāi)則多達(dá)30次，圖5a所示北宋中期I＜1的2個(gè)階段水旱災(zāi)次比更是達(dá)到1∶3，由此反映了北宋旱澇交替的頻繁及氣候的異常波動(dòng)。許多資料依據(jù)沉積物研究了洪水與氣候變化的關(guān)系，認(rèn)為大洪水主要是氣候變濕潤(rùn)和降水量增加引起的[22,23]，北宋開(kāi)封地區(qū)的降水特性也可間接反映這一特點(diǎn)。北宋前期960~1000年處于中國(guó)氣候變化的第三溫暖期，年均氣溫比現(xiàn)今高約1~2℃，而1000~1279年轉(zhuǎn)向第三寒冷期，但與現(xiàn)代氣候條件更相似[24]。現(xiàn)代洪水發(fā)生的降水條件表明，北方地區(qū)大澇災(zāi)和特大澇災(zāi)的發(fā)生一般是由于夏秋季降雨持續(xù)較長(zhǎng)，甚至春季也出現(xiàn)霖雨而導(dǎo)致全年降水量明顯增加造成的[25]。開(kāi)封市1951~2000年均降水量599mm，降水主要集中于夏秋季，其中13個(gè)年份超過(guò)719mm，這些年份夏秋季日均降水＞15mm的天數(shù)均介于18~30d之間，且存在2~5d日降水＞50mm的暴雨事件，而北宋Ⅱ級(jí)以上較大洪災(zāi)年份持續(xù)降水一般在10~30d之間，甚至持續(xù)60~90d或伴隨暴雨等極端降水，說(shuō)明夏季風(fēng)異常活躍所產(chǎn)生的持續(xù)性降水往往帶來(lái)年降水量的增加。因此，中等以上較大洪災(zāi)是能夠指示一定地區(qū)降水增加的。但一個(gè)年份降水的增加不代表一個(gè)濕潤(rùn)的氣候階段，如果能夠確定連續(xù)多年有大洪水發(fā)生，則能夠代表濕潤(rùn)氣候階段的存在[26]。北宋3個(gè)相對(duì)濕潤(rùn)階段洪災(zāi)頻發(fā)（圖2），其中有多個(gè)年份連續(xù)發(fā)生，說(shuō)明較大洪災(zāi)對(duì)氣候干濕變化具有一定指示意義。由圖5，元代濕潤(rùn)指數(shù)變化較平穩(wěn)，在1345年之前I＞1，說(shuō)明元代氣候相對(duì)濕潤(rùn)并持續(xù)至元代后期，這同時(shí)也反映了宋元時(shí)期季風(fēng)氣候的變化特點(diǎn)，即北宋前60a季風(fēng)強(qiáng)勁，1020年之后，季風(fēng)強(qiáng)烈波動(dòng)但總體上非常強(qiáng)盛，但到14世紀(jì)中期季風(fēng)突然減弱（晚元弱季風(fēng)期）[27]。

2.洪澇災(zāi)害發(fā)生的周期性

從Morlet小波方差可以看出（圖6），宋元時(shí)期開(kāi)封地區(qū)存在明顯的年際和代際周期變化。北宋存在3.5、7.2a的年際周期和32a的代際周期，其中32a周期小波信號(hào)最強(qiáng)，為第1主周期，7.2a為第2主周期。元代存在2.95、6.8、17、26和43a的年際與代際周期，其中第1主周期6.8a，第2主周期17a。兩個(gè)時(shí)期存在共同的準(zhǔn)3、準(zhǔn)7a周期，其中準(zhǔn)7a周期振蕩較強(qiáng)，而準(zhǔn)3a周期則較弱，這與ENSO事件2~8a的周期[28]一致，可以推測(cè)宋元時(shí)期洪澇災(zāi)害的發(fā)生受ENSO信號(hào)的調(diào)節(jié)，另外也與副高脊線位置的準(zhǔn)3a周期及地球地極移動(dòng)振幅變化的7a周期一致，其變化將會(huì)引起地球離心力系統(tǒng)的變化，從而造成大氣環(huán)流及空氣質(zhì)量、水分輸送的變化，進(jìn)而可能會(huì)影響到降水及旱澇變化[29]。

四、結(jié)論

通過(guò)對(duì)歷史文獻(xiàn)資料的收集和整理，對(duì)宋元時(shí)期開(kāi)封地區(qū)洪澇災(zāi)害的基本特征及其所反映的氣候變化得出以下認(rèn)識(shí)：1）宋元時(shí)期開(kāi)封地區(qū)洪澇災(zāi)害頻發(fā)，平均2.75~2.89a發(fā)生1次；北宋以Ⅱ級(jí)（中度）為主，占全部災(zāi)害的55.7%，元代Ⅲ~Ⅳ級(jí)大災(zāi)的頻率顯著增多，比例高達(dá)58.3%，受災(zāi)程度加重。2）北宋洪澇災(zāi)害以雨澇型為主，比例高達(dá)86.9%，元代以河決、河溢型為主，頻率分別達(dá)38.9%，27.8%，河流決溢成為這一時(shí)期的突出表現(xiàn)。3）北宋前70a洪災(zāi)頻發(fā)，之后進(jìn)入了以20a為間隔的波動(dòng)狀態(tài)；元代則表現(xiàn)為兩頭少、中間多，中期60a為洪災(zāi)穩(wěn)定多發(fā)期。宋元時(shí)期洪災(zāi)主要集中于夏秋季節(jié)，夏季風(fēng)降水增多或集中是洪澇災(zāi)害頻發(fā)的主要驅(qū)動(dòng)力。4）北宋以降水為主的洪澇災(zāi)害空間差異較小，元代則因距離黃河改道遠(yuǎn)近而差異較大。5）北宋前期約40a氣候偏干，之后干濕波動(dòng)頻繁，元代氣候相對(duì)濕潤(rùn)并延續(xù)至后期；兩個(gè)時(shí)期洪災(zāi)均具有共同的準(zhǔn)3a、7a的年際周期。（本文圖略）

本文作者：楚純潔 趙景波 單位：陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院 平頂山學(xué)院資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院