撰文 / 邵鵬程（國家氣候中心）
一個簡單的數學坐標、一條彎曲起伏的溫度曲線，串起了中國近5000年的氣候變化，這就是著名的竺可楨曲線。它將中國的歷史氣候演變與歷史年代相對應，是最早對中國各個歷史時期氣候變遷的定量分析成果。
知識連結 中國氣象學奠基人竺可楨
竺可楨（1890年—1974年），中國近代氣象學家、地理學家、教育家，中國近代地理學和氣象學的奠基人。
他十分重視對於物候（指生物長期適應光照、降水、溫度等條件的周期性變化，形成與此相適應的生長發育節律）的觀察記錄，直到1974年逝世的前一天，他依然在觀察並記錄物候和天氣。
他從浩瀚的古籍典藏中尋找物候變遷的信息，創立了自成一派的研究氣候變化規律的方法。他所繪製的神秘曲線被稱為竺可楨曲線。
史海鉤沉 古為今用
研究人員通過尋找古氣候的「蛛絲馬跡」，古為今用，可以掌握和揭示氣候變化的規律。
從20世紀20年代末開始，竺可楨用數十年時間，查閱了《禮記》《詩經》《左傳》《呂氏春秋》《史記》《齊民要術》等大量的古籍、歷史文獻，相繼發表了一系列探索歷史氣候演變規律的文章，將中國近5000年氣溫變化製成了一張清晰、簡明的曲線圖——竺可楨曲線。
1972年，竺可楨在《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》一文中提出：「在近五千年中的最初二千年，即從仰韶文化到安陽殷墟時代，年平均溫度比現在高2攝氏度左右；在那以後，有1～2攝氏度的上下擺動；寒冷時期出現在公元前1000年（殷末周初）、公元400年（東晉）、公元1200年（南宋）和公元1700年（明末清初）時代；漢唐兩代則是比較溫暖的時期。」
幾十年後，外國科學家通過研究格陵蘭島原始冰川樣本中的含氧量，得到了格陵蘭島氣溫升降圖，即格陵蘭島曲線。令人震驚的是，遠隔萬里的兩項研究，得出的曲線竟然高度重合。
動植物與氣候變化
竺可楨說過：「一個地方的氣候變化，一定會影響植物和動物種類，只是植物結構比較脆弱，所以較難保存；但另一方面，植物不像動物能移動，因而作氣候變化的標誌或比動物化石更為有效。」
讓我們從動植物的角度出發，來了解古代中國氣候變化。
動物化石中的線索
現在，陝西省西安市屬於溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫為10.5攝氏度。而西安滻河東岸的半坡遺址（距今6700～6000年），卻發掘出麞（zhāng）、竹鼠等亞熱帶動物骨骼化石。
河南省安陽市也屬於溫帶大陸性季風氣候，在這裡發現的殷墟王陵遺址（距今3000多年），除了有水麞和竹鼠外，還有獏、象、水牛和野豬等動物骨骼化石。
河南省簡稱「豫」，仿佛一個人牽了一頭大象。這也印證了，在3000多年前，這種熱帶、亞熱帶典型的大型動物，曾在河南「常駐」。
由此可推斷，在那段時期內，西安、河南的氣候比現在要溫暖、潮濕。
典籍里梅、竹的變遷史
梅樹和竹子都是主要生長在亞熱帶的植物。周朝建立時，國都設在西安附近的鎬京（位於黃河流域），當時，官方文件先記載於青銅器上，後寫於竹簡上，由此可以推測周朝初期的氣候溫暖，使得竹類能在黃河流域廣泛生長。中國的許多漢字都以「竹」為頭，可以想像當時竹類在人民日常生活中起到了顯著的作用。
在春秋時期，竹子和梅樹成為了《左傳》和《詩經》中的「常客」。在《詩經·秦風》中有「終南何有？有條有梅」的詩句，意為：終南山上有什麼？有堅硬的山楸和艷麗的野梅。梅樹的果實——梅子，作為像鹽一樣的調味品，走進百姓家中。終南山在陝西省西安市南部，現在那裡無論是野生的還是人工種植的梅樹都已經沒有了。這說明春秋時期的氣候比現在要溫暖。
漢代的司馬遷在《史記·貨殖傳》中描寫了當時作物的地理分布：「蜀漢江陵千樹橘，陳夏千畝漆，齊魯千畝桑麻，渭川千畝竹。」渭川是黃河最大的支流，漢代時期竹子曾在此處大量種植，由此也說明了當時氣候的溫暖。
而到了宋朝，詩人王安石（1021年—1086年）在《紅梅》一詩中寫道：「春半花才發，多應不奈寒。北人初未識，渾作杏花看。」意思是，初春梅花開放，不能忍耐寒冷，北方人沒有見過梅花，還以為這是杏花。這也是當時氣候寒冷的標誌。
元朝初期（公元1268年—1292年），西安重新設立竹監司（當時管理竹園的機構），而這是氣候轉暖的結果。
研究古氣候的科學方法
除了利用歷史文獻中關於氣候變化的記載之外，還有許多研究古氣候的方法。例如，生物學方法、地質學方法、冰川學方法以及礦物分析法。
生物學方法是指通過分析古生物化石來研究氣候變遷。每種生物適宜生長的環境有所不同（例如，有些適宜在溫暖潮濕的地方生長、有些適宜在乾旱的地方生長），它們的生存範圍、分布區域及其隨時間的變化，可以作為古氣候研究的極好證據。
地質學方法則是通過對不同地點和不同時期地層沉積相（沉積物的生成環境、生成條件和其特徵的總和）變化的研究來推測沉積環境，並與現代的氣候條件比較。例如，可以通過分析黃土中粉塵顆粒的大小，來確定當時的風速和氣候乾燥程度。
冰川學方法常用的冰芯具有保真性強（低溫環境）、信息量大、解析度高、時間尺度長的特點，堪稱「無字的環境密碼檔案庫」。其原理是根據同位素含量來推算古代溫度。例如氧同位素分析法，氧-16比較輕，水中含量高說明氣候寒冷；氧-18比較重，水中含量高說明氣候溫暖。
礦物分析法即通過對岩石、礦物的分析研究來確定古氣候的變化。例如，如果地層中有煤層，就可推斷當時氣候濕潤；如果有珊瑚化石，當時可能為熱帶海洋氣候。
竺可楨曲線將中國歷史長河中的朝代更替與氣候變化巧妙地銜接起來，更加凸顯出華夏文明的源遠流長、連綿賡續。
本文綜合整理自《知識就是力量》雜誌，原標題《竺可楨曲線 揭秘中國近5000年氣候變遷》，作者邵鵬程，有刪改，原創作品轉載請註明來源。