張琨佳，楊 帥，蘇 筠

（1.北京師范大學 地理學與遙感科學學院，北京 100875；2.北京市人工影響天氣辦公室，北京 100089）

明清時期我國水、旱災害時空演變特點的對比分析

張琨佳1，楊 帥2，蘇 筠1

（1.北京師范大學 地理學與遙感科學學院，北京 100875；2.北京市人工影響天氣辦公室，北京 100089）

研究歷史時期自然災害的空間分布和時間變化特點，可以為自然災害風險防范提供基礎(chǔ)依據(jù)。論文基于《中國三千年氣象記錄總集》中的水旱災害記錄，重建了明清時期的水災和旱災縣次序列，并分別繪制了水旱災害的空間分布地圖。分析結(jié)果顯示：明清時期（1368—1911年）共發(fā)生水災28266縣次、旱災21992縣次，水災較旱災頻發(fā)，但旱災較水災易出現(xiàn)高發(fā)；在時間上水災的高值時段較集中，旱災高值時段較分散、變化趨勢波動性大；水旱災害的高發(fā)時段具有一定的重合性，具體是1660s—1680s，1830s、1850s、1870s；在空間上，河北、山東、河南、浙江等省份受水旱災害影響較大；水旱災害受災縣、高發(fā)區(qū)主要集中在我國長江中下游、黃淮中下游地區(qū)；水災的高發(fā)區(qū)呈南北方向塊狀分布，旱災高發(fā)區(qū)則有一南一北兩條東西方向的帶狀分布區(qū)。

水旱；明清時期；時空特征

水災（洪澇）和旱災是我國最主要的、影響最嚴重的氣象—水文災害，自古以來一直都是中國的心腹大患。作為文明古國，中國的歷史資料浩如煙海，自有文字記載以來，有關(guān)水旱災害的描述就頻繁出現(xiàn)在各類文獻記錄中，這些史料也成為研究歷史災害的重要基礎(chǔ)，已有研究證明了利用史料分析旱澇型及分布特點等的可靠性（王紹武和趙宗慈，1979）。通過史料總結(jié)歷史時期水旱災害發(fā)生的時空特點，不僅可以為評估水旱災害風險提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還可以為災害應(yīng)對提供借鑒參考（劉毅和楊宇，2012）。

由于史料記載存在“厚今薄古”的特點，因此離現(xiàn)代較近的時期史料更為豐富、記載體系更為成熟，自然災害的記錄已有細致的地點及范圍、災強及災情的定性描述，“過去500年”、“明清時期”這一時段的研究較多。例如，《中國近五百年旱澇分布圖集》（中國氣象局氣象科學研究所，1981）繪制了中國自1470—1979年的510幅旱澇分布圖；鄭景云等建立了我國東部及南部85個地區(qū)過去500年（1471—1950年）的旱澇指數(shù)序列（鄭景云等，1993）；嚴華生等通過經(jīng)驗正交函數(shù)的方法分析近500年我國旱澇變化的周期和空間型（嚴華生等，2004）。上述研究所涉及的區(qū)域范圍較廣，但是基礎(chǔ)資料主要來源于部分代表性站點；而基于縣域的歷史水旱災害研究則多為小區(qū)域范圍的，如廣東?。ㄑΨe彬等，2005）、湖北省（趙希竹，2012）、蘭州地區(qū)（霍云霈，2012）等。較大區(qū)域范圍的、基于各個縣域歷史資料的水旱災害研究，是較為欠缺的。

為呈現(xiàn)全國范圍、時空分辨率較高的歷史水旱史實，本文選擇明清史料為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以“縣”為空間統(tǒng)計單位，以“年”和“十年”為時間統(tǒng)計單位，利用“縣次”的災害量化方式，將1368—1911年共544年的水旱災害通過時間和空間兩個維度進行展示和分析，總結(jié)發(fā)生特點，為現(xiàn)代水旱災害風險防范提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 資料和方法

1.1 資料來源

研究所用明清水旱災害數(shù)據(jù)來源于張德二（2004）主編的《中國三千年氣象記錄總集》（三四卷，以下簡稱《總集》）?！犊偧肥侵袊壳白顬橄到y(tǒng)、完善的氣象科學基礎(chǔ)資料，體例為編年體，各年度的氣象記錄按地名依序排列。各條記錄前還增列今地名，以表示古地名的治所和大致范圍，這種輯錄方式有利于災害縣次的統(tǒng)計和制圖表達。

根據(jù)《總集》，分別摘取氣象記錄中描述水災、旱災的記錄，建立明清時期水旱災害數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫字段包括年份、省份、地點、文字描述。由于《總集》是廣泛采集各類史料編纂的，因此同一次災害可能出現(xiàn)多條記錄。為還原史實以及便于統(tǒng)計分析，需進一步對災害記錄進行量化處理。結(jié)合數(shù)據(jù)庫的輯錄特點，災害頻次的量化引入“縣次”的概念，即以縣級地域為統(tǒng)計單位，可以統(tǒng)計一定時段每個縣發(fā)生水災的總次數(shù)，也可以統(tǒng)計一定時段內(nèi)一定區(qū)域范圍內(nèi)發(fā)生水災的總縣次。通過量化統(tǒng)計得出，整個明清時期全國共發(fā)生水災28266縣次、旱災21992縣次，共覆蓋全國1513個縣。

1.2 研究方法

利用數(shù)據(jù)庫資料，通過以下方法對明清水旱災害特點進行對比分析：

① 構(gòu)建明清時期水、旱災害縣次序列

逐年統(tǒng)計1368—1911年期間，每年水災、旱災發(fā)生的縣次數(shù)，建立年分辨率的序列。進一步以10年為統(tǒng)計單位，建立10年分辨率的災害縣次序列，分析水、旱災害的時間階段性特點及變化趨勢。并以較大四分位值為分割點，定義災害縣次高于較大四分位值的年代為災害高發(fā)期，以此分析明清時期水、旱災害高發(fā)期的時間分布特點。

② 繪制明清時期水、旱災害縣次空間分布圖

以縣為統(tǒng)計單位，統(tǒng)計發(fā)生過水、旱災害的1513個縣各縣在整個明清時期發(fā)生的水、旱災害的總次數(shù)。并依據(jù)各縣的災次信息、利用ArcGIS軟件繪制水、旱災的空間分布圖，對比分析其空間格局特點。同樣以較大四分位值為限，定義縣災次數(shù)高于較大四分位值的縣域為災害高發(fā)區(qū)，由此分析明清時期水、旱災害高發(fā)區(qū)的空間分布特點。

2 結(jié)果分析

2.1 明清時期水、旱災害的時間序列對比

2.1.1 年尺度上的特點對比

統(tǒng)計結(jié)果（表1）顯示，明清時期水災發(fā)生頻次（總縣次、平均縣次）明顯高于旱災的頻次。但是，旱災的最值高于水災：水災單年最高值為221縣次（1823年），旱災則在1640年出現(xiàn)最高值300縣次。

表1 明清時期水旱災害發(fā)生概況Table 1 the statistics of f oods and droughts in Ming and Qing Dynasty

利用數(shù)據(jù)建立水旱年分辨率序列如圖1。需要注意的是：明代初期（1418年以前），水旱災害縣次記錄整體明顯低于之后的時間段，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可歸結(jié)為史料記載具有“厚今薄古”的特點。對比水、旱兩個序列的變化趨勢，可明顯看出旱災年際波動變化較大（標準差的對比也證實了這一點），其中公元1640、1671、1679、1721、1785、1835、1856、1877八個年份旱災縣次均超過200次，而水災僅有公元1823年超過了200縣次；旱災縣次低于10次的年份達83年（次），水災僅有47年縣次值低于10次。因此，從總數(shù)和均值來看明清時期水災較旱災更為多發(fā)，但旱災更容易產(chǎn)生“大災年”。

圖1 明清時期水旱災害縣次序列（年分辨率）Fig. 1 The series of sequences about f oods and droughts frequency in Ming and Qing Dynasty (measured in years)

2.1.2 年代尺度上的特點對比

以10年為統(tǒng)計單位，構(gòu)建10年分辨率的水、旱災害縣次序列圖（圖2）。水災的10年總縣次最高值為1840s的1038縣次，旱災為1670s的914縣次，并且高值時間段均出現(xiàn)在最高值單年之后。在均值上水災10年平均縣次高于旱災。不考慮史料記載存在前后數(shù)量差的情況，在整個時間線上水災呈波動上升趨勢，在1650—1690年、1820—1900年階段出現(xiàn)兩個比較明顯的波峰；旱災在1520s之前呈波動上升趨勢，之后直至清代末年在一定范圍內(nèi)上下波動，1660—1680年階段有小高峰，整體沒有明顯的上升或下降趨勢，但年際變化大，跳躍性強。

定義水、旱災害兩個序列中縣次超過各自較大四分位數(shù)的年代為水災高發(fā)年代、旱災高發(fā)年代。則水災共有：1650s—1680s、1700s、1730s、1820s—1900s合計15個高發(fā)年代，高發(fā)時段占總時間段的28%，均出現(xiàn)在清代；其中清代初期和末期出現(xiàn)了連續(xù)高發(fā)階段。旱災有：1520s、1580s、1610s、1640s、1660s—1690s、1720s、1780s、1810s、1830s、1850s、1870s共14個高發(fā)年代，高發(fā)時段占總時間段的26%，但高發(fā)年代的分布比較分散，僅在清代初期出現(xiàn)一個集中期，清代末期旱災高發(fā)段和非高發(fā)段則交替出現(xiàn)。

將水災、旱災的高發(fā)時間段疊加，即可得到明清時期水災、旱災同時高發(fā)的年代：1660s—1680s、1830s、1850s和1870s，即清代初期和中后期部分階段，占整個時間段的1/9。其中旱災最高值所在的十年也是水災高發(fā)的階段，但水災最高值所處時間段旱災僅僅發(fā)生了279縣次（表2）?？赡芩蹈甙l(fā)期的出現(xiàn)時間相互之間并沒有明確聯(lián)系。

2.2 明清時期水、旱災害的空間特征對比

2.2.1 省級空間上的特征對比

以省區(qū)為單位，統(tǒng)計明清時期各個省區(qū)發(fā)生的水旱災害縣次數(shù)，并做統(tǒng)計分析（表3）。水旱受災總縣次排在前位的是河北、山東、江蘇、河南、浙江、安徽、江西等，即這些省份在明清時期水旱均高發(fā)。其中河北最多達5000余次，其水災縣次也是全國第一；災害總縣次排名第二的是山東省，它同時也是旱災縣次最多的省份。東北和西北部分省份各統(tǒng)計值均較低，其主要的原因是由于水、旱災害在這些省區(qū)發(fā)生少，此外，也可能與這些地區(qū)離政治、文化、經(jīng)濟中心，文獻記載不夠完善有關(guān)，可能存在缺記。

圖2 明清時期水旱災害縣次序列（10年分辨率）Fig.2 The series of sequences about f oods and droughts frequency in Ming and Qing Dynasty (measured in decades)

表2 明清時期水旱高發(fā)時間段Table 2 The high frequency periods of f oods and droughts in Ming and Qing Dynasty

一個省份內(nèi)受災縣數(shù)的多少及其占總縣數(shù)的比例，可以間接反映該省受此災害影響范圍的大小。因為：我國縣域面積差別甚大的省區(qū)多位于西部（如新疆、西藏、青海、內(nèi)蒙古等），而水、旱災害多發(fā)的東中部省區(qū)的縣域面積差別較小，比如，江蘇省、河南省、河北省、山東省的縣域面積平均值約為970 km2，1050 km2，1090 km2，1120 km2。所以，受災縣數(shù)多的省區(qū)，大致可以推斷受災的范圍廣。由統(tǒng)計（表3）可知，水災受災縣數(shù)比例較高的省份有福建、浙江、江西等，而旱災受災縣數(shù)比例較高的有浙江、山西等。水旱受災縣數(shù)排名靠前的省份中，江蘇、安徽、湖南的受災縣數(shù)比例并不算較高的，說明這些省份水旱災害波及的范圍較為集中。綜合受災縣次和縣數(shù)比例來看，明清時期水旱災害“大省”主要是河北、山東、河南、浙江。

此外，各省份水旱災害發(fā)生的比例基本大于1，即大部分省份發(fā)生水災的頻次更高，部分省份如天津、云南、廣東等水旱比例更是超過或接近2。在水災頻次高于旱災的總體特征情況下，陜西、甘肅、海南、內(nèi)蒙古卻是旱災高于水災。

2.2.2 縣級空間上的特征對比

以縣為單位，統(tǒng)計明清時期各個縣發(fā)生的水、旱災次數(shù)，并由此制作縣災次空間分布圖（圖3）。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)得知，明清時期中國發(fā)生過水災的縣數(shù)有1494個，旱災有1378個。在發(fā)生過水旱災害的縣市中，平均每縣發(fā)生水災18.6次，發(fā)生旱災15.4次。水災單縣最高值是位于湖北省的漢川市（屬孝感市），整個明清時期共發(fā)生168次的水災；旱災單縣最高值是河北省的大名縣（屬邯鄲市），達95次。從空間分布來看，明清時期中國水災和旱災分布范圍基本一致，主要分布在我國中東部地區(qū)，其中水災縣次較多的地區(qū)主要是長江中下游、淮河中下游、黃河中下游及珠江三角洲地區(qū)，旱災縣次較多的地區(qū)除了長江中下游、黃淮中下游外，還有黃土高原地區(qū)。

表3 明清時期水旱災害發(fā)生特點的省區(qū)統(tǒng)計Table 3 The statistics of f oods and droughts in Ming and Qing Dynasty at the provincial level

統(tǒng)計顯示，明清時期的544年間，水、旱災害發(fā)生次數(shù)不超過10次的縣域均超過600個，可見對于40%左右的受災縣而言，水、旱災害只是偶發(fā)現(xiàn)象。因此，同樣選擇較大四分位數(shù)作為劃分標準，將受水災大于25次、受旱災大于22次的縣域分別定義為水災高發(fā)區(qū)和旱災高發(fā)區(qū)，將水災高發(fā)和旱災高發(fā)疊加的地區(qū)定義為水旱高發(fā)區(qū)，并制作分布圖（圖4）。經(jīng)統(tǒng)計，水災高發(fā)區(qū)有362個縣市（均占水災受災縣的24.2%），旱災高發(fā)區(qū)有326個縣市（均占水災受災縣的23.7%），即水災高發(fā)地區(qū)分布范圍更大。其中，有219個縣同時是水災和旱災的高發(fā)區(qū)。

圖3 明清時期中國水災（左）、旱災（右）縣次分布圖Fig.3 The spatial patterns of f oods (left) and droughts (right) in Ming and Qing Dynasty

圖4 明清時期水旱災害高發(fā)區(qū)分布圖Fig.4 The spatial patterns of high frequency counties in Ming and Qing Dynasty

3 結(jié)論與展望

基于史料建立明清水旱災害數(shù)據(jù)庫并進行統(tǒng)計、對比分析，結(jié)果顯示：明清時期共發(fā)生水災28266縣次，旱災21992縣次，水災在總縣次值、平均值、較大四分位值、受災縣數(shù)等方面均高于旱災，但旱災單年、十年縣次最高值均高于水災，可總結(jié)為水災較旱災頻發(fā)，旱災較水災易高發(fā)。自明至清，水災呈波動上升趨勢發(fā)展，高值時間段集中在清代，且具有連續(xù)性；旱災變化呈現(xiàn)上下波動，且年際變化較大，高值時間段較為分散，與非高值時段交替出現(xiàn)；水旱高發(fā)的重疊時段主要是1660s—1680s、1830s、1850s和1870s。在空間上，水旱災害受災縣主要分布在我國中東部地區(qū)，集中于長江中下游、黃淮中下游地區(qū)，具體為河北、山東、河南、浙江等省份；其中水災的高發(fā)區(qū)呈南北方向塊狀分布，范圍較廣，旱災高發(fā)區(qū)則有一南一北兩條東西方向的帶狀分布區(qū)，南沿長江中下游東西方向延伸，北沿黃河中下游向黃土高原擴展。

目前研究中尚存在一些問題，比如：史料“厚今薄古”的特點對研究結(jié)論有一定的影響，如何有效地減少史料記錄多少帶來的分析誤差，有待改進。目前本文的對比分析僅從災次入手，沒有考慮災害發(fā)生的嚴重程度，下一步的研究工作擬將災次和災強結(jié)合分析。

致謝：感謝北京師范大學地理學與遙感科學學院的孫甜甜在部分資料整理過程中給予的協(xié)助。

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A comparison of spatial and temporal distribution of f ood and drought in Ming and Qing Dynasty

ZHANG Kun-jia1, YANG Shuai2, SU Yun1
(1. School of Geography, Beijing Normal University, Beijing 100875, China; 2. Beijing Weather Modif cation Off ce, Beijing 100089, China)

Researching on spatial and temporal characteristics of natural disasters in history can help provide theoretical support for risk prevention. A database of floods and droughts in Ming and Qing Dynasty (AD 1368—1911) was established in this paper. The information used was picked from historical documents and counted at county scale. The paper constructs a series of sequences about flood and drought frequency, and presents the disaster patterns from maps. The conclusion shows that: (1) In total, there were 28266 floods and 21992 droughts have happened in the Ming and Qing Dynasty, but severe-drought-years outnumbered severe-flood-years. The flood sequence appeared rising trend while the flood one was volatile. During 1660s—1680s, 1830s, 1850s and 1870s, both floods and droughts occurred many times. (2) Hebei, Shandong, Henan, Zhejiang and other provinces were greatly influenced by the flood and drought. Affected counties, especially the ones influenced by both two kinds of disasters, were highly localized in the middle-lower reaches of Yangtze River, Yellow River and Huaihe River. The high frequency area of flood distributed as a north-south band while highly drought area appeared two east-west ones.

f ood and drought; the Ming and Qing Dynasty; spatial and temporal characteristics

P426.616；K248

：A

：1674-9901(2014)06-0385-07

10.7515/JEE201406004

2014-10-31

國家自然科學基金（41430528，41371201）

蘇 筠，E-mail: suyun@bnu.edu.cn