期刊：PNAS

英文题目：Persistent humid climate favored the Qin and Western Han Dynasties in China around 2,200 y ago

中文题目：持续而稳定的湿润气候促进秦-西汉王朝社会经济繁荣

作者：Chun Qin, Bao Yang, Achim Bräuning, Nils Chr. Stenseth.

发表日期：2024年12月23日

摘要

       秦和西汉（公元前221年至公元24年）是中国社会繁荣的一个时代。然而，由于缺乏高分辨率的古气候记录，尚不清楚这一时期的农业增长是否与更有利的气候条件有关。本文通过对年轮记录的多参数分析和基于过程的生理模拟，提供了公元前270年至公元前77年中国北方稳定和持续湿润的气候条件的证据。秦和西汉时期亚洲夏季风区的降水比现在高18% ~ 34%。在将农业和畜牧业边界向西北移动60至100公里（有时可能高达200公里）的过程中，持续湿润的条件可以说增加了粮食产量，促进了2200年前左右的社会经济繁荣。自20世纪80年代以来，中国西北干旱地区西部的逐渐湿润趋势与历史气候相似，这表明在当前的气候变化下，至少在短期内，区域环境和农业系统可能会再次出现类似的效益。

图1 研究区域及样本材料

研究背景

       秦和西汉时期是中国历史上社会经济繁荣的重要时期。然而，关于这一繁荣是否与当时的气候条件，尤其是那些有利于农业生产的气候条件相关，科学界仍缺乏明确的认识。这主要是由于高分辨率的古气候记录稀缺，使得我们难以准确评估气候与社会繁荣之间的关联。虽然已有一些气候记录，但它们多来自中国西部地区的高地，而对于更接近当时都城、更加有助于理解气候与社会关系的中部地区的气候记录则相对匮乏。因此，关于秦和西汉时期的气候状况及其对社会繁荣的影响，科学界仍存在许多未知之处。

研究结果

       秦和西汉时期的环境比当前更湿润。根据研究结果，与现代油松相比，同龄的古木油松在秦和西汉时期（公元前270年至公元前77年）显示出明显更宽的年轮宽度（增加22%-30%）、更小的方差和更高的一阶自相关（AC1），同时平均灵敏度显著降低。这些特征表明，秦和西汉时期的气候条件更加稳定，有利于树木的生长。具体而言，秦和西汉时期的年轮宽度和稳定同位素值（δ13C和δ18O）低于1751年至2015年的平均值，反映出当时的环境更为湿润。树轮稳定碳同位素序列与靖远地区年降水量显著相关（r = 0.57，p < 0.01），解释了器测记录32%的方差。这一数据支持了对秦和西汉时期及1750年以来降水变化历史的重建，表明该重建序列不仅能反映农牧交错带的降水变化，还能指示中国北方区域的大范围降水变化。

图2 平均年轮宽度（A） 一阶自相关系数（B）

标准差（C） 平均敏感度（D）

秦和西汉时期的气候始终稳定潮湿，每年的水文气候变化较低，因此与近代时期（公元 1751-2015 年或 1951-2015 年）相比，更有利于树木的生长。TRW和δ13C的30年动态标准差（图3A），以及这两个指标的分布（图3B）显示，公元前270年至公元前77年期间的时间变异性明显低于最近的树轮数据，表明秦和西汉时期的气候相比现代更加稳定（图3）。而在δ18O年代表中，差别并不明显，并且该指标与当地水文气候变异性的关联性较弱。

图3 考古遗址和现生油松重建序列的轮宽、碳同位素和氧同位素的差异

秦和西汉时期农牧生态交错带的年降水量比 1951 年后时期的平均水平高出18% 至 34%，使得农牧交错带向西北推移约60至100公里。这一变化对生态环境和社会经济发展产生了深远影响。例如，河西地区湖泊广泛发育，关中地区出现大规模水稻种植，物候时序调整，屯田政策的实施，以及人类定居点向西北迁移。这些有利的气候条件显著扩大了农耕面积，促进了粮食增产和农业丰收，从而推动了秦和西汉时期的社会经济繁荣。

图4 秦汉时期不同降水增加情境下北方农牧交错带的移动

研究意义

       本研究还强调了亚洲夏季风对农业生态带分布的影响，提醒我们在考古调查与发掘中，要关注气候变迁导致的资源分布变化，以及这些变化对古代人类活动模式、聚落形态和社会结构可能产生的影响。这项研究为考古学的深入发展提供了新的视角和方法，对揭示古代社会的复杂性和多样性具有重要意义。

研究亮点

       研究团队利用树木年轮、碳稳定同位素和氧稳定同位素等先进手段，成功重建了秦至西汉时期（公元前221年至公元24年）中国中部地区高分辨率的古气候记录。这一成果不仅揭示了该时期湿润且相对稳定的气候特征，还深入探讨了这种气候条件对农业生产的积极影响，进而分析了其对社会经济繁荣的支撑作用。该研究填补了相关领域的空白，为深入理解气候与社会经济关系提供了新的视角。

对我们今后工作的启示

       这项研究不仅填补了秦至西汉时期中部地区高分辨率古气候记录的空白，而且为我们提供了深入理解气候与社会经济繁荣之间关系的宝贵资料。它启示我们在未来的考古工作中，应更加重视气候因素在文明兴衰、社会变迁中的作用，通过多学科交叉研究，如结合地质学、生物学、化学等手段，获取更多、更精确的古气候信息。

论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2415294121 (2025).

声明：以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。

撰稿：张星

初审：任杰

审核：杜军

终审：鲁鹏