2021, Vol.41
表 1(Table 1)
981~1040年开封牡丹观赏记录及其对北宋气候冷暖变化的指示
doi:10.11928/j.issn.1001-7410.2021.03.20 
文章编号：1001-7410(2021)03-864-13
981~1040年开封牡丹观赏记录及其对北宋气候冷暖变化的指示
(1 中国科学院地理科学与资源研究所, 中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室, 北京 100101;
2 中国科学院大学, 北京 100049;
3 中国-巴基斯坦地球科学研究中心, 中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会, 伊斯兰堡 45320;
4 信阳师范学院地理科学学院, 河南 信阳 464000)
2 中国科学院大学, 北京 100049;
3 中国-巴基斯坦地球科学研究中心, 中国科学院-巴基斯坦高等教育委员会, 伊斯兰堡 45320;
4 信阳师范学院地理科学学院, 河南 信阳 464000)
摘要：丰富的历史文献是我国过去全球变化研究的优势条件，然在"中世纪暖期"前期，中国东部地区此类别资料中客观而具有高置信度的物候信息仍有深入挖掘的余地。为弥补这一缺憾，根据5种历史文献记载的河南开封、洛阳地区981~1040年的38条赏花日期记录，重建了这60年间开封牡丹盛花期的变化，并将其与其他文献证据、温度重建序列所反映的气候冷暖变化特征进行了对比，检验了资料的准确性。结果显示：1）开封981~1040年的气候可能略暖于现今，牡丹盛花期的均值4月21日比现今早1.0天；2）当时开封牡丹盛花期的变幅（4月11~30日）基本上未超过现代；3）牡丹盛花期呈现出0.4天/10年的微弱提前趋势，说明当时气候虽然总体上偏暖，但增温趋势不明显；4）牡丹盛花期的年代际变化可划分为平均比现今晚1.6天的981~994年、早2.8天的995~1016年、晚2.9天的1017~1030年和早6.0天的1031~1040年这4个阶段，说明当时总体上略比现今温暖的气候并不是持续温暖的；5）序列与夏秋税征收日期、水稻种植范围、柑橘分布北界、植物二次开花与再实、冬雷等其他文献证据所指示的期内各阶段气候状况比较吻合，也与中国东部及邻近地区的其他温度重建序列在冷暖变化过程上异同互现。该结果有助于更为准确地诊断中国东部"中世纪暖期"的阶段性气候变化特征，为下一步集成重建中国东部地区在"中世纪暖期"时段更长、结果不确定性更小的温度序列以及定量分析当时气候变化与社会经济兴衰之间的关系提供重要依据。
关键词：牡丹观赏期 历史文献 中世纪暖期 气候变化 开封
中图分类号
P467
文献标识码 A
0 引言
2 研究方法
2.1 记录物候期的确定与中西历换算
物候是指生物的生命活动和非生物的变化对节候的反应，如草木荣枯、开花、结果，动物蛰眠、迁徙以及初始霜雪、河湖冻融等自然现象。物候记录是独立于气象、水文等仪器观测记录外的一种基本资料[1]，被称为大自然的“语言”[2]和全球变化的“诊断指纹”[3~4]。由于其时间分辨率高、物理意义明确、结果置信度高[5]，被国内外众多学者作为分析历史气候变化的一种可靠代用证据。在国外，法国葡萄收获期记录[6]、捷克谷物收获期记录[7]、日本樱花观赏期记录[8]、挪威春耕日期记录[9]均为认识欧洲、东亚的温度长期变化特征做出重要贡献。在国内，丰富的物候记录更是研究历史气候的得天独厚优势。竺可桢[10]早在重建过去5000年温度变化时，就利用了历史文献中的大量物候信息，中国历史气候变化研究的基础由此奠定；之后，更多的历史物候和文献序列的研究成果[11~21]显著地增强了人们对过去两千年各个阶段气候变化特征的认识。
在竺可桢[10]所说的“物候时期(公元前1100年~公元1400年)”中，900~1300年的“中世纪暖期”是一个重要的气候时段。在该时期，全球许多地区都出现过温暖气候，部分时段的温暖程度甚至超过20世纪[22~24]。由于该暖期出现在工业革命前，是过去2000年中最接近于现代暖期的时段，相关研究能有助于定量地认识20世纪增暖的历史地位，遂被过去全球变化研究计划(PAGES)列为重点关注时段[25]。虽然“中世纪暖期”存在的可信度很高，其温暖现象在全球各区域的普遍性以及起止时间的一致性可能不如20世纪中期以来[26~27]，一些问题尚存在争议，仍需要更多区域尺度上的高分辨率证据研究。
目前，我国在“中世纪暖期”研究上已取得显著进展，基于树轮、冰芯、湖泊沉积物、石笋、文献等多样化的代用资料，多条年至30年分辨率的温度变化序列[16, 28~35]已被成功地重建。然而大多数自然证据分布在西部地区以及东西部交界地带，且不同温度代用指标对气候变化的敏感性存在差异，故而反映的中国各区域“中世纪暖期”温度变化特征存在明显差异[36~37]，难以探讨其成因机制[38]。至于文献证据，主要分布在中国东部地区，据之而重建的中世纪暖期气候冷暖变化结果只有20多年前利用冷暖记录重建的两条冬季寒暖指数序列[12, 39]及据之换算的温度变化序列[13]。历史物候记录则散落于各类别的庞杂文献中，其现有研究成果集中在北宋中后期以降的一些不连续记载的分析上[11~12, 16, 19]。因此，目前并没有一条植物物候序列可以反映中世纪暖期的阶段性气候变化状况。不过，我国古代史书、档案及地方志中的物候信息仍有深入挖掘的余地[15]。虽然系统收集此类资料难度较大，但仍有必要继续开展此项工作，以弥补我国“中世纪暖期”(尤其是其前中期)物候重建序列匮乏之缺憾。有鉴于此，我们从史书、政书、类书、诗文集、私人笔记等类别文献中系统挖掘出981~1040年开封、洛阳两地的38条牡丹观赏记载，对相关记录日期做出精准考订，进而构建了一条反映该时期温度变化特征的新物候序列，并与其他文献证据及温度重建序列相比较。该结果有助于更为准确地诊断中国东部地区在“中世纪暖期”的阶段性温度变化特征。
1 历史物候资料 1.1 开封、洛阳981~1040年赏花记录文章提取的开封(34.80°N，114.32°E)、洛阳(34.68°N，112.44°E)赏花记录出自《续资治通鉴长编》、《宋会要辑稿》、《玉海》、《全宋诗》、《洛阳牡丹记》等多类别历史文献，同年不同出处的记载能够相互校核。其中，李焘所著《续资治通鉴长编》为中国古代私家著述中卷帙最大的断代编年史，以取材丰富、考异详赡而著称；《宋会要辑稿》系辑自政书类的断代典志体史书《宋会要》，与《宋史》、《续资治通鉴长编》并称为三大宋代资料宝库，其记述原始、详细，诸多细节为《宋史》诸志及其他史籍所不载；王应麟编撰的《玉海》为类书体例，记述有天文、地理、食货等21门，其有关宋代的记载出自《实录》和《国史日历》，也为后世史志所未详。这些记载源自官方组织，所提供的气候信息十分完整、可靠[40]；至于《全宋诗》所载个人诗文以及《洛阳牡丹记》这类私人笔记，因作者凭自我感觉诉诸文字，故提供的气候信息也较为可靠。
从上述史料中提取的单年赏花记录数为36条(表 1)，占60年研究时段的60 %，其中的981~995年以及1000~1036年的记录尤为连续。另外，从欧阳修的《洛阳牡丹记》以及宋庠的《次韵和石学士见寄十首·其四》一诗注释中提取的两条记录，能够表征不同时期洛阳牡丹的多年花期特征，可与前述以开封为主要记载地的单年记录的分析结果相校验。
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表 1 981~1040年开封、洛阳牡丹观赏日期记录 Table 1 Recorded peony-appreciating dates in Kaifeng and Luoyang during 981~1040 A.D. |
记录反映的北宋后苑赏花活动，开始于太宗太平兴国九年(984年)，正式制度化于咸平三年(1000年)。之后，太宗、真宗、仁宗三朝的50多年间，后苑赏花活动及伴生的宴饮、钓鱼、赋诗、习射活动在丧礼年份外均正常举办。直到西夏赵元昊称帝后，“西陲用兵，(赏花钓鱼)废缺甚久。嘉祐末(1061年)，仁宗始复修故事，群臣和御制诗” 1) 。再之后的英宗、神宗矢志变法，无暇从容享受，故“在位虽久，未尝御赏花、钓鱼之会” 2) ，该项活动也因之逐渐衰歇。
1)[北宋]司马光，《温公续诗话》
2)[北宋]陆佃，《陶山集》卷十一
1.2 赏花记录中的植物物种植物物种的鉴别、物候期的确定是历史物候研究中尤其需要注意的两个问题[41]。就表 1中的上述赏花记录而言，似乎难以判定当时所赏之“花”是何物种。但是，依据下文《玉海》、《铁山围丛谈》、《洛阳牡丹记》等诸多史料所描述的当时活动细节，完全可以确认为牡丹。例如，《玉海》卷一百七十一载，“每岁内苑赏花，则诸苑进牡丹及缠枝杂花”；宋末的蔡絛也在《铁山围丛谈》中写道：“洛阳牡丹，号冠海内。……然吾狂病未得时，尝侍鲁公(蔡京)入，应宣召延福宫赏花内宴，私窃谓海内之至极者也。” 表 1中对牡丹这种直呼为“花”的叫法，在欧阳修的《洛阳牡丹记》中有详细的缘由说明：“洛阳者，是天下之第一也。洛阳亦有黄芍药、绯桃、瑞莲、千叶李、红郁李之类，皆不减他出者。而洛阳人不甚惜，谓之‘果子花’、曰‘某花’云云，至牡丹则不名，直曰‘花’，其意谓天下真花独牡丹。其名之著，不假曰牡丹而可知也。”
更重要的是，洛阳和开封所处的黄河中下游地区一直是我国牡丹最主要原生品种群，即中原品种群的重要分布地[42~43](图 1)，其早在2000多年前就有了牡丹观赏活动的记录[44~45]。自魏晋以至隋唐，该地区牡丹观赏栽培进入兴盛阶段。宋代，这一品种群牡丹发展演化的基本格局就已经奠定，其花期以中花品种占主导地位，早花、晚花品种较少，故而群体花期比较集中[43]。现今姚黄、魏紫、洛阳红、状元红等典型品种，均是北宋已经诞生的中花品种。因此，从历史物候学角度看，中原地区以中花期为主的牡丹品种具有非常强的历史延续性，其古代文献中的牡丹整体物候期是可以与现今相比较的。
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图 1 981~1040年的中原地区牡丹观赏期记录地点及现代物候观测站点 Fig. 1 Recorded sites of peony-appreciating dates in 981~1040A.D. and modern phenological observation stations in the Central China |
本文参考现代物候观测标准，并按观赏记述中的时间信息、景观特性或植株形态确定具体物候期。根据《中国物候观测方法》[46]，盛花期指“在观测的树木上，有一半以上花蕾都展开花瓣”的日期；而当时的诸多史料记载显示出宋代牡丹观赏活动的日期与现代定义的盛花期之间具有对应性。例如：“淳化之年，暮春之月，蓂荚初生于一叶，牡丹乍折于千苞。乃召侍臣，爰开曲燕，入内园而洞启，望绮席以霞舒。” 1)另在北宋赏花钓鱼活动衰微的元祐六年(1091年)，“夏四月罢赏花燕。先是，吕大防以御试妨春燕，请为赏花钓鱼之会以修故事。诏用三月二十六日，而连阴不解、天气作寒，未有花意。别择四月上旬，及将改，朔寒益甚。” 2)这充分说明北宋后苑牡丹观赏活动的举办日期系根据花情实时观测的呈报而确定。另外，古人对于观花的花情有比较明确的要求。南宋陆游《梅花绝句》诗注有：“成都合江园，盖故蜀别苑，梅最盛。自初开，监官日报府；报至开五分，则府主来宴，游人亦竞集”。明人田艺蘅在《香字诗谈》中提及：“花始开曰试花”。因此，从上述史料看，前述赏花记录完全可以被视作物候学意义上的牡丹盛花期，而不是始花期。
1)[北宋]王禹偁，《诏臣僚和御制赏花诗》序
2)[南宋]陈均，《九朝编年备要》卷二十三
需要强调的是，由于历法系统须保持一致性，这些以中国传统农历(阴阳合历)记载的盛花期记录在与现代阳历(格里历)记录的物候观测结果作对比前，必须如竺可桢[10]和满志敏[12]做法一样，转换到统一的格里历体系与节气计算标准[47]上，而不能直接利用一般历书/历表中默认的1582年前的阳历—儒略历的日期。否则，将在“中世纪暖期”物候现象的研究上产生2~7天的古今对比偏差。记录经合理的中西历日期换算1)后，其与格里历相衔接、“定气” 2)标准相一致的前推格里历日期如表 1所示。经由上述阳历日期精准订正所形成的牡丹盛花期资料，从生物响应的角度为我国相关研究较为薄弱的“中世纪暖期”前期提供了新的连续性植物物候证据。相比于国外时序最早的历史物候序列即日本樱花观赏期序列[8]，我们提取的牡丹观赏期序列不仅记录的年份同样早，且同一时段内36年的样本数量更多于日本序列的17年，连续性也更好。
利用Julian-Gregorian-Dee date calculator(https://www.hermetic.ch/jgdc/jgdc.htm)换算
2) 即以太阳在黄道上的位置为标准，自春分点起算，黄经每隔15°为1个节气
2.2 序列重建方法简介为了便于与其他温度重建序列的对比，本文以开封、洛阳牡丹观测资料相对较为完整的1951~1980年作为参照时段(下文的“今”即指这一时段)；分别以此时段的开封、洛阳牡丹平均盛花期为基准，来比较表 1中各年牡丹盛花期序日(DOY，自1月1日起的天数)与现代的差异，以及洛阳牡丹1020年代和1030年代的平均盛花期与现代的差异。由于表 1中的单年记录除1010年系洛阳地区外，其余均为开封地区。因此，本文经由两地现代平均盛花期的差值以及1010年的洛阳牡丹记录来推算当年的开封牡丹盛花期。这样，最终得到能够反映981~1040年间开封春季气候变化的牡丹盛花期序列。
在具体推算两地1951~1980年牡丹平均盛花期时，由于两地均不同程度存在物候观测记录缺失的问题，因此利用了先前基于黄河中下游地区1963~2011年12个站点(图 1)多年牡丹盛花期数据3)，以及同期的菏泽、石家庄地方气象局物候观测记录及春季(2~4月)气温资料4)而构建的面板数据模型[48]进行推算。这类模型在气候变化及其影响领域已有一定应用[49~50]，具有常规的单站点回归模型所不具备的两个优点：一是观测值多、自由度高，提高了估计量的抽样精度；二是能更好地检测和度量单纯使用横截面数据或单一地点时间序列所无法观测到的影响[51]。经由广义最小二乘法而拟合出的中原品种牡丹盛花期(Yit)与春季气温(Xit)之间关系的区域统一模型可表达为Yit＝24.41-3.02×Xit，其统计样本为220，方程的R2值为0.68(p < 0.001)，衰减误差(RE，即Reduction of Error)和检验效率系数(Coefficient of Efficiency，简称CE)均大于0[48]。因此，该方程在物候学上具有较好的盛花期预测/重建效果。从模型的拟合效果也可以看出，牡丹的盛花期对于春季气温具有较好的指示意义。具体到开封和洛阳两个地点，预测方程的截距还可加上相应的站点误差修正项：0.72和2.21。
数据主要来源于中国物候观测网(http://www.cpon.ac.cn)1963~1996年和2003~2011年的各站点物候观测记录
数据来源于中国气象数据网(http://data.cma.cn/)的“中国地面气候资料日值数据集”
2.3 重建序列时间变化特征分析对于公元981~1040年开封地区牡丹盛花期的变化，分别从序列的总体早晚程度、变幅、变化趋势和变化阶段性等4个方面进行分析。
由于该时段总计有60年，而样本量为36年，虽达到了大样本量(n＞30)的标准，但以样本均值去估计总体均值时，仍需要明确样本分布的规则性及样本量对总体均值估计的影响。为此，对样本进行Shapiro-Wilk检验[52]，按公式(1)计算W值；并绘制带有正态分布曲线的直方图。然后，依据样本抽样分布的原理，在60年牡丹盛花期总体标准差σ未知时，由于样本量大于30，用样本的标准差S作为总体标准差σ的点估计值，进而按公式(2)进行牡丹盛花期60年总体均值的置信区间估计。
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(1) |
公式(1)中，n为样本总数，xi为第i个样本，x为样本平均值，ai为待估常量，a=(a1，…，an)T符合以下条件：
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(2) |
公式(2)中，[p，q]为置信区间，x为样本平均值，n为样本总数，S为样本的标准差，Z值为在标准正态分布下的概率变量，可通过查阅正态分布检验表得到。当置信度为(1-α)时，
对于序列总体变化趋势的速率和显著性，分别通过Theil-Sen Median检验和Mann-Kendall趋势检验的方法予以确定。其中，Theil-Sen Median方法所得出的趋势度β，与一般的线性回归趋势相比，很好地减少了噪声的干扰[54]；后一方法是一种非参数检验方法，适用于有异常值或缺测值存在的情形[54~55]。上述两种方法的综合使用，可以增强结果的抗噪性，减少异常值的影响，在一定程度上可提高检验结果的准确性[56]。具体趋势检验指标β和Z的计算如公式(3)~ (9)如示。
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(3) |
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其中，公式(3)~(6)中，xi和xj为平稳独立的牡丹盛花期序列Xt(t=1，2，…，n)中年份i和j所对应的具体盛花期数值。β反映盛花期序列变化趋势的大小，若β>0，则认为序列具有推迟趋势；反之，则认为趋势提前。Yt为Xt去除趋势项Tt的序列，该序列剔除一阶自相关系数r1得到Yt，序列，后通过补还趋势项Tt得到新序列Y′ t，以检验序列Y′ t的趋势项Tt的显著性；公式(7)~(9)中，sgn(xj-xi)为符号函数，S为定义的M-K趋势检验的统计量，Z为S所反映的序列变化趋势在标准正态分布下的显著性检验值。在显著性水平α=0.05的情况下，若|Z|满足＞1.64的条件，则认为序列的变化趋势显著[53]。
为了划分当时开封牡丹盛花期在年代际以上尺度变化的阶段，本文对原始的年分辨率序列使用10a(截频0.1Hz)的FFT低通滤波，进而综合分析其年际曲线以及滤波平滑后曲线在981~1040年不同时段相较于现代盛花期基准值的正负偏离情形。
3 981~1040年开封牡丹盛花期变化经计算，开封981~1040年牡丹盛花期样本的Shapiro-Wilk检验值W为0.96，接近于1。结合其直方图和正态分布曲线(图 2)，可知该时期牡丹盛花期的样本近似正态分布，可直接用于当时牡丹花期总体均值的推算。据数据正态分布曲线推算，牡丹盛花期的几何均值与36年样本的算术均值(4月21日)几无差别，而其平均值的置信区间半宽为1.7天(p < 0.05)。另据黄河中下游地区牡丹盛花期与春季温度的面板数据模型[48]推算，在现代，开封牡丹的平均盛花期为4月22日；洛阳牡丹则在4月18日，这与《中国牡丹全书》[42]、《中国自然历选编》[57]所述的洛阳牡丹平均盛花期完全一致。因此，从样本结果看，当时开封春季的气候可能比现今略暖，其牡丹盛花期均值即4月21日要比现今早1.0天。
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图 2 981~1040年开封牡丹盛花期样本的直方图和正态分布曲线 蓝色直柱表示981~1040年样本的概率分布，红色曲线为样本的正态分布曲线，黄线为样本的算术均值，黑线为开封牡丹盛花期的现代(1951~1980年)多年平均值 Fig. 2 The histogram and normal distribution curve of peony full-bloom-date samples during 981~1040A.D. in Kaifeng. Blue histogram graphs represent the probability distribution of samples, and the red curve represents the normal distribution of samples; Yellow line and black line represent the mean full-bloom dates in Kaifeng during 981~1040A.D. and 1951~ 1980A.D., respectively |
从古今物候期对比还可知(表 1)，981~1040年间开封牡丹盛花期最晚的日期和现代基本一样：当时1030年的盛花期最晚，在前推格里历的4月30日，而现代洛阳牡丹最晚的盛花期出现在1964年的4月26日，推算的开封同年的牡丹盛花期也在4月30日；同样，两时段牡丹盛花期的最早日期也没有大的差异：当时开封花期最早的日期在前推格里历的4月11日，出现在1000年和1036年，而现今洛阳牡丹盛花期最早日期为4月8日，开封据之推算为4月12日。因此，从古今对比上看，北宋前期开封牡丹盛花期的变幅很可能并没有超过现代。
数据的Theil-Sen Median检验和Mann-Kendall趋势检验结果显示，β=-0.04，Z= ∣0.42∣ < 1.64。这意味着当时开封牡丹盛花期呈现出0.4天/10年的不显著提前趋势，进一步说明当时开封的气候虽然在总体上是偏暖的，但增温趋势不显著。
981~1040年开封牡丹盛花期的变化大致可划分为4个阶段(图 3)：1)981~994年，盛花期整体上偏晚，约比现今晚1.6天；2)995~1016年，盛花期整体上偏早，约比现今早2.8天；3)1017~1030年，盛花期整体上偏晚，约比现今晚2.9天；4)1031年以后，盛花期提前，可能比现今早6.0天。相应地，开封牡丹盛花期有提前→推迟→再提前的阶段性转变。因此，当时的气候并不处在一个持续稳定的暖期内，而是存在着峰谷起伏变化。
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图 3 981~1040年开封牡丹盛花期的4个阶段变化 黑线为盛花期年际变化，灰线为盛花期序列10a周期的FFT低通滤波结果，虚线为1951~1980年开封牡丹盛花期的多年平均值 Fig. 3 Four periodic changes of peony full-bloom-date in Kaifeng during 981~1040A.D. The black and gray curves represent the interannual variation of peony full-bloom dates and its 10a FFT low-pass filtering result, respectively. The dashed line represents the mean full-bloom date in Kaifeng during 1951~1980A.D. |
需要指出的是，由开封牡丹盛花期单年记录所得出的1017~1030年花期偏晚和1031年以后花期偏早的结论，恰与当时反映洛阳牡丹多年平均盛花期早晚的记录相吻合。1034年成书的《洛阳牡丹记》的作者欧阳修，在1031~1033年曾任西京留守推官，文中记载的“洛阳(牡丹)以谷雨为开候”系据当地父老所述。当时农历中的“谷雨”节气系按“平气”法1)确定日期，较之现今“定气法”所定“谷雨”日期要晚两天，换算成前格里历为4月22日。这较之现今洛阳牡丹盛花期的平均日期4月18日要晚大约4天。另外，1043年担任河南府知府的宋庠在与他人诗文唱和时，提及“褉饮赏花，洛人所重” 2)。这说明之前农历三月三已固定成为洛阳牡丹的重要观赏日期。当时的农历三月三，约在前推格里历的4月10日，较之现今洛阳牡丹的平均盛花期约早8天。
1) 即1周年按时间平分为24节气
2)《全宋诗》中宋庠的《次韵和石学士见寄十首·其四》
4 与其他文献证据、温度重建序列的一致性 4.1 与其他文献证据的一致性历史气候变化的重建，须对各种独立来源的证据进行相互校核、综合判断[58~60]。本文对前文经由开封牡丹盛花期的阶段性变化所推断的981~1040年气候变化，以丰富的其他“大自然信息”记载来校验。经资料整理，其他文献证据与牡丹花期的对比分析结果如下表 2所示。从中可以看出：1)在整个60年中，995~1016年和1031~1040年极有可能是两个相对温暖的时段，其中，1031~1040年似乎更暖一些。2)981~994年和1017~1030年似乎是两个气候偏冷的时段，其中，1017~1030年可能更冷一些。
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表 2 表征中国东部981~1040年各时段气候状况的主要文献证据 * Table 2 Main documentary evidences for climatic conditions of different sub-periods during 981~1040 A.D. |
分阶段论之。对于981~994年气候之冷，当时的夏秋税档案有记：“(988年)四月诏：开封府等七十州夏税，旧以五月十五日起纳，至七月三十日毕；河北、河东诸州，五月十五日起纳，八月五日毕；颍州等十三州及淮南、江南、两浙、福建、广南、荆湖、川峡，五月一日起纳，至七月十五日毕。秋税自九月一日起纳，十二月十五日毕。自今并可加一月限” 3) 3)[北宋]范质、谢深甫等，《宋会要·食货》卷七十。据北宋开疆拓土的进程看，这一全国性制度应实施于979年平定河东的北汉政权以后。故农历五月十五日可视作华北大部分地区在980年代夏粮征收日的多年平均值，这大致相当于前推格里历的6月20日。考虑到刚收割的冬小麦一般要晒晾3~4天，故保守地推测出当时该区域冬小麦的多年平均收获期约为6月16日。现今华北大部分地区的冬小麦收获期为格里历的6月8日~6月15日[61]。因此，当时华北大部的气候可能要比现今寒冷。另外，何承矩993年担任河北边域的保定、河间等地屯田使，试图从江南引种水稻，然当年“稻值霜不成”。对此情形，助手黄懋有“江东霜晚，稻常九月熟，河北霜早，又地气迟一月，不能成实” 1)的解释。然而现今这些地区都能常年收获水稻[61]，这也能说明当时华北大部的气候偏冷。当然，此时苏州也有“霜晴震泽初尝橘” 2)的柑橘种植记载，但长江沿线其他地区并没有相关记载，故这可能只是太湖冬季的热源效应所致。
1)[南宋]李焘，《续资治通鉴长编》卷三十四
2)[北宋]王禹偁，《送晁监丞赴婺州关市之役》诗
991年，宋廷下诏调整南方秋税输纳日期：“江南、两浙、荆湖、福建、广南道秋税，先自九月一日起纳。南方秔稻，须霜降成实，自今宜自十月一日为首。” 3)这其实意味着南方气候已趋于温暖，所以需要推迟秋稻的征收日期。经推算，当时江南地区水稻收获期约在前推格里历的11月2日前后，远晚于当地现今一季稻最晚收获日期10月1日[61]。按王曾瑜[62]观点，宋代实行冬麦与晚稻连作。若确是如此，则此日期依然比当地现在双季晚稻最晚收获期11月1日[61]晚。另外，在柑橘分布上，据“洞庭霜橘疁田粟” 4)、“霜津邓橘秋” 5)的实景描述，中国东部地区不唯苏州有柑橘种植，就连南阳盆地的邓州(邓县)也有。这其实已与现代柑橘种植北界并无大的差异。据《宋史·五行志》，该时期22年中有8年(996年、998年、1001年、1003年、1006年、1008年、1009年、1011年)接二连三地出现植物二次开花与再实、冬无冰、冬雷的现象。这些现象均表征秋冬季气候的异常温暖[60, 63~65]。所以，995~1016年中国东部气候有很大的可能性要比现今温暖。
3)[北宋]范质、谢深甫等，《宋会要·食货》卷七十
4)[北宋]杨亿，《许洞归吴中》诗
5)[北宋]宋祁，《喜同朱舅秀才同饮》诗
1017~1030年，经由开封、洛阳牡丹平均盛花期偏晚所反映出的该时段气候之寒冷，亦与过往以吴柑著称的苏州未被列入该时段的贡柑名单、同期的史料中匮乏表征秋冬季异常温暖的记载相对应。现代柑橘的分布北界在沿长江一线的邓县、苏州等地[60]。但是，1028年北宋政府下诏减少各地土贡时，只是提及“温(温州)、鼎(常德)、广(广州)等州岁贡柑，不得以贡余为名，饷遗近臣” 6)，丝毫未提到苏州。而在唐天宝元年(公元742年)以前以及北宋中期1070年代，据《新唐书·地理志五》和《吴郡图经续记》的明确记载，苏州吴郡在当时均是柑橘贡地。吴柑衰落、温柑崛起正是气候变冷的缘故，而这种现象在南宋以后才成为常态。因此推测，虽然太湖始终在冬季有湖水热源效应，但由于1020年代大气环流引起的频繁冻害，苏州不再是柑橘的适宜种植区域。也正因为气候变冷的缘故，此时段是981~1040年间唯一没有二次开花、冬无冰、冬雷这类记录的时段。
6)[南宋]李焘，《续资治通鉴长编》卷一百六
据1030年代后期任苏州知府的范仲淹在《苏州十咏·洞庭山》里描述的“万顷湖光里，千家橘熟时”以及梅尧臣在《食柑寄谢舍人》中刻画的“洞庭朱橘未变色，襄水锦橙已变黄”景象，同样可知北宋气候在1030年代转暖，柑橘分布北界又再次抵达现今襄阳、苏州一线。另据《宋史·五行志》记载，1017~1030年久违的“水稻再熟”现象又于1034年的冬十月，再次出现在湖北孝感、应城二县。
4.2 与其他温度重建序列的一致性如前所述，已有不少学者基于冷暖记载、树轮、湖泊沉积、石笋等证据重建了“中世纪暖期”中国不同地区的温度变化序列，部分如图 4b~4d所示。通过比较可知：1)本文所推断的981~994年的相对寒冷和1031~1040的相对温暖，均与其他3条序列基本吻合；2)尤其与纬度位置同在34°~35°N之间的阿尼玛卿山树轮温度序列所指示东西部交界地带的冷暖变化过程(图 4d)较为一致：除了指示60年间前后两段的冷暖外，还共同显示出1003~1016年的温暖、1024~1030年的寒冷以及总体上轻微的变暖趋势。这种一致性反映了先前研究所指出的“低中纬度带相距很远的不同区域间气候变化的共同特征”[36]，说明“中世纪暖期”前期的起伏变化在中国不同地区是普遍存在的[66~67]。
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图 4 981~1040年开封牡丹盛花期序列与中国东部及毗邻地区的其他温度序列 (a)基于文献的开封年分辨率牡丹盛花期序列，红线为其10a周期的FFT低通滤波结果，橙线为其线性回归趋势；(b)基于文献的中国东部地区10a分辨率冬半年温度序列[13]；(c)基于石笋的北京石花洞年分辨率温度序列[33]，蓝线为其10a周期的FFT低通滤波结果；(d)基于树轮的阿尼玛卿山年分辨率温度序列[29]，绿线为其10a周期的FFT低通滤波结果，紫线为其线性回归趋势 Fig. 4 Comparison between reconstructed series of peony full-bloom-date in Kaifeng and other temperature indexes in Eastern China and adjacent areas during 981~1040A.D.a)Full-bloom-date sequence of Kaifeng peony revealed by historical archives, red curve is its 10a FFT low-pass filtering sequence, and orange line is its linear regression trend; (b)Winter-half-year temperature sequence of Eastern China revealed by historical archives[13]; (c)Summer temperature sequence of Beijing revealed by a stalagmite in Shihua Cave[33], blue curve is its 10a FFT low-pass filtering sequence; (d)Summer temperature of Animaqin Mountains revealed by tree rings[29], green curve is its 10a FFT low-pass filtering sequence, and purple line is its linear regression trend |
本文与作者先前温度变化重建结果(图 4a和4b)之间的差异，主要是因为现在获取了更多数量、更多类型的史料信息，并以较冷暖感知记录更客观、指标物理意义更明确、具有更高置信度的植物花期为主要重建指标，对其记录的阳历日期也进行了精准的转换。
至于本文划分的冷暖时段的起讫时间以及温暖程度较之其他自然证据序列存在的差异，其原因可能是各个代用证据的地理位置、指标的物理意义以及重建的季节、时间分辨率、方法上的差异等原因所造成，尚有待于进一步的研究。
5 结论与讨论本文从《续资治通鉴长编》、《宋会要辑稿》、《玉海》、《全宋诗》、《洛阳牡丹记》等历史文献中精心提取了河南开封、洛阳两地在981~1040年的38条赏花记录，将这些以中国传统农历(阴阳合历)形式记载的日期按照统一的格里历体系与“定气”计算标准转换成前推格里历日期，并利用刻画中原地区牡丹盛花期与春季气温之间关系的面板数据模型建立了当时开封的牡丹盛花期序列；进而利用序列的Shapiro-Wilk检验、Theil-Sen Median检验、Mann-Kendall趋势检验以及FFT低通滤波平滑等方法分析了该时期牡丹盛花期的总体早晚程度和变化过程的幅度、趋势和阶段性，比较了序列与其他文献证据、温度重建序列的一致性。结果显示：1)开封981~1040年的牡丹盛花期均值为前推格里历的4月21日，比现今早1.0天，显示当时开封春季气候可能略暖于今；2)当时开封牡丹盛花期的变幅为4月11至4月30日，基本上没超过现代的变幅；3)牡丹盛花期呈现出0.4天/10年的不显著提前趋势，指示了是时的气候虽然在总体上是偏暖的，但增温趋势不显著；4)其年代际变化过程可划分为总体上约较今偏晚1.6天的981~994年、偏早2.8天的995~1016年、偏晚2.9天的1017~1030年以及偏早6天的1031~1040年这4个阶段，说明当时的气候并不是持续不变的温暖；5)序列与其他多类别文献证据所指示的气候阶段性冷暖情形比较吻合，也与其他重建序列所指示的“中世纪暖期”前期的冷暖变化过程异同互现。
本文第一次给出中国东部地区在“中世纪暖期”前期的连续性植物物候证据，并结合夏秋税日期、水稻种植范围、柑橘分布北界、植物二次开花与再实等其他证据，从生物响应角度证实该暖期前期温暖状况的存在，刻画了该阶段气候冷暖变化的特征。这将为更为准确地诊断中国“中世纪暖期”温度年代际变化特征及其成因提供帮助，有益于更深入地理解“中世纪暖期”气候变化与社会经济兴衰之间的关系。当然本文重建序列的长度还不够长，其最后时段的样本量也略显不足，导致结果存在一定的不确定性。因此，需要在未来的研究中强化对更长时段上、更多文献证据的挖掘与集成重建，才能不断地深化对“中世纪暖期”中国东部地区气候变化特征的认识。
致谢: 感谢审稿专家和编辑杨美芳老师提出的宝贵意见和建议。
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Peony-appreciating dates recorded in historical documents around Kaifeng in Henan Province and their indications to climate variations during 981~1040 A.D.
(1 Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101;
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;
3 China-Pakistan Joint Research Center on Earth Sciences, CAS-HEC, Islamabad 45320;
4 School of Geographic Sciences, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan)
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049;
3 China-Pakistan Joint Research Center on Earth Sciences, CAS-HEC, Islamabad 45320;
4 School of Geographic Sciences, Xinyang Normal University, Xinyang 464000, Henan)
Abstract
Abundant historical references are great advantage in the research field of past global changes in China. However, in the early period of the Medieval Warm Period, there is still room for further exploration of objective and high confidence phenological information in Eastern China. In order to fill in this gap, we extracted 38 peony(Paeonia suffruticosa) flower appreciation dates from five kind of historical documents, during 981~1040 A.D., around Kaifeng(34.80°N, 114.32°E) and Luoyang(34.68°N, 112.44°E) in Henan Province. On the basis of the panel data model reflecting the quantitative relationship between spring temperatures and peony full-bloom dates, full-bloom-date variations of peony in Kaifeng at that time were reconstructed. This reconstructed sequence was analyzed by use of the Shapiro-Wilk normality test, Theil-Sen estimator, Mann-Kendall trend test, and the FFT low-pass filter smoothing. The sequence was also compared with other literature evidences and temperature reconstruction series in China.The analysis showed:(1) The mean full-bloom date in Kaifeng during 981~1040 A.D. was April 21, 1.0 day earlier than the date in 1951~1980 A.D., indicating that the climate in Kaifeng at that time was a little bit warmer than at present. (2) The variation amplitude of full-bloom dates of peony in Kaifeng at that time was between April 11 and April 30, which were very close to the same index at present. (3) This peony full-bloom-date series showed an insignificant advancing trend of 0.4 days/10 a, indicating that the warming at that time was not obvious. (4) Inter-decadal variations of this series could be divided into four phases, including 981~994 A.D., 995~1016 A.D., 1017~1030 A.D. and 1031~1040 A.D., whose mean full-bloom dates was 1.6 days later, 2.8 days earlier, 2.9 days later and 6.0 days earlier than that at present, respectively. (5) The series agrees very well with other multi-category document evidences and temperature reconstruction series, but there are still some differences between them on the climate conditions of the above four sub-periods.This result provides an important basis for the future integrated reconstruction of an archives-based reconstruction of climate series in Eastern China during the Medieval Warm Period, with a longer time and less uncertainty in the temperature variation. Moreover, it is helpful for a better understanding of the relationship between climate changes and socio-economic fluctuations at that time.Key words:
peony(Paeonia suffruticosa) flower appreciation dates historical documents Medieval Warm Period climate variation Kaifeng