大禹治水的真相是什么？还原4200多年前我国气候史

　　气候变化是制约史前文化发展的重要因素之一。近期，中国科学院地球环境研究所谭亮成研究员牵头开展石笋古气候重建工作，发现4300年前至3900年前，我国中南地区的降水增多且伴随多次洪涝灾害的发生，加剧了石家河文化的衰亡。同系列的研究还发现，在4000年前左右，黄土高原在长期干旱的背景下发生了持续约20年的极端强降雨事件；4390年前至3800年前，汉江上游地区也记录到了强降雨事件。
　　这一时段的气候变化在气候学界被称为4.2千年事件，其在全球及我国其他地区有何表现？对各地的史前文化产生了怎样的影响？大禹治水＂治＂的是否是这些洪涝灾害呢？
　　1 古文明兴衰或与旱灾有关
　　在地球北纬30°附近，由西向东分布着的两河流域、尼罗河流域、印度河流域、黄河流域，分别孕育了美索不达米亚、古埃及、古印度和华夏文明。然而，唯有华夏文明绵延至今，生生不息。其他三大文明在4200年前后的相继消亡让人百思不得其解，直至20世纪末耶鲁大学考古学家哈维·韦斯率先将其衰亡与气候变化建立联系，谜团才渐渐解开。
　　韦斯发现，4200年前一场旱灾令风沙席卷了美索不达米亚地区，导致土壤变得极为贫瘠，即使是蚯蚓也难以生存。以农业为生的阿卡德帝国无法维持生计，人口开始迁徙，最终在4150年前土崩瓦解。其他研究发现，4200年前东非高原的夏季降水减少，尼罗河的水源之一塔尔湖无法供应足够的水源，使得尼罗河下游的古埃及王国逐渐衰败；同样的旱灾也蔓延到了印度河谷，导致哈拉帕文化突然中断。
　　这场气候突变事件因与文化发展的紧密联系引起了全球学者的关注，全球各地争相开展古气候研究。以韦斯为代表的学者认为其是一场全球性的干冷气候事件，国际地层委员会还将这一干旱事件载入了地质年代表中，作为梅加拉亚期的开端。然而，4.2千年事件真的是全球性事件吗？各地都表现为干旱吗？随着越来越多高精度、高分辨率的古气候记录的出现，否定的声音越来越强烈。
　　石笋2 石笋提供高精度古气候记录
　　石笋因其分布广泛、测年准确、分辨率高、代用指标丰富等优点，是古气候和古环境重建的＂第四大支柱＂（其它三大支柱分别是冰芯、黄土、深海沉积），更是获取高精度和高分辨率古气候记录的不可多得的载体。
　　在喀斯特地区，大气降水到达地表后与植被呼吸作用产生的二氧化碳共同溶蚀地表的石灰岩、白云岩等碳酸盐岩，溶液随裂隙进入洞穴后由于碳酸钙过饱和再次析出，在洞底沉积形成石笋。所以石笋的化学成分保留了大气降水、温度、大气颗粒物以及土壤环境等信息。以石笋碳同位素和微量元素为例，降水越多，植被越茂盛，呼吸作用产生的二氧化碳越多，石笋中聚集更多质量较轻的碳12，石笋碳同位素偏轻；同时，碳酸盐优先沉积作用减弱，或溶液酸性更强，单位时间内溶解更多的碳酸盐岩，导致更少比例的微量元素/钙元素比值记录在石笋中。
　　以本次研究为例，谭亮成研究员团队在湘西惹迷洞采集了一支石笋并建立了石笋的年代标尺，认定其生长于5667年前至3885年前，大部分年代误差小于10年。通过分析，重建了我国中南地区5700年前至3900年前的降水变化，发现5700年前至4300年前，中南地区的降水逐渐减少；而后在4.2千年事件时（4300年前至3900年前），降水增多，且伴随多次洪涝灾害的发生。
　　3 新研究揭示南方古气候湿润
　　研究初期，来自中国不同区域的黄土和湖泊等记录均显示，4200年前中国处于干冷气候状态，近几年谭亮成研究员等在黄土高原西缘和东北地区的石笋研究，同样支持中国北方在4200年前呈现干旱气候。浙江大学杨小平教授等认为其干旱程度之大甚至导致了内蒙古东南部浑善达克的沙漠化。
　　然而，对于中国南方的气候却有了越来越多的质疑声，起初只有零星的研究，如吴文祥和刘东生院士在2004年提出，中国呈现＂南涝北旱＂的气候模态。2018年，谭亮成等的研究证实了4200年前中国中部和南部降水多，北部降水少的气候格局；随后西安交通大学张海伟教授等在江西的研究也验证了这一点，干-湿分界可能是秦岭北部-长江下游沿线。本次谭亮成研究员团队在湘西惹迷洞的研究提供了中国中南部在4200年前气候湿润的又一证据。不过，未来还需要在我国南方开展更多的古气候记录，以便对中国的空间降水格局有更为清晰全面的认识。
　　值得一提的是，谭亮成等所揭示的中国中部和南部的湿润气候在全球并不例外，地中海也有部分记录显示在4.2千年事件时降雨增多；还有一些记录如北大西洋的北部、罗德里格斯岛的研究记录并没有发现明显的干旱化。这说明了4.2千年事件在全球的复杂表现，并不能一概而论。
　　4 4200年前洪灾与大禹治水
　　虽然学术界关于中国南北方在4200年前的湿润和干旱气候大背景仍存在争议，但不同地质记录均显示4200年前的气候变化并不稳定，发生了多次强降雨事件。与之相吻合的是在众多河口地区的沉积序列中发现了4200年前留下的多个古洪水记录，以及江汉平原云梦泽湖面的上涨，长江下游海平面的上涨。
　　这些强降雨/洪水事件与中国南北方的气候背景，特别是北方的干旱气候是否冲突呢？答案是否定的。谭亮成等介绍，＂南湿北干＂的＂干＂或＂湿＂指的是整体、相对长时间尺度的气候背景，而强降雨/洪水事件是年代际到更短时间尺度的气候变化，不过目前还不确定这两大流域的洪水事件是否是同时发生的。
　　不管怎样，这些洪水记录不免使我们将其与大禹治水的传说相联系。从某种意义上说，它们应该是相互印证的。但那么大的洪水，在史前技术落后的时代，大禹究竟有何种神功可以治水成功呢？
　　谭亮成等在甘肃乌鸦洞的研究或许可以为我们解答。他们用乌鸦洞石笋氧同位素重建了黄土高原地区过去6000多年的降雨变化，发现在4000年前左右，黄土高原发生了持续约20年的极端强降雨事件，这可能造成了黄河中下游大禹时代的大洪水。由于距今4000±48年的年代点与夏商周断代工程所推断的公元前2070年夏朝建立时间非常一致，石笋记录和考古、历史文献记录的一致性在一定程度上支持了洪水事件以及我国夏王朝的真实性。
　　记录显示之后该地区的降水开始减少，考虑到史前人类社会的生产技术水平低下，谭亮成等认为降雨的自然减少可能也是大禹治水成功的重要原因之一。
　　大禹治水想象图5 新石器文化衰亡与气候有关
　　古气候研究显示，全新世中期（8000年前至4000多年前），我国气候适宜，为史前文化发展提供了极为有利的条件。新石器文化如雨后春笋般在我国大江南北生根发芽，不断壮大。4500年前至4200年前，中国北方的文化如山西陶寺文化、山东龙山文化；南方文化如长江中游的石家河文化、长江下游的良渚文化等已临近文明的门槛。其中良渚文化更是中华五千年文明的实证，得到了国际社会的认可。
　　然而，除陶寺文化外，其他新石器文化在4200年前开始如繁星般陨落，如此同步的衰亡走势，以及与全球三大古文明的同步衰亡，气候变化在其中所起的作用不可否认。
　　4200年前，我国已然形成＂南稻北粟＂的农业模式。当北方降雨减少时，农作物收成减少，人口压力大，促成了北方文化的瓦解。而南方水稻虽然对水源的需求大，但南方地区降水量原本就比较多，且河网发达，干旱并不会限制南方水稻的种植，所以早期一些研究提出的中国南方干旱导致了水稻收成不佳、文化衰亡的观点在某种意义上是站不住脚的。
　　谭亮成等在惹迷洞的研究，以及张海伟等在江西神农洞的研究均认为，是4200年前左右的湿润气候以及洪涝灾害对长江流域的石家河文化和良渚文化造成了沉重打击，这一观点也得到了越来越多人的支持。说明在史前时期，干旱在某种程度上有利于南方地区的发展，湿润多雨的气候反而对南方地区的负面影响更大。
　　延伸阅读
　　气候不是制约史前文化发展的唯一因素
　　需要注意的是，虽然气候变化在人类文明进程中发挥了重要作用，但并不是唯一的决定性因素。地形地貌和战争冲突等往往也会影响文化发展。如在谭亮成最新的这篇研究中认为，军事冲突以及气候和地貌的共同作用导致了石家河文化的衰亡。
　　5700年前至4300年前，随着降雨减少，该地区的聚落遗址从西部高地势地区逐渐向东部地势低洼且水源多的地区扩张并壮大，石家河城成为同期长江中游地区的政治文化中心。然而，4300年前之后该地区的气候逐渐转湿，并伴随多次洪涝灾害，对低洼地区的石家河文化聚落产生了沉重打击，与此同时，石家河文化和王湾Ⅲ期文化的军事冲突（禹伐三苗）加速了石家河文化的消亡。
　　（原标题：大禹治水的真相是什么 还原4200多年前我国气候史）
　　来源：北京日报 作者：王甜莉 中国科学院地球环境研究所博士
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