0 引言

极端气候事件是气候变化研究的热点问题之一，通常用事件发生的概率密度函数小于10 %来定义^[1]。随着全球气候变暖，高温、寒冷、干旱、洪涝等极端气候越发频繁。极端寒冷事件是极端气候的重要类型之一，例如2008年1月我国南方的低温雨雪冰冻灾害，对人民的生产生活造成严重影响，引起广泛关注。近年来，历史时期极端寒冷年份的气候状况重建也取得一些成果^[2~6]。

用于历史气候研究的历史文献有一类是私人笔记和日记，主要信息包括逐日天气记录和物候记录^[7~8]。与官府文件、地方志等资料相比，私人笔记和日记的时间分辨率高，可以精确到日；同时，因为作者不需要考虑任何其他因素(例如政治因素)，能够客观地把自然界的各种现象记录下来，所以笔记和日记中的气象记载往往更为可靠^[7]。目前，以古代的笔记和日记为材料，学者们展开了对历史时期的气候变化研究，涉及气温^[9~10]、降水^[11~12]、梅雨^[13]、沙尘天气^[14]、人类适应^[15]等方面；对极端雨涝事件^[16~17]、极端寒冷事件^[3]的气候状况进行重建；并在实践中完善和丰富了使用私人日记进行气候研究的方法^[18]。但是，与史书、地方志、档案等历史资料相比，以日记为资料的历史气候研究仍然较少，其价值有待进一步的发掘和研究。

本文整理了元代《云山日记》中的逐日天气记录、物候记录和物种分布记录，并对1308~1309年太湖流域的气候特征进行了初步分析，重点关注寒冬事件的过程和特点。

1 资料来源及简介

《云山日记》(以下简称“日记”)的作者是元代书画家郭畀。郭畀(1280~1335年)，字天锡，又字祐之，号北山，京口¹⁾人^[19]。日记所载起于元朝的至大年间元年八月廿七日(1308年9月12日)，止至大二年十月三十日(1309年12月2日)，共16个月，逐日记录了天气阴晴、行居起止、人事往来、出行见闻等。

1) 今江苏省镇江市

郭畀是镇江人，但在日记记录的时间段内由于公务、访友曾多次出行，活动范围遍及太湖流域及苏中地区(图 1)。居留超过三天的地点包括镇江、杭州、湖州、长兴¹⁾、金坛²⁾、常州、高邮、兴化³⁾，此外还曾途经平江、吴江、平望⁴⁾、长安⁵⁾、无锡、丹阳⁶⁾、扬州等地，但停留时间较短。1308~1309年冬季，郭畀1308年12月主要居住在今浙江省湖州市，1309年1~2月主要居住在今江苏省镇江市-常州市一带(表 1)。

1) 今浙江省湖州市长兴县

2) 今江苏省常州市金坛区

3) 今江苏省兴化市，隶属于泰州市

4) 平江、吴江和平望均隶属于今江苏省苏州市

5) 今浙江省海宁市长安镇

6) 今江苏省丹阳市，隶属于镇江市

该日记中的气象气候信息可分为3类：天气记录、物候记录、物种分布记录。天气记录主要涉及阴、晴、雨、雪等天气现象，以日为时间分辨单位，但存在缺记现象(表 2)。本文根据逐日的天气记录和感受记录，识别出几次明显的寒潮过程；另外，对于出现某些特殊天气现象(例如降雪、结冰、河流封冻等)的时段，可以大致推断当时的气温特征值或范围。物候记录时间分辨率为年或季，包括植物物候现象、农业物候现象和气象水文现象；本文将日记记载的物候期与相应地点的现代平均物候期对比，分析气候的冷暖特征。物种的分布范围则与分布地区的平均气候状况相适应，反映数十年平均的气候特点；本文将依据日记中对柑橘分布范围的记载，讨论气候在数十年尺度上的变迁。

本研究的原始材料来源于2013年上海书店出版社的《金元日记丛编》一书中收录的《云山日记》，此版本是根据民国《古学汇刊》编校的赵辑宁版日记抄本而作的^[20]。现代器测资料主要来源于《1951~1980年中国地面气候资料(第三册—华东区)》^[21]和中国气象数据网(http://data.cma.cn/)，包括中国地面气候标准值月值数据集(1981~2010年)、中国地面气候资料月值数据集、中国地面气候资料日值数据集(V3.0)。镇江-常州地区的现代气象数据来源于溧阳站(站号58345)和常州站(站号58343)，湖州地区的现代气象数据来源于湖州站(站号58450)。文中，公历日期以阿拉伯数字表示，农历日期以中文小写数字表示。

2 基于逐日天气记录的寒冬特点分析

日记作者在对每天的日常活动进行记载的同时，往往会对当天的天气状况进行简要描述。描述大多用阴、晴、雨、雪等简单的词语。记录的分辨率通常为日，但有些日子可以划分出更细的时间段，例如至大二年二月廿九日，“晴，暄……晚，雨大作”。对降水的描述有时比较详细，可以体现其程度或影响，例如至大元年闰十一月初三，“是夜，风雨不止，檐外竹树，萧飒有声”。有时还会记录作者对天气的感受如冷、热等，例如至大二年六月十一日，“暑气在在皆然，虽行野外，亦无凉意”。

1308年12月~1309年2月，日记中出现了许多寒冬现象的记载，且描述往往比较生动详细，对于了解1308~1309年冬天的气候特点有很高的价值。整理日记中的逐日天气记录和作者感受记录，如表 3所示。

2.1 寒潮过程

寒潮是高纬度的冷空气大规模地向中、低纬度侵袭，造成剧烈降温的天气活动。根据《寒潮等级》国家标准(GB/T21987-2017)，使某地的日最低气温24 h内降温幅度≥8^￣￣℃，或48 h内降温幅度≥10 ℃，或72 h内降温幅度≥12 ℃，而且使该地日最低气温≤4 ℃的冷空气活动即为一次寒潮天气过程。寒潮入侵江苏时主要的天气气候特征包括剧烈降温、大风、雨雪(寒潮造成降水的几率达92 %)^[22]；此外，晚秋或早春季节的寒潮往往带来霜冻，而隆冬季节则可能出现河港封冻和冻雨^[23]。寒潮天气过程结束后，气温将回升。虽然无法根据日记中的文字记录推断降温幅度，但日记中多次出现雨、雪、霜、大风等具有代表性的天气现象，再结合作者对冷暖的感受，可以辨识出太湖流域1308~1309年冬季至少出现过4次明显的寒潮过程。第1次过程伴有降雨、大风、降温、霜冻现象；其余3次均有降雪和冰冻现象。

第1次寒潮出现在1308年12月初，作者当时在湖州，11月31日开始连续3日降雨，并且带来一定的降温，12月2日出现了“苦寒”和“大风”的记载；随后几天虽然不再降雨，但仍有霜冻和寒冷记录。12月7日起连续出现几个晴天，并伴有“暖”、“薄暄”的记录，说明气温有所回升。

第2次寒潮过程，1308年12月14日日记中出现“霰”的记载，可能是湖州地区1308年的初雪；15~18日，降雨与降雪交替出现，说明当时的气温应在0 ℃左右；到21日，日记中首次出现结冰记录，虽然没有明确记载结冰的是何种水体，但当时应该已经进一步降温，温度在零度以下。

第3次寒潮过程出现在作者从湖州返回镇江的途中，根据日记记载的路线，结合元朝地图推断，作者是经由太湖和江南运河(京杭运河在长江以南的河段)镇江至苏州段，走水路归家。1309年1月1日，行舟至无锡，“极冷”，夜间出现降雪。2日行舟至丹阳，不但天气仍然“苦寒”，舟子因天气寒冷不愿意行舟，而且船篙开始结冰。3日，运河“坚冰四合”，河流结冰到了影响行舟的程度，甚至舟子打冰时“凡避风处冰不可开”、“岸下聚冰高三二尺”，说明此时运河应当已完全封冻，而且冰层有一定厚度；“篷上为冰水所溅，皆如悬挂琉璃然”的记录同样佐证了当时的气温很低，乃至滴水成冰。4日，天气转晴，但气温仍然很低，运河“冰厚”，石羊子铺口的泊舟处尽是由于河流结冰而滞留的小船。5日，仍然不可行舟，作者不得不改乘马归家。可见，此次寒潮过程气温极低，导致江南运河至少封冻3天。张福春等^[24]基于前人的研究成果，结合江南地区河流的水文特征，推断该地区河流封冻的临界气温约为-13~-15 ℃。现代江南运河封冻的年份(1955年、1969年)，沿河的高邮站、溧阳站也确实都出现了低于-13 ℃的日最低气温，证明上述结论是基本可信的。据此，推断1309年1月3~5日河流封冻期间，镇江地区的最低气温可能达-13 ℃以下。此后天气逐渐回暖，连续出现近10个晴天，1月13日开始出现“暖”的记载，一直到1月22日天气应当都比较温暖。

第4次寒潮过程出现在作者在湖溪赵宅和水北曹宅(均隶属于今常州市金坛区)做客的时候。从1309年2月1日起，降雪至少持续了8天，而且雪势较大，到了影响出行的地步(例如“欲过长荡湖，以风雪不可”)。积雪现象也比较明显，从2月3日“远望村落雪树相连接”到2月12日“雪消”，其间几乎每天都有降雪、积雪或结冰记录，可以推断积雪日数约为10天。积雪较为深厚，甚至到了“顾四望无路”的地步。受积雪阻隔，归家心切的作者不得不一直寓居在朋友家中(例如“本斋云：‘雪深如许，君将何之？’只得更留…”)。由于年关将近，9日作者坚持出发返回镇江，但由于冰雪的阻碍，原本乘舟而来的作者只得改为骑马归家，道路被冰雪掩埋，只得“踏冰”、“踏雪”而行。10日，作者抵达丹阳县，有“河冰无舟”的记载，虽然缺乏详细描述，无法确证江南运河是否完全封冻或仅有薄冰，但当时的气温应当也很低。2月中下旬，气温逐渐回暖，多晴天。

1309年3月8~10日，镇江又连续3天出现降雪，应为1308~1309年终雪。

2.2 与现代器测记录的对比

为了评估1308~1309年冬季的寒冷程度，选取现代极端冷冬年份与之进行对比(表 4)。1309年1月，江南运河丹阳段封冻至少3日，冰层较厚导致无法行舟，最低气温可能达-13 ℃以下。根据现代器测资料，1954年至今(共计66年)，镇江-常州地区1月极端最低气温在-13 ℃以下的仅有3年(1955年、1977年和1984年)；在这3个极端年中，该地区1月份的第1位低温极值出现在1955年，为-17 ℃。当年1月，受连续强寒潮袭击，我国南方广大地区气温骤降。1月上旬，长江中下游地区的最低气温降到-10~-15 ℃，不少地区连续10~15天出现大雪或冻雨，积雪深度可达30~70 cm；除长江干流外其他的江河湖泊均被封冻，大多结冰16~35 cm，汉水、洞庭湖等地出现船只被冻结在河湖之内的现象^[26~27]。常州地区的1月平均气温低至-0.7 ℃，比多年平均值偏低3.5 ℃；从1月5日到13日，连续9天的日最低气温低于-6 ℃。可以看出，1955年1月的气候状况和1309年是比较相似的，都是1月上旬出现强寒潮过程，造成长江下游的湖泊河流封冻，但1955年1月的极端寒冷天气持续的时间可能更长，波及范围可能更广。

1309年2月，镇江-常州地区出现连续8天降雪和10天积雪，积雪掩埋路面，严重影响了人们的出行；运河有结冰现象。现代(1953~2010年)该地区的2月平均降雪日数约为3.1天，积雪日数约为2.8天，小于1309年2月的8天和10天，可见1309年2月的降雪和积雪状况确实是比较罕见的，远超出现代平均年份。自有器测记录以来，镇江-常州地区2月份的第1位低温极值出现在1969年，为-14.2 ℃。1969年1月底至2月初，全国大部分地区均受到连续强寒潮影响，不少地区气温出现数十年少见的低值。黄河下游出现历史罕见的两次封冻、解冻现象，造成较重凌汛；渤海海面出现了几十年罕见的封冻^[27]；大运河从1月下旬开始封冻一直持续到3月初^[23]。镇江-常州地区1月末首先受到一次寒潮侵袭，日最低温降至-6 ℃以下；2月初，气温短暂回升，而后再次受到寒潮侵袭，2月6日的最低气温达-14.2 ℃，此后，气温逐渐回升。至于1309年，虽然从日记的记载中无法辨别出每日的温度变化和确切的寒潮过程，但从天气现象看1月底天气由“晴”“暄”转向阴雨、大风，2月初出现近10天的降雪和积雪过程，并有“河冰无舟”记录，这与1969年的天气过程可能存在一定的相似性。

值得注意的是，尽管在现代器测时段内不乏寒冷程度与1308~1309年相当、甚至更冷的冬季，但现代极端寒冷年份的“冷”大多表现为一次或连续几次特别强的寒潮过程造成的低温、雨雪、冰冻等状况。例如，1955年1月气温异常偏低，但2月气温就比较正常；1977年看似1月、2月的最低气温都很低，但这是因为当年最强的寒潮过程发生在1月底2月初。而像1309年这样，1月、2月各出现一次非常极端的寒潮过程，造成1月江南运河完全封冻，2月降雪日数、积雪日数异常偏多；其间间隔20余天，并有明显升温过程的情况，这是非常特殊的。

3 物候记录分析

物候是指自然界的动植物及环境条件的周期变化之间的相互关系^[28]。在日记记录的1308年9月12日~1309年12月2日，共收集到物候记录4条，涉及植物物候、农业物候和气象水文现象(表 5)。

由于现代物候资料不完整，仅对表 5中可获取相应地点的现代物候期记录的条目，进行简单的对比分析。

现代湖州的平均初雪日期为12月31日(1957~1979年的23年平均值)，而1308年湖州地区的初雪出现在12月14日，比现代平均早了17天。在现代有记录的23年中，初雪日期在12月14日之前的有5年，但除1964年、1974年外，其余3年的初雪仅持续不超过1天，而且第二次降雪都出现在初雪的近1个月之后。反观1308年，12月14日、15日连续两天降雪，16日、17日降雨，18日又降雪，且伴有“极寒”的记录，低温雨雪天气持续比较久。

日记中1309年3月29日出现关于桃李开花的记载，地点在今镇江市：“晚，出(甘露)寺门，望定波门外，桃李红白……”。在我国，山桃(Prunus davidiana Franch)主要分布于黄河中下游地区，而毛桃(Prunus persica(L.)Batsch)则主要分布于江淮流域^[7]；镇江市现代毛桃的盛花期出现在3月14日~4月15日^[29]，与日记记载相符。结合地理分布以及物候期，可以推断日记中的“桃”指的是毛桃(Prunus persica(L.)Batsch)。甘露寺和定波门遗址相距约1 km，在这样的距离可以看到“桃李红白”的景象，花势应当很盛，可以判断3月29日为当年毛桃的盛花期，这与镇江市现代的平均毛桃盛花期4月1日相差不大^[29~30]。由此可见，1309年春季的冷暖状况与常年是比较相近的。说明：虽然1308~1309年冬季异常偏冷，但开春后气温的回升应当是比较快的，并没有影响桃树、李树的正常生长和开花。

4 柑橘分布记录对长期气候特征的指示意义

1308年10月10日，作者客居杭州时在日记中留下了这样的记录：“窗外矮橘数树，结子无数，压枝欲折，若吾乡则无此也”。该条记录说明14世纪初杭州地区有柑橘种植，而作者的家乡(镇江)则没有柑橘，或至少生长情况不好。

柑橘是典型的亚热带多年生果树，喜温暖潮湿，对低温比较敏感，易遭受冻害，因此冬季最低气温是限制柑橘种植北界的主要因素^[31]。最耐寒的柑橘品种在越冬时也只能抵御-9 ℃以上的低温，因此其种植北界不可能越过极端最低气温多年平均低于-9 ℃的等值线范围^[32]。现代柑橘类水果在江苏仅产于太湖一带，南京附近无种植。

在中世纪暖期，13世纪中叶柑橘的种植范围至少到达过河南的南阳和江苏的南京一带；河南西北部的焦作曾有橙树种植^[31]。到了日记记载的14世纪初，纬度与南京相近的镇江地区已无柑橘。可以看出，此时的柑橘分布北界与中世纪暖期相比明显南退，说明当时气候已由中世纪暖期的温暖开始向寒冷的方向转变。到了明朝中期，柑橘种植记录仅见于长江三角洲(上海、太仓等地)，而更北的丹徒、通州、如皋仅有相对耐寒的橙树；清朝初年，上海地区已无柑橘种植的记载^[31]。从中世纪暖期至明清小冰期，柑橘种植范围不断南退，这体现了气候的持续变冷的过程。

5 结论与讨论 5.1 讨论：中世纪暖期向小冰期转变的过程

在中国，中世纪暖期大体上对应9世纪至13世纪，即五代至元朝前期^{[31, 33]}；其中又以13世纪最暖，温暖程度与20世纪相当^[34]。而小冰期指的是中世纪暖期之后的寒冷期，大多数学者认同其在我国至少始于15世纪之后，大致相当于历史上的明清两朝，因而也被称为“明清小冰期”^[35~39]。《云山日记》作于14世纪初，正是气候由中世纪暖期向明清小冰期过渡的转折时期。根据过去2000年中国东部冬半年的平均温度变化曲线，13世纪中后期至14世纪前期是过去2000年中降温最快的一个时期，降温速率达1.4 ℃/90 a；而温度距平由正转负的关键时期正是1290~1320的这30年^{[34, 40]}。

郑景云等^[41]对1951~1999年中国东部冬半年温度距平序列的分析表明，年代平均温度距平值与异常寒冷年温度距平值存在很好的正相关，即当每10年中异常寒冷年份的温度距平低时，其平均温度距平也较低；该结论的置信水平达99 %，回归方程的方差解释量为93.2 %。1308~1309年的冬天异常寒冷，说明在年代际尺度上1300s是较冷的十年。在数十年的尺度上，日记记载的柑橘种植北界与13世纪中叶相比已有明显南退，证明14世纪初的气候已经不如中世纪暖期最盛时那样温暖。对我国西北东部的研究也表明13世纪末开始气候明显转冷，1306年以来岭北地区寒冷灾害频发，暴风雪破坏牧民的生产资料、压垮房舍、甚至直接导致人畜死伤，造成严重的饥荒，大量灾民流亡到长城一线^[42]。例如，1306年“大同路暴风大雪，坏民庐舍……马牛多毙，人亦有死者” ¹⁾；1317年“和宁诸甸大雪盈丈，人畜死伤” ²⁾；1323年蒙古“比岁风雪毙畜牧” ³⁾。1328~1330年连续出现两个寒冬，当时降雪的南界至少已达南岭，而冰冻的南界至少已达27°N左右的吉水县^[2]，就现有证据来看，其寒冷程度甚至可能超过1308~1309年。

1)《元史·成宗本纪》

2) 柳贯《故奉议大夫监察御史席公墓志铭》

3)《元史·英宗本纪》

5.2 结论

《云山日记》记载了1308~1309年冬季太湖流域地区分辨率到日的天气记录，并有数条物候及物种分布范围记录。对这些信息进行整理与分析，发现1308~1309年冬季异常偏冷，当年太湖流域地区至少出现了4次明显的寒潮过程；1309年1月初江南运河丹阳段封冻3日，镇江地区的最低气温可能达-13 ℃以下；1309年2月常州-镇江地区连续降雪8天，积雪10天并可掩埋道路，降雪日数、积雪日数均远大于现代平均状况，且有河流结冰现象。同一年之内出现两次如此极端的寒潮过程非常罕见。

1308~1309年的寒冬即使放在现代气候背景下也是非常罕见的，可能是气候转折的标志年份；而柑橘种植范围的南退以及14世纪以来越来越多的寒冷记录体现了由中世纪暖期转向明清小冰期的气候持续变冷过程。