潘 威,王美蘇,滿志敏

(1.陜西師范大學西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟社會發(fā)展研究中心暨中國歷史地理研究所GIS實驗室,陜西西安 710062;2.中國科學院地理科學與資源研究所,北京 100101;3.復(fù)旦大學中國歷史地理研究中心,上海 200234)

0 引言

中國江蘇、上海和浙江沿海地帶臺風活動頻繁,臺風引起的狂風、暴雨、巨浪和風暴潮等災(zāi)害對當?shù)厣鐣?jīng)濟危害巨大,是學界長期關(guān)注的研究領(lǐng)域。1980年以來,本區(qū)臺風形成機理、結(jié)構(gòu)、變化特征和登陸影響等方面的研究已經(jīng)產(chǎn)生了一系列重要成果[1-4]。2005年Emanuel的研究指出,近30年全球臺風的破壞性正在加劇[5],包括蘇浙沿海地帶在內(nèi)的全球許多地區(qū)皆面臨著臺風災(zāi)害趨向嚴重的挑戰(zhàn)。為更好地預(yù)報臺風,必須從長時間段上了解其變遷過程,但現(xiàn)代意義上的臺風記錄資料僅有百余年歷史,所得出的認識較為有限,必須依托其他的代用資料。中國豐富的歷史文獻,特別是清代和民國文獻中的災(zāi)害記載,是在高分辨率下重建臺風活動的理想代用資料。

將中國歷史文獻用于臺風研究尚不到10年。2001年Kimbiu Liu等建立的廣東省975-1909年臺風頻度序列,其與1884-1909年的器測資料序列的對比發(fā)現(xiàn),1884-1909年間分別利用歷史文獻和器測資料建立的臺風頻數(shù)序列趨勢具有很好的相關(guān)性,并且發(fā)現(xiàn)歷史文獻中記載的登陸臺風事件和器測強臺風事件基本對應(yīng),證明了中國歷史文獻資料在此領(lǐng)域的可行性[6]。2007年徐明等對華東地區(qū)近500年的臺風歷史資料處理方法進行了研究,指出華南與華東沿海臺風并不同步[7],初步揭示了歷史時期華東沿海臺風活動具有明顯的區(qū)域性特征;同年,梁有葉等基于《中國三千年氣象記錄總集》建立了960-1911年登陸中國沿海臺風年表,并重點分析了粵、閩、浙1600-1911年臺風與ENSO事件的關(guān)系[8],但其對歷史文獻尤其是清代文獻發(fā)掘仍有不足,同時登陸臺風有嚴格定義,影響沿海的臺風活動并不一定登陸,歷史文獻記載不能支持臺風是否登陸的判斷。

以往研究基本是在重建歷史時期的臺風發(fā)生頻率,對于臺風活動的其他特征指標,如生存期、路徑等尚未予以探討,使得對近300年以來臺風活動情況的研究依然有所欠缺。有鑒于此,本研究以今江蘇、上海、浙江為研究范圍(圖1),基于清代-民國文獻記錄,對1644-1911年本區(qū)逐年所受臺風影響的時間在“日”精度上進行重建,記為Td,即研究區(qū)1年之中歷次臺風活動天數(shù)的總和,反映了臺風在沿海地帶的活動時間。

圖1 研究區(qū)域

1 資料與處理

1.1 資料來源

所用歷史文獻主要為研究區(qū)清代至民國地方志和《清代長江流域洪澇檔案史料》[9](以下簡稱資料1)、《清代浙閩臺地區(qū)諸流域洪澇檔案史料》[10]、《康熙朝雨雪糧價史料》[11]、《清代奏折匯編——農(nóng)業(yè)·環(huán)境》[12]、臺灣地區(qū)中央研究院網(wǎng)絡(luò)檔案數(shù)據(jù)庫所收錄的清代華東地區(qū)官員奏報[13]等,另查閱了30種清代筆記。所用歷史文獻皆可以將臺風活動日期精確到“日”。當然,歷史文獻對臺風現(xiàn)象的記錄也存在固有缺陷,對于寒潮、風暴潮等引起的風雨潮現(xiàn)象與臺風在記錄時并不加以區(qū)分,因此必須對其進行更進一步的考察。但歷史文獻作為臺風現(xiàn)象的研究資料仍舊具有很高的價值。

1.2 臺風判定

史料文獻中對臺風的記載分為直接和間接記錄兩類,前者可直接認定為臺風,后者則是臺風活動造成的環(huán)境響應(yīng)和災(zāi)害記錄。將兩類記錄提取后,再進行非臺風剔除,可以得到盡量精確的臺風發(fā)生年。

1.2.1 記錄特征

直接記錄:①“颱”和“颶”是歷史文獻中對臺風活動相對直接的記錄。本研究將發(fā)生于夏秋時期的“颶”以及“颱”作為臺風活動的直接依據(jù)之一;②風向轉(zhuǎn)變與夏末秋初雨、潮等現(xiàn)象同發(fā),如8月13-14日嘉定“七月八日東北風大作,九日西南又起大風,風浹雨益壯……”(民國《錢門塘鄉(xiāng)志》卷12),可以認定為臺風活動。

間接記錄:臺風主要表征為暴雨、大風、潮涌等現(xiàn)象。本文中將未出現(xiàn)“颱”和“颶”但發(fā)生在夏末秋初的研究區(qū)內(nèi)“陡雨”、“驟雨”、“大風”(造成房屋或樹木損壞)、“烈風”、“潮溢”、“毀塘”等現(xiàn)象作為臺風活動的間接記錄,其指示了臺風發(fā)生的可能性。如1665年8月13日(康熙四年七月初三)江蘇東臺“颶風大作,折木拔樹,涌起海潮高數(shù)丈……凡三晝夜風始息”、興化“大風雨,海潮盡涌。諸湖漲溢,田禾俱沒”(康熙《淮南中十場志》卷1災(zāi)書),靖江“七月初三日大風拔樹,潮涌,毀民房屋甚多,凡三日夜始息”(康熙八年《靖江縣志》卷5祲祥),武進“初三日西北風大作,淫雨盈傾,至初五日,轉(zhuǎn)東北風益猛,傍江湖者船艘民居漂沒無算”(康熙《武進縣志》卷3災(zāi)祥)。綜合歷史文獻記載的風雨潮發(fā)生時間和地點,這很有可能是臺風過境造成的災(zāi)害。

1.2.2 非臺風剔除

間接記錄并不能完全判定臺風活動,根據(jù)王東生、屈雅和王曉芳、李紅莉、王金蘭的研究可以認定與臺風活動造成類似天氣或災(zāi)害現(xiàn)象的主要有寒潮、局地性龍卷風、局地性風暴潮、梅雨期間的強降雨等[14-15]。所收歷史記錄中,有以下任一情況進行排除:雨雹、雨雪等表征的冷性氣團;揚塵、雨土等指征的干性氣團;有連續(xù)10 d以上降水或只有降雨記錄而無任何大風記載的梅雨型降水;有顯著的“龍卷風”特征同時又無其他風、雨、潮記載;沒有臨海(江)地區(qū)的風、雨、潮記載支持;如果其降水或大風推進方向是由北向南或由內(nèi)陸向沿海,與一般臺風路徑明顯相反,也予以排除。

1.3 影響時間(Td)判斷

本研究所用歷史文獻對臺風活動時間基本是在“日”精度,個別甚至有“時辰”記錄。通過第1.2節(jié)中對臺風活動的判定標準,可以確定臺風發(fā)生年,而當年地方官員的災(zāi)害奏報中對風、雨、潮等現(xiàn)象的開始和結(jié)束時間基本都有詳細記錄。為避免重復(fù)計算,同一天受臺風影響計為1 d。如1749年9月21日(乾隆十四年八月初十)浙閩總督喀爾吉善奏報“浙省七月二十八日(9月9日)省城風雨頗大,至二十九日又甚,三十日始息……浙西之……浙東之紹興府均同時被風,情形亦復(fù)相同……湖屬之……紹屬之諸暨、上虞、嵊縣均因山水驟漲,據(jù)報有沖淹田畝之處……南岸海塘,山陰縣屬宋家溇土塘沖刷二十余丈……(寧波)七月二十七日(9月8日)起連日颶風狂雨,至二十九日始息,兵民房屋均有坍壞,沿海田畝咸潮灌浸,棉花等項多已搖落?！êｆ?zhèn)稟報,安邑被風情形較之鄞邑尤覺稍重。洋汛戰(zhàn)船亦有擊碎傷損之處。現(xiàn)在查明具報。其鎮(zhèn)海、奉化、慈溪、象山等縣亦陸續(xù)稟報,風雨狂驟,海潮上涌,民田廬舍均有傷損。其鎮(zhèn)邑塘工據(jù)稟,雖有微損幸獲保固……臣查,此次浙省風潮,上游衢、嚴、處三府屬并無被風傷損之事。金華府屬同時大雨疊沛,所屬東陽、義烏等縣山水驟發(fā),民田亦有沖淹,但未被風傷損。臺州府雖據(jù)該府亦報同時被風,其勢甚輕”,十分清楚地記載了當年浙江省境內(nèi)的1次臺風過程及影響時間,而研究區(qū)當年僅有這1次記載,則1749年Td=2 d。

2 重建結(jié)果與分析

2.1 Td重建結(jié)果

2.1.1 數(shù)據(jù)基本特征

根據(jù)以上步驟對Td進行重建,對Td的逐年統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),有103個年份臺風并未對本區(qū)造成影響,占38.42%。1644-1911年,本區(qū)受臺風影響時間為2.06d/a(σ=2.76),研究時段內(nèi)江浙沿海平均每年臺風造成的風、雨、潮災(zāi)害持續(xù)約2 d,與現(xiàn)代情況基本相同?，F(xiàn)代對臺風影響時間的統(tǒng)計以“小時”計算,而歷史文獻不可能達到此種精度,Td=1實際表明臺風影響在1 d之內(nèi)結(jié)束。

圖2所示為除去Td=0的各Td值所對應(yīng)的年份個數(shù),具有明顯的偏態(tài)分布。Td≥10的年份有6個(1664,1754,1834,1881,1903,1911年),在165個歷史文獻中有反映的臺風發(fā)生年中占6.06%。其中極端年份為1903和1911年,分別影響研究區(qū)長達19 d和17 d。10＜Td=2的部分占統(tǒng)計總量的27.30%,即在研究時段內(nèi),近30%的臺風影響在1 d之內(nèi)結(jié)束。有臺風發(fā)生年中65.50%的年份影響時間在1～3 d。

圖2 各Td值所對應(yīng)年份個數(shù)

2.1.2 趨勢

Td逐年變化情況如圖3所示。Td超過平均值的時段集中在17世紀中后期,18世紀中期和19世紀前期之后,10a移動平均反映出Td具有較明顯的年代際變化,其中1660-1670年代、1740-1760年代、1830-1840年代、1880-1910年代是臺風影響本區(qū)時間較長的時段;而1700-1740年代、1770-1730年代是較短的時段,前者可能是本區(qū)登陸臺風較為活躍的時期,而后者相對較少,可能是臺風低發(fā)期或臺風多發(fā)生轉(zhuǎn)向,在研究區(qū)入境時間較短。10a移動平均反映出在19世紀前期之后有明顯的增長,至19世紀末20世紀初,Td發(fā)展到整個序列的頂峰。

圖3 Td變化

從極端年分(Td≥10)的出現(xiàn)情況來看,Td≥10的極端年間隔不斷縮小,在19世紀中期之前,極端年為1664、1754和1834年,間隔90a和80a;19世紀中期之后,1881、1903和1911年間隔為22a和8a,這可能是19世紀末20世紀初,本區(qū)登陸臺風增多造成的臺風陸上活動時間延長的后果。

Td≥2往往造成極為嚴重的臺風災(zāi)害。如1823年(清道光三年)8月中旬的臺風活動,Td=4。根據(jù)歷史文獻中對暴雨發(fā)生時間的記載可以復(fù)原此次臺風的活動路徑,8月13日在長江口登陸后向西運動,于8月15日到達安徽霍邱,8月16日對研究區(qū)的影響消失,8月17日徹底消失,此次臺風在長江三角洲地區(qū)造成了嚴重的經(jīng)濟損失,太湖流域的水稻和棉花基本絕收[16],有學者甚至認為其是19世紀中國經(jīng)濟步入“大蕭條”的重要原因之一[17]。

2.2 分析

2.2.1 周期性

為進一步揭示本區(qū)臺風影響時間的周期性,采用了功率譜和小波分析,譜分析結(jié)果并未反映出Td具有較為顯著的周期性特征,小波分析結(jié)果如圖4所示(后延至1924年)。小波分析顯示研究時段內(nèi),18世紀之前Td具有相對明顯的4～8a準周期;19世紀的最初30年6～8a準周期也相對明顯。但在這2個時段外的清代時期,這2個準周期的表現(xiàn)皆不顯著,整體呈現(xiàn)出無規(guī)律的狀態(tài)。

2.2.2 Td與臺風影響范圍

圖4 小波分析結(jié)果

考慮到歷史文獻記錄的實際情況,將研究時段內(nèi)出現(xiàn)臺風活動或災(zāi)害記錄的縣級政區(qū)作為指征臺風影響范圍的單元,需要強調(diào)的是,此處所統(tǒng)計的并不是單次臺風的影響范圍,而是1a內(nèi)研究區(qū)所受臺風影響的范圍。Td與影響縣數(shù)呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)r=0.56。圖5是對Td和影響縣數(shù)的5a移動平均比對,兩者在年代際尺度上的變化趨勢基本相同。清代,江浙沿海地區(qū)年均有5～6個縣會遭受臺風災(zāi)害,影響范圍最廣的時段是18世紀中期和19世紀中期,都達到了50個以上的縣分,與Td趨勢基本對應(yīng)。

圖5 Td及影響縣數(shù)

Td與影響范圍在年際尺度上也存在著較大的不對應(yīng)性。如:1776年浙江和江蘇分別在8月28日和9月3日受到臺風影響,該年Td=2,但歷史文獻反映該年只有3個縣受到影響。浙江海寧、蕭山和上海寶山有臺風現(xiàn)象記錄;但Td=2的1737年,在7月16-17日受臺風影響,影響范圍卻多達17個縣,據(jù)歷史文獻記載,7月16日浙江省海鹽縣“風潮”(嘉慶《嘉興府志》卷30),據(jù)資料[9]引江蘇巡撫邵基奏報,當年7月16-17日蘇南、蘇中有16個縣遭受暴雨、涌潮或狂風災(zāi)害,據(jù)此可以判斷本年臺風于7月16日在浙江海鹽入境,隨后迅速向北前進,蘇中、蘇南普遍發(fā)生臺風災(zāi)害。而1833年Td=3,高于平均水平,但該年僅有溫州、玉環(huán)、東陽和象山4個縣記錄有臺風現(xiàn)象。

3 結(jié)論與討論

1644-1911年今江蘇、上海、浙江被臺風影響的時間普遍在1～3 d。進入19世紀中期之后,Td有所延長,同時受臺風影響在10 d及以上的極端年之間的間隔縮短,進入20世紀初期后更為明顯,反映出19世紀中期之后本區(qū)所受臺風影響日趨嚴重。小波分析則顯示Td在周期性上很不顯著,缺乏規(guī)律性。本區(qū)歷史文獻資料豐富,且為清政府的財賦重地,官員和當?shù)刂R階層對于自然災(zāi)害的記錄非常重視,因此歷史文獻在時間和空間上的不均勻性并不顯著,本研究所得出的結(jié)論基本可信。

Td缺乏較明顯的周期性,顯示出本區(qū)受臺風影響具有較大的不確定性。JohnnyC.L.Chan對1960-2006年西北太平洋的中熱帶氣旋(M TC)(中國江蘇沿海、東海和臺灣海峽)進行的年際、年代際、多年代際變化規(guī)律進行研究發(fā)現(xiàn),其與登陸東亞地區(qū)的臺風(ATC)僅在多年代際上存在較明顯的相關(guān)[18],M TC與ATC之間缺乏年際和年代際的對應(yīng)關(guān)系可能是導(dǎo)致本研究Td分布無明顯規(guī)律的重要原因。

1730年代北半球開始增暖,至18世紀中后期達到峰值[19],基本對應(yīng)了Td在此階段呈上升趨勢;1790年代開始北半球轉(zhuǎn)冷也對應(yīng)了Td處于平均值以下的階段,但Td減小發(fā)生的時間早于轉(zhuǎn)冷,于1770年代就已經(jīng)開始;19世紀末開始的北半球突變性增溫在Td上并沒有太好的對應(yīng),1900年代是相對冷期[20],而Td在此時間段卻呈現(xiàn)明顯的上升。從本研究的結(jié)果看,臺風影響陸地時間對全球變暖的響應(yīng)可能極為復(fù)雜,相比臺風發(fā)生頻率更缺乏規(guī)律性,需進行更為深入細致的研究,以探索其內(nèi)在規(guī)律性。

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