關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害特點(diǎn)與周期研究

趙景波，陳 穎，周 旗

（1．陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西西安 710062；2．中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710075）

關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害特點(diǎn)與周期研究

趙景波1，2，陳 穎1，周 旗1

（1．陜西師范大學(xué)旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西西安 710062；2．中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710075）

通過(guò)對(duì)關(guān)中平原清代歷史文獻(xiàn)資料的搜集、整理和小波分析，對(duì)該區(qū)清代霜雪災(zāi)害等級(jí)、周期及其成因進(jìn)行了研究，并恢復(fù)了該區(qū)清代霜雪災(zāi)害發(fā)生時(shí)的最低氣溫。結(jié)果表明：關(guān)中平原清代共發(fā)生霜雪災(zāi)害34次，其中輕度、中度、重度霜雪災(zāi)害分別為2、20、12次；關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害可分為3個(gè)階段，1644～1733年為第1階段，1734～1823年為第2階段，1824～1912年為第3階段；第1和第3階段為霜雪災(zāi)害多發(fā)階段，以中度和重度災(zāi)害為主，第2階段為霜雪災(zāi)害少發(fā)階段，以輕度和中度災(zāi)害為主；小波分析表明，關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害的發(fā)生存在不同的時(shí)間周期規(guī)律，其周期主要有9～15年、13年、34年左右和40年左右；降雪或寒流引起的氣溫驟降至0℃以下是造成關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害的主要原因；關(guān)中平原清代輕度和中度霜雪災(zāi)害的氣溫范圍為－6．4℃～－1℃，重度的氣溫范圍一般為－19℃～－17℃；關(guān)中平原清代共發(fā)生3次寒冷氣候事件，分別為1690～1692年、1861～1865年和1893～1895年。

霜雪災(zāi)害；清代；關(guān)中平原；災(zāi)害等級(jí)；周期規(guī)律；小波分析；寒冷氣候事件

0 引 言

霜雪災(zāi)害是一個(gè)含義較為廣泛的概念，凡是因地面氣溫急劇下降，或因地面氣溫達(dá)到某一較低水平，或因地面有一定積雪而造成的災(zāi)害，都屬于霜雪災(zāi)害［1］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)霜雪災(zāi)害進(jìn)行過(guò)一定研究，取得一些重要成果。中國(guó)學(xué)者利用逐日最低氣溫進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，探討霜凍發(fā)生的趨勢(shì)［2－3］；從霜凍的年際變化、階段性和變化周期研究霜凍的變化規(guī)律［4－5］，得出凍災(zāi)對(duì)當(dāng)時(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)穩(wěn)定、人口數(shù)量變化等方面產(chǎn)生了重要影響［6］；利用凍害指數(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，對(duì)凍害進(jìn)行研究［7－8］。霜雪災(zāi)害會(huì)影響作物的產(chǎn)量，霜雪災(zāi)害的發(fā)生是冷空氣的活動(dòng)加強(qiáng)造成的［9］。在霜凍防御研究中，在氣候變暖背景下仍需重視霜凍的預(yù)防［8－11］。過(guò)去對(duì)霜雪災(zāi)害的研究大多是對(duì)歷史時(shí)期的雪災(zāi)記錄進(jìn)行描述和評(píng)論，定量研究較少。國(guó)外學(xué)者主要研究了霜雪災(zāi)害對(duì)土壤物質(zhì)的影響［12－13］，包括土壤中的懸浮物質(zhì)、N元素和P元素的循環(huán)等［14］，探討其對(duì)土壤含水量平衡的影響，以及氣候變化對(duì)雪層覆蓋的影響［15］。

過(guò)去對(duì)于關(guān)中平原歷史時(shí)期的不同等級(jí)霜雪災(zāi)害發(fā)生頻次、產(chǎn)生原因及周期變化缺少深入研究，更缺少霜雪災(zāi)害與氣候事件關(guān)系的研究。關(guān)中平原清代自然環(huán)境變化明顯，霜雪災(zāi)害不斷發(fā)生便是其中的一個(gè)重要方面。筆者試圖探討關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害發(fā)生等級(jí)、時(shí)間周期、霜雪災(zāi)害事件和原因，為該區(qū)霜雪災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

關(guān)中平原西起寶雞，東到潼關(guān)，南接秦嶺，北接渭河北山，西窄東寬，東西長(zhǎng)約300 km，海拔400 m左右，地勢(shì)西高東低，由渭河、涇河、洛河沖積成平原。其地勢(shì)平坦，土壤肥沃，氣候溫暖，灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)。其主要包括西安、咸陽(yáng)、寶雞、渭南等地區(qū)。關(guān)中平原年平均氣溫12℃～13℃，年均降水量550～700 mm，屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候。

2 霜雪災(zāi)害等級(jí)劃分

根據(jù)霜雪災(zāi)害持續(xù)時(shí)間、強(qiáng)度、受災(zāi)范圍以及受影響程度等，并以《西北災(zāi)荒史》［1］和《中國(guó)三千年氣象記錄總集》［16］等對(duì)關(guān)中平原清代共269年的霜雪災(zāi)害描述為依據(jù)，將關(guān)中平原的霜雪災(zāi)害劃分出3個(gè)等級(jí)（表1）。

表1 霜雪災(zāi)害等級(jí)劃分Tab．1 Classification of Frost and Snow Disaster

按以上等級(jí)劃分，可將關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害等級(jí)進(jìn)行劃分（圖1）。圖1表明，關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害共發(fā)生34次，其中輕度霜雪災(zāi)害2次，占霜雪災(zāi)害總數(shù)的5．9%；中度霜雪災(zāi)害20次，占霜雪災(zāi)害總數(shù)的58．8%；重度霜雪災(zāi)害12次，占霜雪災(zāi)害總數(shù)的35．3%。

3 霜雪災(zāi)害的時(shí)間變化特征

3．1 霜雪災(zāi)害的頻次變化

圖1 霜雪災(zāi)害等級(jí)分布Fig．1 Distribution of Frost and Snow Disaster Grade

關(guān)中平原在清代269年中，共發(fā)生霜雪災(zāi)害34次，平均每7．91年發(fā)生1次。以45年為單位，統(tǒng)計(jì)關(guān)中平原清代各時(shí)段霜雪災(zāi)害發(fā)生頻次（圖2）。其中，1869～1912年是以44年為單位。同時(shí)，根據(jù)最小二乘法的六次多項(xiàng)式［18］擬合（圖2），可將關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害變化分為3個(gè)階段。第1階段為1644～1733年，共發(fā)生霜雪災(zāi)害15次，平均每6年發(fā)生1次。第2階段為1734～1823年，僅發(fā)生2次霜雪災(zāi)害，頻次最低，平均每45年發(fā)生1次，災(zāi)害發(fā)生最少。第3階段為1824～1912年，發(fā)生霜雪災(zāi)害17次，平均每5．24年發(fā)生1次，災(zāi)害發(fā)生最為頻繁。根據(jù)霜雪災(zāi)害等級(jí)變化可知，關(guān)中平原在第1、3階段以中度和重度霜雪災(zāi)害為主，第2階段以輕、中度災(zāi)害為主，因此可以判斷在清代早期和晚期是關(guān)中平原霜雪災(zāi)害的高發(fā)期且強(qiáng)度較大（圖2）。

將每45年發(fā)生霜雪災(zāi)害的頻次與關(guān)中平原清代269年來(lái)霜雪災(zāi)害發(fā)生的平均頻次做差值，可以得出每45年發(fā)生霜雪災(zāi)害頻次的距平值（圖3）。圖3表明，在1644～1733年的第1階段和1824～1912年的第3階段，以正距平值為主，表明這兩個(gè)階段的霜雪災(zāi)害頻次高于每45年的平均頻次5．67次，是霜雪災(zāi)害的高發(fā)期。在1734～1823年的第2階段，以負(fù)距平值為主，表明該階段霜雪災(zāi)害頻次低于平均頻次，是霜雪災(zāi)害低發(fā)期。

3．2 霜雪災(zāi)害發(fā)生季節(jié)變化

圖3 霜雪災(zāi)害頻次距平值變化Fig．3 Change of Frequency Anomaly of Frost and Snow Disaster

在春秋轉(zhuǎn)換季節(jié)，土地表面和植物表面溫度下降到足以使植物遭受傷害甚至死亡時(shí)，就容易發(fā)生霜雪災(zāi)害，這就使得霜雪災(zāi)害發(fā)生具有季節(jié)性的特點(diǎn)。由圖4可知，關(guān)中平原在春季發(fā)生的霜雪災(zāi)害最頻繁，為12次，占霜雪災(zāi)害總頻次的35．3%。春季以霜災(zāi)最多，其間還出現(xiàn)了霜災(zāi)、雪災(zāi)同時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。其次是秋季的霜雪災(zāi)害頻次也較多，發(fā)生了8次，占霜雪災(zāi)害總頻次的23．5%。秋季以雪災(zāi)最顯著，有霜災(zāi)、雪災(zāi)同時(shí)出現(xiàn)。秋雪過(guò)早會(huì)使地面溫度降到0℃以下，使正在發(fā)育的農(nóng)作物受到危害甚至死亡。冬季的霜雪災(zāi)害為7次，占霜雪災(zāi)害總頻次的20．6%。秋季以雪災(zāi)居多，持續(xù)的降雪低溫對(duì)農(nóng)作物、畜牧業(yè)產(chǎn)生不利影響。夏季霜雪災(zāi)害發(fā)生頻次最少，為6次，占霜雪災(zāi)害總頻次的17．6%。夏季以霜災(zāi)為主，出現(xiàn)4次，有2次雪災(zāi)。夏季一般不會(huì)出現(xiàn)雪災(zāi)，根據(jù)文獻(xiàn)［1］記載，可推測(cè)當(dāng)時(shí)應(yīng)是農(nóng)歷四月，按公歷算應(yīng)在夏至之前，即夏初時(shí)發(fā)生，夏季是植物生長(zhǎng)旺季，入夏劇烈的降溫對(duì)作物的危害更為明顯。關(guān)中平原清代出現(xiàn)如此霜雪災(zāi)害的現(xiàn)象，主要是冬季風(fēng)作用的結(jié)果；在冬季，冬季風(fēng)活動(dòng)加強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響范圍廣，致使地面氣溫冷卻至0℃以下，形成霜雪災(zāi)害。夏季本不應(yīng)該出現(xiàn)霜雪災(zāi)害，一旦出現(xiàn)，主要是因?yàn)槎撅L(fēng)異?；顒?dòng)造成的，導(dǎo)致在夏初出現(xiàn)霜凍害的現(xiàn)象。

圖4 霜雪災(zāi)害頻次季節(jié)分布Fig．4 Seasonal Distribution of Frequency of Frost and Snow Disaster

3．3 霜雪災(zāi)害發(fā)生的周期規(guī)律

規(guī)模較小、影響程度較低的旱災(zāi)是短期的天氣過(guò)程造成的，而規(guī)模較大、影響嚴(yán)重的旱災(zāi)則與氣候變化密切相關(guān)。氣候變化存在一定的時(shí)間尺度和周期性。小波分析不但可以揭示氣候變化在不同時(shí)間尺度下的周期特征，而且可以揭示各種周期信號(hào)隨時(shí)間變化的強(qiáng)弱［19－22］。利用Morlet小波對(duì)關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害等級(jí)資料進(jìn)行分析（圖5），小波轉(zhuǎn)換系數(shù)為負(fù)值，說(shuō)明周期信號(hào)較弱，周期不顯著，在圖5中表現(xiàn)為虛線(xiàn)；小波轉(zhuǎn)換系數(shù)為正值，則周期信號(hào)較強(qiáng)，周期較為顯著，在圖5中表現(xiàn)為實(shí)線(xiàn)。圖5中信號(hào)振蕩的強(qiáng)弱通過(guò)數(shù)值大小來(lái)表示，數(shù)值越大表示霜雪災(zāi)害發(fā)生頻次越大于常年，霜雪災(zāi)害造成的損失越嚴(yán)重；數(shù)值越小表示霜雪災(zāi)害發(fā)生頻次越小于常年，造成的損失越低。圖5表明，關(guān)中平原在清代第1階段（1644～1733年）主要表現(xiàn)為9～15年的周期，該時(shí)期霜雪災(zāi)害也存在34年左右的周期振蕩特征。清代第2階段（1734～1823年），霜雪災(zāi)害主要處于小波轉(zhuǎn)換系數(shù)為負(fù)的階段，周期信號(hào)比較弱，在1758年存在34年左右的周期。清代第3階段（1824～1912年），13年周期較為顯著，同時(shí)還存在40年左右的周期，且周期信號(hào)較強(qiáng)。1878年后，40年左右的周期明顯，且在1918年等值線(xiàn)未閉合，表明清末以后該時(shí)間周期的霜雪災(zāi)害仍有發(fā)生的趨勢(shì)，這與19世紀(jì)末期是清代寒冷期中最具代表性的時(shí)期之一相吻合。

4 霜雪災(zāi)害成因及其發(fā)生的溫度

4．1 霜雪災(zāi)害成因

圖5 霜雪災(zāi)害等級(jí)小波分析Fig．5 Wavelet Analysis of Frost and Snow Disaster Grade

霜雪災(zāi)害的成災(zāi)原因在于低溫，或相對(duì)低溫，或絕對(duì)低溫［1］。清朝是繼宋朝近400年后的第4個(gè)寒冷期，其中17世紀(jì)20年代到18世紀(jì)20年代、19世紀(jì)40年代到19世紀(jì)末期是寒冷期中最具代表性的時(shí)期［23］，恰恰也是清代霜雪災(zāi)害發(fā)生頻次較多的年代。關(guān)中平原在清代曾一度出現(xiàn)黑霜的現(xiàn)象。黑霜是在空氣中水汽較少、相對(duì)濕度較低的地區(qū)，霜害發(fā)生時(shí)溫度驟降至0℃以下，不能使空氣中水汽達(dá)到飽和狀態(tài)，從而看不到霜，但農(nóng)作物已經(jīng)受害的一種低溫冷害［1］。這種現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，說(shuō)明該地區(qū)當(dāng)時(shí)地面溫度已處于0℃以下，農(nóng)作物有受到危害甚至死亡的危險(xiǎn)。近代的霜雪災(zāi)害也有類(lèi)似特征。如1979年4月，陜西省氣溫急劇下降，普降雪霜，寶雞市油菜、小麥?zhǔn)軆鰷p產(chǎn)；1986年10月，強(qiáng)寒潮入侵，武功縣最低溫度－3℃，油菜受凍，部分死苗；1987年3月，華陰縣地面溫度－4℃，小麥、油菜受凍［24］。由此可知，偏暖月份降雪或寒流引起的氣溫驟降至0℃以下是造成關(guān)中平原霜雪災(zāi)害發(fā)生的主要原因。

侵入陜西并直接影響關(guān)中平原的強(qiáng)大冷空氣，主要有2條路徑：第1條是從西北方向由北疆沿天山、祁連山北側(cè)入侵；第2條是從北方由西伯利亞通過(guò)內(nèi)蒙古高原進(jìn)入陜西。第2條路徑的強(qiáng)冷空氣（蒙古冷壓）因其跋涉路徑較短，沿途地勢(shì)北高南低，冷空氣順勢(shì)南下，往往來(lái)勢(shì)兇猛，易因強(qiáng)烈降溫而出現(xiàn)平流霜災(zāi)。而當(dāng)強(qiáng)冷的西北氣流控制北方氣候干冷，不利于云雨的形成，出現(xiàn)晴到少雨天氣，極有利于夜間冷卻輻射形成輻射霜災(zāi)。關(guān)中平原受到的霜雪災(zāi)害主要是這2種災(zāi)害的結(jié)合，即平流－輻射霜災(zāi)，其中以西安和咸陽(yáng)地區(qū)最為典型［24］。

4．2 霜雪災(zāi)害發(fā)生的溫度

根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)可得，關(guān)中平原26個(gè)縣市中，平均每個(gè)縣市在清代發(fā)生3次霜雪災(zāi)害，其中西安、寶雞、武功這3個(gè)地區(qū)分別發(fā)生6、4、3次，分別占總霜雪災(zāi)害總頻次的9．2%、4%、5．3%，具有明顯的頻次差異性。根據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，可獲得這3個(gè)地區(qū)在1971～2000年的累年各月平均最低氣溫和累年各月極端最低氣溫，分別將這3個(gè)地區(qū)的這2項(xiàng)溫度值進(jìn)行平均（表2），以此代表關(guān)中平原1971～2000年累年各月平均最低氣溫和累年各月極端最低氣溫。

表2 1971～2000年累年各月平均最低氣溫和累年各月極端最低氣溫Tab．2 Average Lowest Monthly Temperatures and Monthly Extreme Minimum Temperatures from 1971 to 2000

關(guān)中平原的霜雪災(zāi)害主要集中于農(nóng)歷一月至四月、八月至十二月（大致相當(dāng)于公歷2月至5月、9月至次年1月）。值得注意的是，關(guān)中平原清代農(nóng)歷二月至四月有關(guān)霜凍的描述多以小麥的生長(zhǎng)狀態(tài)來(lái)認(rèn)識(shí)霜雪災(zāi)害的嚴(yán)重性［1］。而小麥葉片結(jié)冰存在著霜凍臨界葉溫，約為－6．4℃［3］，如果最低葉溫低于這個(gè)臨界葉溫，結(jié)冰的葉片解凍后受到傷害，如果最低葉溫高于這個(gè)臨界值，結(jié)冰葉溫解凍后就能正常生長(zhǎng)。而且當(dāng)氣溫降到0℃時(shí)冬小麥幼穗開(kāi)始受害，降到－1℃時(shí)植株和小穗就發(fā)生死亡［25］。蘋(píng)果、梨等果樹(shù)在3、4月份花期氣溫降到－1℃～－2℃時(shí)便會(huì)受到凍害，降到－3℃～－4℃的低溫便可產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p傷［26］。根據(jù)上述研究成果，以小麥葉片的霜凍臨界溫度－6．4℃為受損溫度臨界值，那么－6．4℃～－1℃就是小麥麥苗、麥穗死亡和果樹(shù)受損的溫度范圍；與關(guān)中平原1971～2000年2～4月累年各月平均最低氣溫和累年各月極端最低氣溫相比，－6．4℃～－1℃在其范圍之內(nèi)，而這個(gè)溫度范圍主要適合關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害頻發(fā)的農(nóng)歷二月至四月，尤其是在小麥麥苗生長(zhǎng)的階段。

由于關(guān)中平原主要是平流－輻射霜凍，一旦出現(xiàn)這種霜凍，降溫劇烈，可達(dá)－3℃～－5℃，甚至達(dá)到－10℃［27］。幾乎所有植物的細(xì)胞膜內(nèi)可結(jié)冰的水在－10℃下均可凍結(jié)，可是許多植物在更低的溫度條件下才會(huì)致死，例如Puma黑麥在－30℃致死，剪股穎在－50℃［28］致死。歷史文獻(xiàn)中關(guān)于小麥等作物在低溫遭到嚴(yán)重受損或死亡的記述較多，是判別當(dāng)時(shí)溫度的重要依據(jù)。而小麥品種不一樣，抗寒能力也就不同。低溫敏感型的小麥品種在低溫致死的臨界溫度是－19℃～－17℃，低溫中間型的小麥品種低溫致死的臨界溫度是－26℃～－23℃，低溫抗寒型的小麥品種低溫致死的臨界溫度是－28℃～－27℃［29］。為獲得可靠的結(jié)果，以低溫敏感型的小麥品種低溫致死的臨界溫度－19℃～－17℃為小麥在低溫凍死的溫度，以此為依據(jù)恢復(fù)霜雪災(zāi)害發(fā)生的溫度。由于同一個(gè)月霜雪災(zāi)害的等級(jí)不同，其發(fā)生的溫度也就不同，所以可確定輕度和中度霜雪災(zāi)害的溫度發(fā)生范圍為－6．4℃～－1℃，即小麥麥苗、麥穗死亡和果樹(shù)受損的溫度范圍；重度霜雪災(zāi)害的溫度范圍為－19℃～－17℃，即小麥低溫致死的范圍，主要發(fā)生在農(nóng)歷十一月至次年一月?；謴?fù)的溫度是當(dāng)時(shí)最高溫度，雖然恢復(fù)的溫度偏高，但結(jié)果是可信的。由此，可對(duì)關(guān)中平原清代在農(nóng)歷二月至四月發(fā)生霜雪災(zāi)害時(shí)最低氣溫作出大致恢復(fù)（表3）。

表3 霜雪災(zāi)害發(fā)生時(shí)恢復(fù)的溫度范圍Tab．3 Temperature Range Recovered When Frost and Snow Disaster Happened

把1971～2000年每月極端最低氣溫最低的地區(qū)氣溫值作為關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害發(fā)生時(shí)溫度的下限值，把月平均最低溫值作為上限值。但是由于霜雪災(zāi)害的發(fā)生肯定是低于0℃，所以當(dāng)上限值大于0℃時(shí)，其可不做考慮，直接定為0℃，這樣就可對(duì)關(guān)中平原清代在農(nóng)歷八月至次年一月發(fā)生霜雪災(zāi)害時(shí)最低氣溫作出大致恢復(fù)（表3）。但是關(guān)中平原清代農(nóng)歷十二月發(fā)生霜雪災(zāi)害時(shí)災(zāi)情嚴(yán)重，曾于1862、1864年2次出現(xiàn)“大雪，人多凍死”的現(xiàn)象，屬于重度霜雪災(zāi)害，當(dāng)時(shí)溫度應(yīng)在－17℃以下，否則不會(huì)出現(xiàn)凍死人的現(xiàn)象。根據(jù)中國(guó)氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)查得西安在1994年1月18日，持續(xù)降雪，地面以上1～2 m高的室外夾竹桃樹(shù)枝葉皆?xún)鏊?，?dāng)時(shí)溫度為－12．1℃，而關(guān)中平原清代農(nóng)歷十一月曾出現(xiàn)“樹(shù)裂井凍”的現(xiàn)象，表明當(dāng)時(shí)霜雪災(zāi)害發(fā)生的溫度至少在－12℃以下，從而證明恢復(fù)的重度霜雪災(zāi)害的溫度范圍（－19℃～－17℃）是合理的。

關(guān)中平原清代農(nóng)歷五月至七月基本沒(méi)有霜雪災(zāi)害，而且近30年（1971～2000年）這3個(gè)月的平均最低溫值都大于0℃（表2），即使有霜雪災(zāi)害發(fā)生，溫度在0℃以下，災(zāi)情也不會(huì)太嚴(yán)重，所以在溫度恢復(fù)時(shí)就直接把這3個(gè)月的范圍歸于0℃以下。

5 寒冷氣候事件

根據(jù)歷史文獻(xiàn)資料的分析和判斷可知，關(guān)中平原清代發(fā)生的氣候事件對(duì)該地區(qū)中度和重度霜雪災(zāi)害的發(fā)生起到了決定作用。分析發(fā)現(xiàn)，清代出現(xiàn)連續(xù)3年以上的嚴(yán)重寒冷氣候，影響范圍廣泛，覆蓋地區(qū)在4個(gè)縣市以上，這樣的極端氣候階段可確定為寒冷氣候事件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，關(guān)中平原清代共發(fā)生3次寒冷氣候事件，分別出現(xiàn)在1690～1692年、1861～1865年和1893～1895年。

第1次寒冷氣候事件發(fā)生在清康熙二十九年（1690年）至康熙三十一年（1692年），連續(xù)3年發(fā)生霜雪災(zāi)害，2次重度，1次中度。尤其在1692年，涉及范圍廣，咸陽(yáng)、高陵、武功均發(fā)生災(zāi)害，“三月，大風(fēng)雪，夏無(wú)麥，斗米七錢(qián)”［1］，表明小麥多被凍死，當(dāng)時(shí)最低氣溫應(yīng)在－6．4℃以下。

第2次寒冷氣候事件發(fā)生在清咸豐十一年（1861年）至同治四年（1865年），連續(xù)5年發(fā)生霜雪災(zāi)害，4次重度，1次中度，涉及禮泉、西安、華陰、大荔、乾縣、三原、渭南等7個(gè)縣市，“禮泉，十二月，大寒，人多凍死”，“三原，正月，大風(fēng)雪，難民多凍死”［1］。這是關(guān)中平原清代最為嚴(yán)重的一次極端寒冷氣候事件，災(zāi)情嚴(yán)重，當(dāng)時(shí)最低氣溫至少在－17℃以下。

第3次寒冷氣候事件發(fā)生在清光緒十九年（1893年）至光緒二十一年（1895年），連續(xù)3年發(fā)生霜雪災(zāi)害，1次重度，2次中度。在1893年的重度災(zāi)害結(jié)束后，后2年的災(zāi)情有所緩和，但還是影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，“九月，大雪壓壞樹(shù)木無(wú)數(shù)，柿果壞”［1］。當(dāng)時(shí)氣溫應(yīng)在－6．4℃～－1℃之間。

6 結(jié) 語(yǔ)

（1）關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害共發(fā)生34次，平均每7．91年發(fā)生1次，輕度、中度、重度霜雪災(zāi)分別為2、20、12次。

（2）關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害可分為3個(gè)階段，公元1644～1733年為第1階段，1734～1823年為第2階段，1824～1912年為第3階段。其中第1、3階段為霜雪災(zāi)害多發(fā)階段，強(qiáng)度也較大；第2階段為霜雪災(zāi)害少發(fā)階段，強(qiáng)度較弱。

（3）小波分析表明，關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害的發(fā)生存在不同的時(shí)間周期規(guī)律，主要有9～15年周期、13年周期、34年左右周期和40年左右周期。

（4）降雪或寒流引起的氣溫驟降至0℃以下是造成關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害的主要原因。關(guān)中平原清代霜雪災(zāi)害發(fā)生時(shí)，輕度、中度霜雪災(zāi)害的溫度發(fā)生范圍為－6．4℃～－1℃，重度霜雪災(zāi)害的溫度范圍一般為－19℃～－17℃。

（5）關(guān)中平原清代共發(fā)生3次寒冷氣候事件，分別出現(xiàn)在1690～1692年、1861～1865年和1893～1895年。

References：

［1］ 袁 林．西北災(zāi)荒史［M］．蘭州：甘肅人民出版社，1994．

YUAN lin．Famine History in Northwest China［M］．Lanzhou：Gansu People's Publishing House，1994．［2］ 史俊東，張建誠(chéng)，許愛(ài)玲，等．晉南低溫與霜凍發(fā)生規(guī)律及其對(duì)棉花生產(chǎn)的影響［J］．山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，38（3）：30－33．

SHI Jun－dong，ZHANG Jian－cheng，XU Ai－ling，et al．Effects of Low Temperature and Frost to Cotton Production in Southern of Shanxi Province［J］．Journal of Shanxi Agricultural Sciences，2010，38（3）：30－33．

［3］ 李茂松，王道龍，鐘秀麗，等．冬小麥霜凍害研究現(xiàn)狀與展望［J］．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2005，14（4）：72－78．

LI Mao－song，WANG Dao－long，ZHONG Xiu－li，et al．Current Situation and Prospect of Research on Frost of Winter Wheat［J］．Journal of Natural Disasters，2005，14（4）：72－78．

［4］ 馬柱國(guó)．中國(guó)北方地區(qū)霜凍日的變化與區(qū)域增暖相互關(guān)系［J］．地理學(xué)報(bào)，2003，58（增1）：31－37．

MA Zhu－guo．Variation of Frost Days and Its Relationship to Regional Warming in Northern China［J］．Acta Geographica Sinica，2003，58（S1）：31－37．

［5］ 晏振國(guó)，紀(jì)文華，孔令芝，等．鄲城小麥霜凍的危害及預(yù)防措施［J］．氣象與環(huán)境科學(xué)，2007，30（增1）：126－128．

YAN Zhen－guo，JI Wen－h(huán)ua，KONG Ling－zhi，et al．Damage and Preventive Measure of Wheat Frost in Dancheng County［J］．Meteorological and Environmental Sciences，2007，30（S1）：126－128．

［6］ 蔡文娟，殷淑燕．明清小冰期關(guān)中地區(qū)凍災(zāi)研究［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2009，23（3）：118－121．

CAI Wen－juan，YIN Shu－yan．The Freeze Disasters in the Little Ice Age of Ming and Qing Dynasties in the Guanzhong Region［J］．Journal of Arid Land Resources and Environment，2009，23（3）：118－121．

［7］ 劉鳳君，林展新．德慶縣近39年低溫霜凍天氣分析［J］．現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（23）：288－291．

LIU Feng－jun，LIN Zhan－xin．Weather Analysis of Low Temperature Frost in Deqing County During Nearly 39 Years［J］．Modern Agricultural Science and Technology，2009（23）：288－291．

［8］ 張雪芬，鄭有飛，王春乙，等．冬小麥晚霜凍害時(shí)空分布與多時(shí)間尺度變化規(guī)律分析［J］．氣象學(xué)報(bào)，2009，67（2）：321－330．

ZHANG Xue－fen，ZHENG You－fei，WANG Chun－yi，et al．Spatial－temporal Distribution and Multiple－temporal Scale Variation Analyses of Winter Wheat Late Freezing Injury［J］．Acta Meteorologica Sinica，2009，67（2）：321－330．

［9］ 李 輝．試論北朝時(shí)期霜雪凍等低溫災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)［J］．長(zhǎng)春師范學(xué)院學(xué)報(bào)：人文社會(huì)科學(xué)版，2008，27（2）：26－31．

LI Hui．Study on the Features of Microthermal Climate in the Northern Dynasties［J］．Journal of Changchun Normal University：Humanities and Social Sciences，2008，27（2）：26－31．

［10］ 陳正洪，向 華，高 榮．武漢市10個(gè)主要極端天氣氣候指數(shù)變化趨勢(shì)分析［J］．氣候變化研究進(jìn)展，2010，6（1）：22－28．

CHEN Zheng－h(huán)ong，XIANG Hua，GAO Rong．Trends of Ten Main Extreme Weather Indices in Wuhan［J］．Advances in Climate Change Research，2010，6（1）：22－28．

［11］ 蘇全有，韓 潔．中國(guó)雪災(zāi)及相關(guān)研究述評(píng)［J］．防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，10（2）：130－137．

SU Quan－you，HAN Jie．China's Snow Disaster and Its Relevant Research Review［J］．Journal of Institute of Disaster Prevention Science and Technology，2008，10（2）：130－137．

［12］ TOLVANEN A．Recovery of the Bilberry（Vaccinium Myrtillus L．）from Artificial Spring and Summer Frost［J］．Plant Ecology，1997，130：35－39．

［13］ VEISZ O，BRAUN H J，BEDO Z．Plant Damage After Freezing，and the Frost Resistance of Varieties from the Facultative and Winter Wheat Observation Nurseries［J］．Euphytica，2001，119（1／2）：179－183．

［14］ VAN ES H M，DEGAETANO A T，WILKS D S．Space－time Upscaling of Plot－based Research Information：Frost Tillage［J］．Nutrient Cycling in Agroecosystems，1998，50（1／2）：85－90．

［15］ SAHLEN K，GOULET F．Reduction of Frost Heaving of Norway Spruce and Scots Pine Seedlings by Planting in Mounds or in Humus［J］．New Forests，2002，24（3）：175－182．

［16］ 張德二．中國(guó)三千年氣象記錄總集［M］．南京：江蘇教育出版社，2004．

ZHANG De－er．Meteorological Record Collection of China During the Past Three Thousand Years［M］．Nanjing：Jiangsu Education Press，2004．

［17］ 趙景波，邢 閃，周 旗．關(guān)中平原明代霜雪災(zāi)害特征及小波分析研究［J］．地理科學(xué)，2012，32（1）：81－86．

ZHAO Jing－bo，XING Shan，ZHOU Qi．Frost and Snow Disaster and Change Periods in Guanzhong Plain in Ming Dynasty［J］．Scientia Geographica Sinica，2012，32（1）：81－86．

［18］ 封建湖，車(chē)剛明，聶玉峰．?dāng)?shù)值分析原理［M］．北京：科學(xué)出版社，2001．

FENG Jian－h(huán)u，CHE Gang－ming，NIE Yu－feng．Numerical Analysis Principle［M］．Beijing：Science Press，2001．

［19］ 葛哲學(xué)，沙 威．小波分析理論與MATLABR2007實(shí)現(xiàn)［M］．北京：電子工業(yè)出版社，2007．

GE Zhe－xue，SHA Wei．Theory of Wavelet Analysis and Realization of MATLABR2007［M］．Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2007．

［20］ LAU K M，WENG H Y．Climate Signal Detection Using Wavelet Transform：How to Make a Time Series Sing［J］．Bulletin of the American Meteorological Society，1995，76（12）：2391－2402．

［21］ TORRENCE C，COMPO G P．A Practical Guide to Wavelet Analysis［J］．Bulletin of the American Metorological Society，1998，79（1）：61－78．

［22］ 成愛(ài)芳，趙景波．武威地區(qū)清代和民國(guó)時(shí)期干旱災(zāi)害特征研究［J］．干旱區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（1）：98－103．

CHENG Ai－fang，ZHAO Jing－bo．Characteristics of Drought Disasters in Wuwei Region During the Qing Dynasty and the Republic of China［J］．Journal of Arid Land Resources and Environment，2012，26（1）：98－103．

［23］ 竺可禎．中國(guó)近五千年來(lái)氣候變遷的初步研究［J］．中國(guó)科學(xué)，1973（2）：168－188．

ZHU Ke－zhen．Preliminary Research on Climate Change of China During the Past Five Thousand Years［J］．Science in China，1973（2）：168－188．

［24］ 聶樹(shù)人，秦關(guān)民．陜西省咸陽(yáng)市地理志［M］．西安：陜西人民出版社，1991．

NIE Shu－ren，QIN Guan－min．Summary of Xianyang Geography in Shaanxi［M］．Xi'an：Shaanxi People's Publishing House，1991．

［25］ 張 霞，錢(qián)錦霞．氣候變暖背景下太原市霜凍發(fā)生特征及其對(duì)農(nóng)業(yè)的影響［J］．中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2010，31（1）：111－114．

ZHANG Xia，QIAN Jin－xia．Frost Characteristics and Its Effect on Agriculture in Taiyuan Under Climate Warming［J］．Chinese Journal of Agrometeorology，2010，31（1）：111－114．

［26］ 張建軍，劉艷紅，李晶晶．北方春霜凍的危害及防御［J］．中國(guó)農(nóng)業(yè)信息，2009（7）：24－25．

ZHANG Jian－jun，LIU Yan－h(huán)ong，LI Jing－jing．Dam－age and Defense of Northern Spring Frost［J］．China Agricultural Information，2009（7）：24－25．

［27］ 王俊杰．甘肅省黃土高原區(qū)果樹(shù)花期晚霜凍害估計(jì)與對(duì)策［J］．甘肅林業(yè)科技，2005，30（4）：34－37．

WANG Jun－jie．Estimation and Countermeasures on Late Frozen Injury in Blooming of Fruit Trees in Loess Plateau Area of Gansu Province［J］．Journal of Gansu Forestry Science and Technology，2005，30（4）：34－37．

［28］ GUSTA L V，F(xiàn)OWLER D B，TYLER N J，等．影響冬小麥鍛煉和存活的因素［J］．麥類(lèi)作物，1984，4（4）：22－24．

GUSTA L V，F(xiàn)OWLER D B，TYLER N J，et al．Influence Factors of Winter Wheat Exercise and Survive［J］．Journal of Triticeae Crops，1984，4（4）：22－24．

［29］ 趙 鵬，鐘秀麗，王道龍，等．冬小麥抗霜性與抗凍性的關(guān)系［J］．自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2006，15（6）：281－285．

ZHAO Peng，ZHONG Xiu－li，WANG Dao－long，et al．Relationship Between Frost Resistance and Freezing Resistance of Winter Wheat［J］．Journal of Natural Disasters，2006，15（6）：281－285．

Study on the Characteristic and Period of Frost and Snow Disaster in Guanzhong Plain During Qing Dynasty

ZHAO Jing－bo1，2，CHEN Ying1，ZHOU Qi1
（1．School of Tourism and Environment，Shaanxi Normal University，Xi'an 710062，Shaanxi，China；2．State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology，Institute of Earth Environment，Chinese Academy of Sciences，Xi'an 710075，Shaanxi，China）

According to the historical materials and wavelet analysis，the grade，period and cause of frost and snow disaster in Guanzhong Plain during Qing Dynasty were discussed，and the lowest temperature was recovered when frost and snow disaster happened．The results showed that there were 34 frost and snow disasters，and the frequencies of mild，moderate and serious frost and snow disasters were 2，20 and 12，respectively；the change of frost and snow disaster could be divided into three stages，and the first stage was from 1644 to 1733，the second stage was from 1734 to 1823，and the third stage was from 1824 to 1912；frost and snow disaster happened frequently in the first and third stages，and most were moderate and serious；frost and snow disaster happened occasionally in the second stage，and most were mild and moderate；according to the wavelet analysis，there were different periods when frost and snow disaster happened，and the periods were mainly 9－15 years，13 years，about 34 years and about 40 years；the main reason causing the frost and snow disaster was that the temperature suddenly decreasedbelow 0℃；the temperature was－6．4℃－－1℃for mild and moderate frost and snow disasters，and－19℃－－17℃for serious；there were three cold climate events including 1690－1692，1861－1865 and 1893－1895．

frost and snow disaster；Qing Dynasty；Guanzhong Plain；disaster grade；periodic law；wavelet analysis；cold climate event

P426．63；P468

A

1672－6561（2012）03－0075－08

2011－10－07

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（40571004）；中國(guó)科學(xué)院黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（SKLLQG0606）

趙景波（1953－），男，山東滕州人，陜西師范大學(xué)教授，博士研究生導(dǎo)師，理學(xué)博士，E－mail：zhaojb＠snnu．edu．cn。