全新世气候突变与古文明进程
揭小娟*
（华东师范大学资源与环境科学学院地理学系，上海 200062）
摘 要：全新世作为与人类文明衔接的最新地质时代，其间发生了若干次的气候突变事件。文章简单地介绍了全新世的分期、气候特点，详细地给出了全新世气候突变的地质证据，探讨了全新世气候突变的周期和机制，最后就全新世气候突变与文明发展的响应做了一些讨论（分别讨论了国外文明与气候突变的关系以两河流域文明和玛雅文明为例；中华古文明更替与气候突变的关系以良渚文化为例）。了解全新世气候突变与古文明进程的关系，不仅有助于理解古代文明兴衰的原因，而且也将为人类对未来气候突变的的适应提供借鉴意义。
关键词：全新世；气候突变；古文明；响应
0 引言
自新仙女木事件之后，气候迅速变暖，最后冰期结束，进入全新世的间冰期环境。从全球范
围来看，全新世开始于11.5kaBP（日历年），是最年轻的地质时代，也是与人类文明衔接最新的地质时段。Blytt和Sernander根据北欧沼泽地层中的植物化石和孢粉谱研究，于1909年建立了北欧冰后期气候分期。这一分期方案至今仍被各国采用，逐步定型，并通过14C测年给出具体年代（表1）（黄春长，1998）[1]。从表1，我们知道全新世气候分5期，由远及近分别是前北方期、北方期、大西洋期、亚北方期、亚大西洋期。中国的全新世通常分为3段：早全新世（10-7.5kaBP），相当于前北方期和北方期，气候凉干；中全新世（7.5-2.5kaBP），相当于大西洋期和亚北方期，气候温暖湿润；晚全新世（2.5kaBP至现今），相当于亚大西洋期（杨怀仁，1987）[2]，气候温干，后期与现代相似。
表1 全新世气候分期[1]
Table 1 Climatic periods of the Holocene
分期名称 | 气候特征 | 时间（kaBP 14C年） |
前北方期 | 比较冷干 | 1.0~9.5 |
北方期 | 比较暖干 | 9.5~7.5 |
大西洋期 | 温暖湿润 | 7.5~5.0 |
亚北方期 | 比较暖干 | 5.0~2.5 |
亚大西洋期 | 比较凉湿 | 2.5~0.0 |
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对全新世的气候特征，历来存在两种不同的看法。一种观点认为全新世的气候异常稳定。如格陵兰冰岩心氧同位素记录和海洋沉积物显示，除了12kaBP和8.2kaBP前后发生的降温事件外，全新世时期的气候基本没有多大变化，与冰期比起来，表现的异常稳定（Alley et al., 1997; Broecker, 1994）[3-4]。Nordic Seas深海沉积物古气候记录证据表明全新世气候甚至比上次间冰期（Eemian）的气候更稳定（Fronval and Jann, 1997）[5]。另外一种观点认为随着全新世冰后期的开始，全新世气候发生了系列快速的气候变化事件。Denton和Karlen（1973）[6]曾经根据北半球的冰川进退发现全新世以来发生了4次新冰期，这些降温事件打断了全新世整体温暖的环境。O’Brien等（1995）[7]对格陵兰冰芯全新世以来的地球化学成分研究。他们以陆源粉尘和海盐浓度作为类似冬季的大气环流模式和表征风暴盛行的替代性指标，对冰芯中记录的可溶性海盐和非海盐离子浓度变化进行了分析，结果发现冰芯中海盐和陆源降尘浓度在全新世11300-12900aBP、7800-8800aBP、5000-6100aBP、2400-3100aBP、50-700aBP等几个阶段相对较高，并呈现约2400年的准周期，表明地球大气系统在全新世期间发生了显著的变化。随着测年精度的提高、全新世较高分辨率气候变化研究的进展，越来越多的学者认同后一种观点。当前国际上对全新世的气候变化特点有3点共识：1）进入全新世后温度大幅度上升，中全新世以后逐渐下降，20
世纪由于人类活动的影响全球变暖；2）早全新世北半球亚非季风区气候湿润，5kaBP以后逐渐变干，但是ENSO加强；3）在以上变化的背景下发生了若干次冷干事件，这些事件开始于结束均较迅速，所以也称之为气候突变（王绍武，2009）[8]。
世界不同地区的古代文明在其发展过程中大多经历过衰落，其原因一直是人们关注的焦点。通常，人们都是从战争、贸易、外族入侵、统治者的无能等内部原因来解释，而将气候变化当作常量或是对文明发展毫无影响的背景因素。然而20世纪90年代以后，随着世界不同地区大量高分辨率古气候演化序列的重建，人们对气候与人类文明进程的关系有了更深入的认识。越来越多的研究表明，人类文明的发展固然有其自身的演化规律，但是气候环境变迁的影响也起着重大作用（方修琦等，2004；徐道一，2004）[9-10]，有时这种影响在一定程度上是决定性的。Weiss等（1993）[11]和Hodell等（1995）[12]分别在《科学》和《自然》杂志上发表的论文，就指出是气候导致了美索不达米亚文明和玛雅文明的衰落。我国作为四大文明古国之一，尽管有着世界上唯一未曾中断的文明，但是在古代文明的起源过程中也发生过“断层”现象（如长江中下游地区的良渚文化）和一些青铜古代文明的衰落现象（如四川盆地的三星堆青铜文明）。因此，文章研究与人类发展最密切的全
新世气候突变、气候突变的周期性及其可能机制、气候突变与文明进程的关系，不仅可以帮助我们了解气候变化在古代文明衰落中的作用；还可以为人类适应未来可能发生的气候突变提供历史借鉴，对于预测和应对未来气候突变对人类社会的影响也具有深远的意义。
1 全新世气候突变的地质证据
气候突变比较权威的定义来自于美国国家研究理事会（US-NRC），他们认为气候突变是气候系统受强迫驱动，超过一定阈值而向另一气候状态的转变，其转变速率受气候系统自身的控制，且快于强迫力作用的时间。引起气候突变的原因是混沌的，变化小而难以察觉。此外，从气候突变产生影响的角度，他们还将气候突变定义为发生突然或在人们意料之外，导致人类和自然系统难以适应的气候变化。气候突变的方式包括气候变化的强度、持续时间和极端事件发生的频率等方面的突变。全新世气候系统存在短暂的多次突变的事实不断地被证实。
1.1 全新世冰后期8次著名的气候冷事件（冰川碎屑漂移事件）
Bond等（1997）[13]根据北大西洋深海沉积中冰岛火山玻璃和染赤铁矿等浮冰碎屑（Ice R
afted Debris），清晰地检索出全新世以来发生的8次冰川碎屑漂移事件，它们的峰值分别出现在1.4kaBP、2.8kaBP、4.2kaBP、5.9kaBP、8.1kaBP、9.4kaBP、10.3kaBP、11.1kaBP。每次气候的重组都影响了冰川漂移碎屑沉积物的沉积，通过研究这些冰川漂移碎屑物，我们知道在全新世气候经历了明显的、短暂的气候突变过程。在中国，早在1992年，施雅风等（1992）[14]就揭示出中国全新世发生了4次气候事件，其出现的时间与Bond等（1997）发表的北大西洋冷事件的14C年表十分接近。近年来，周卫健等（2001）[15]对若尔盖高原高分辨率的泥炭沉积的研究、翦知湣等（2001）[16]对冲绳海槽沉积物所记录黑潮变动的研究、洪业汤等（2003）[17]对青藏高原泥炭氧碳同位素的研究、陈发虎等（2001）[18]对夏季风边缘区石羊河终闾湖泊沉积记录以及贵州董歌洞石笋的δ18O序列的研究，均表明中国全新世气候发生了一序列的气候突变事件。图1展示了来自若尔盖地区的泥炭灰分记录（表征泥炭中矿物土壤及粉尘含量信息，被作为冬季风强度的代用指标）、贵州董歌洞石笋的δ18O序列以及北大西洋深海沉积中表征浮冰碎屑冷事件的冰岛玻璃碎屑含量以及赤铁矿锈斑颗粒物百分含量指标分别记录得全新世典型气候事件之间的良好对比，更为清晰地提供了全球不同区域全新世冰后期存在典型气候冷事件的客观证据（鲜锋等，2006）[19]。aoe伤害是什么意思
图1 青藏泥炭灰分指标记录得全新世干冷事件与贵州董歌洞石笋δ18O序列、高纬北大西洋浮冰碎屑事件的对比[19] a、青藏高原泥炭的灰分指标；b、贵州董歌洞石笋δ团总18O记录；c、北大西洋冰岛玻璃碎屑含量；d、赤铁矿锈斑颗粒物百分含量
Fig.1 Comparison of Holocene climate events recorded by peat bog with the stalagmite δ18O from Dongge Cave in Guizhou and proxies of North Atlantic Ocean a. Ash conten
t proxy of peat in Tibet Plateau; b. Stalagmite δ18O from Dongge Cave in Guizhou; c. Icelandic glass(%) proxy of North Atlantic Ocean; d. Hematite-stained grains(%).
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1.2 全新世冰后期8.2kaBP降温事件
8.2kaBP事件是全新世以来遭遇最强的一次冷事件，因为这次事件出现在新仙女木事件（YD）之后，两者特征十分相似，所以也有人将8.2kaBP事件称为“新新仙女木事件”[20]。这次气候事件开始于8.4kaBP，于哪些茶叶属于绿茶8.0kaBP前结束，持续时间约400年。目前，公认Alley等（1997）对格陵兰GISP2冰芯的研究最具代表性。他们详细分析了格陵兰GISP2冰芯的不同物理、化学量，这些量在不仅反映了局地气候条件（温度、降雪量），也反映了区域气候条件（风带来的海盐、大陆粉尘）和大尺度气候条件（甲烷）。通过气候数据的对比，发现气温下降6℃，积雪量减少20%，说明当时气候处于冷干状态。随着更多第四纪高分辨率气候记录的提取，格陵兰冰芯、北大西洋海洋沉积、石笋记录、中国的古里雅冰芯和敦德冰芯以及其他陆相沉积记录进一步确认了该事件的时空分布特征。该事件的出现使得全球很大范围内出现干、凉的气候环境，以短暂的寒冷、干旱和风的强度增大为特征的这一典型气候事件波及到从热带低纬大洋到高纬极地的众多区域[3]。正如图2中指示的那样，
通过来自中国南海的季风强度代用指标、格陵兰GRIP冰芯和GISP2冰芯的δ18O序列对比研究发现，全新世8.2kaBP冷事件以一个快速的突然变暖事件结束，是全新世一次非常典型的一次气候突变（鲜锋等，2006）[19]。
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图2 中国南海季风指标、格陵兰GISP2和GRIP冰芯氧同位素共同记录的全新世8.2kaBP事件[19] a、GISP2冰芯δ18O；b、南海季风强度指标；春游活动策划方案c、GRIP冰芯δ18O
Fig.2 Multi-proxies records of 8200a cold events from China and high-latitude ice core a. GISP2 ice coreδ18O; b. Proxy of monsoon from South China a; c. GRIP ice coreδ18O.
1.3 全新世冰后期5.5kaBP冷事件
这是发生在全新世中期的一次气候事件，虽然Bond等（1997）[13]的冷事件年表将其定为5.9kaBP，但是大多数北大西洋深海沉积给出的年表为5.5~5.3kaBP。所以，我们称之为5.5kaBP事件。黄春长在《环境变迁》中指出，这时正处于大西洋期和亚北方期的过渡时期，并在西北欧出现了“榆树衰败”（Elm Decline）事件。Magny倒垂帘等（2004）[21]综合了南北半球陆地和海洋的44个代用资料序列，这些资料包括植被、冰川、高山雪线、永冻土、高纬树线、海温、极地冰盖、热带冰芯等，说明5.6~5.0kaBP气候特征主要是冷干，并显示了5.5kaBP事件的全球性。
1.4 全新世冰后期4.2kaBP冷事件哥哥简笔画
实际上，对4.2kaBP事件的重视，最初来源于其对古文明发展的影响。Demenocal（2001）
[22]根据阿曼湾的近海沉积中的白云石、碳酸钙及陆源物质在4kaBP时显著增加，认为那时有严重的持续性干旱，并造成了阿卡德王国的解体。Marchant等（2004）[23]总结了热带非洲28个古环境序列，着重说明了4.2kaBP前后的干旱。Morrill等（2003）[24]综合分析了从阿拉伯半岛经红海、南亚到中国的36个序列，研究表明5.0~4.5kaBP中国东南部季风区发生了向冷干变化的气候突变，夏季风减弱。这次事件的影响不仅限于亚非季风区。Booth等（2005）[25]根据大量的古环境资料，证明北美中部在4.3~4.1kaBP有一个持续时间约200年的干旱期。此外，明尼苏达湖沉积的密度、埃尔克湖纹泥厚度，怀俄明到内布拉斯加及依里诺衣的沙丘活动、艾奥瓦洞穴堆积物、孢粉，密歇根湖和苏必利尔湖沉积都证明4.2kaBP前后的干旱。
