气候与环境研究是几区提出的_气候变化与环境政策研究中心

1.第四纪科学与环境地球化学

2.第二次青藏科考取得标志性成果，对青藏高原的考察有哪意义？

3.环境与环境问题

4.黄河源区第四纪地质研究的过去、现状及问题

5.谈建筑设计与微气候的改善？

6.史料研究与全新世气候环境

7.河南世纪考古发现与古气候环境

研究结果表明，温暖期一般建立了强大的中央，此时国土面积广大。寒冷期则汉人实力大打折扣，边疆少数民族“兴盛”，来自外族的压力很大。

中国古代史上的民族入侵矛盾，主要是来自北方大漠。因为古代中国是一个大陆国家，东、南两面有海洋，基本上是人类探索世界的阻碍。西面有高大的青藏高原和广阔的沙漠，外族受地形和气候不可能对东部的汉族造成千里突袭。所以汉族在古代一直蒙受着来自北方的压力，例如匈奴、突厥、契丹、女真、蒙古、满等。

北方少数民族地区因为是游牧经济，完全靠草原来养活自己，当气候变冷时，草原生长很差，得不到充分的食物供给。在这时候，就会向南方的汉族发起进攻，以获得食物。而南方此时也变冷，粮食等物资也会大幅减产，从而综合国力有所下降。所以北方外族入侵频繁的时候，实际上是在一个气候变冷的大背景下，迫于生存压力造成的。所以，在气候寒冷时期，中原王朝将面临内忧外患的窘境

来自中国科学院地球环境研究所的一项最新研究成果显示，过去两千多年的气候冷暖变迁，与我国历史上一些朝代的兴衰更迭存在对应关系，大多数朝代的垮塌都是发生在气候变冷的低温区间。

这一研究得到了国家自然科学基金和国家科学技术部等共同资助，相关论文已刊登在我国权威学术期刊《中国科学》杂志上。

据研究负责人、中科院地球环境研究所研究员刘禹介绍，科研人员通过研究青藏高原上的中国特有树种“祁连圆柏”现生树的年轮，并与唐朝古墓里出土的“祁连圆柏”的年轮相衔接，以树木年轮宽度作为温度变化的代用指标，成功构建了从公元前484年至公元2000年，共2485年来可以代表我国中东部地区的温度变化曲线。这也是亚洲目前最长的树轮重建温度序列。

通过分析这条树轮重建的温度曲线图，科研人员发现，我国历史上的朝代垮塌几乎都与曲线图上的低温区间相对应，秦朝、三国、唐朝、宋朝（北宋和南宋）、元朝、明朝和清朝的灭亡年代，都是处于过去2485年来平均温度以下或极其寒冷的时期。

树轮重建的温度曲线图还显示，唐朝灭亡的公元907年，相对于其之前和之后的温暖期来说，也是一个低温期。公元1271年至1296年是一段寒冷时期，26年平均气温为1.82摄氏度，这一寒冷区域正对应着我国宋朝灭亡和元朝建立。公元1599年至1702年也是一段漫长的寒冷区域，这104年间的平均温度为1.77摄氏度，这一时期正是我国明朝灭亡、清朝建立。

“虽然在过去两千多年，我国大多数朝代的垮塌与低温区间的对应现象并非一种偶然的巧合，但我们不能就此断言，朝代的兴衰完全就是气候变化造成的。”刘禹在接受新华社记者访时认为，影响历史进程的原因有很多方面，气候只不过是其中的一种。由于封建王朝自身政治上的腐败，加之低温导致的粮食歉收、造成饥饿，最后可能引发农民起义和战争，导致朝代更迭。此外，在寒冷时期，草原牧场向南迁移也会导致北方游牧民族的入侵和南迁。

通过研究，科研人员还发现，目前人们普遍关注的全球气候变暖，有可能并不是历史上最温暖的时期。在过去2485年间，有四个历史时期的温度高于或接近于10年至2000年的平均温度。

其中，公元401年至413年，是过去2485年来气候最温暖的一段时期。公元348年至413这段时期的温度还发生了突变，由极端寒冷迅速攀升到极端温暖，此后又迅速降温。由于这段时期正处于我国东晋时期，因此科研人员将这次温度突变命名为“东晋”。

目前，我国科研人员正在进一步研究“东晋”的发生机制。这对于了解过去气候变化状况，揭示气候变规律，预测未来气候发展趋势具有十分重要意义。

自然环境是人类赖以生存的地球空间。在漫长的人类社会历史时期，自然环境始终处在不断的运动变化之中。自然环境在时间上和空间上的每次重大变化，都给人类社会带来巨大影响。反之，人类的活动，也同样影响、改变着周围的自然环境。了解5000年来全球性气候变化的总趋势，理解全球性气候变化同人类活动存在什么关系？5000年来东亚大陆气候环境如何变化，与中国历史上的重要、社会文化形态之间是否有对应的关系？

二、5000年以来的气候变迁与朝代更替：

据有关资料，从距今1万年开始，冰川大量融化，气候显著转暖。3、4千年以来，中国气候发生过数次转暖、转寒交替变化的波动，殷商时代是全新世暖湿期的最后一个时段，自此以后总的气候趋势是变冷、变干。

公元前3000年至公元前1000年，当时的黄河两岸长满青翠的竹子。这是中国文明史载的第一个温暖期。也是尧舜禹、夏、商和西周时期，是中华民族的文明奠基期。

儒家对夏商周三代赞叹、羡慕不已。著名气象学家竺可桢绘制的历史气温变迁图显示，三代气温高于汉、唐，文明的发展也高于汉唐。

公元前1000年左右至公元前850年气温开始下降。史籍记载，周孝王七年(前903年)，“厉王生，冬大雨雹，牛马死，江、汉俱冻”，农作物受损严重，周朝的经济开始凋敝，国力衰退。

从公元前770年至公元前476年，是中华文明历史的第二个温暖期。据《左传》、《诗经》等古籍记载，那时山东冬季经常无冰，齐鲁地区可一年两熟，并多见竹子、梅树一类的亚热带植物。

公元前476年至公元前100年，从战国初期一直到西汉，挪威雪线显示世界气温迅速下降，这在竺可桢的气候变迁图上有明确记载。

从公元初年至公元600年，气候又变得寒冷，平均温度比现代要低l℃左右。这也是中国历史第二次大分裂期。

王莽天凤三年(公元16年)，“二月乙酉，地震，大雨雪，关东尤甚，深者一丈，竹柏或枯；王莽天凤四年八月，大寒，百官人马有冻死者”。

在接下来的东汉初期，降温开始减弱，但到了公元180年至公元600年间，即东汉后期，寒冷再次加重。汉“灵帝光和六年(183年)冬，大寒，北海、东莱、琅邪井中冰厚尺余”。此次波动为魏晋气候大降温的前奏，自此开始了长达约400年的寒冷气候时期。

这期间，张角创立了太平道，公元184年发动黄巾军起义，导致东汉灭亡，形成了后来的三国两晋南北朝，历时400多年的全国大分裂，经济文化破坏严重，百姓痛苦不堪。

公元600年至1100年，是中华历史的第三个温暖期。唐朝时期的长安，数冬无冰雪，可种梅花与柑桔，柑桔，果实味道与四川的无异。温暖的气候，有利于农业的发展，唐朝国力逐渐强盛。

但公元801年至960年，气候转寒，豫南地区在贞元十八年，“冬十月频雪”；元和八年“东都大寒”。直至五代十国，国家又陷入期。

北宋太宗雍熙二年(公元985年)以后，气候又急遽转寒，江淮一带漫天冰雪的奇寒景象再度出现。长安，洛阳一带在唐朝以后可以种植的柑橘等果树全部冻死，而淮河流域、长江下游和太湖皆结冰，可通车马。

清朝前叶旱灾、水灾严重，是清初三藩之乱的原因之一。清代末叶，政局已经由盛转衰，捻军、太平天国、回民起义等乱象四起，不久后清朝便告灭亡。

中国历史上不定期出现的寒冷和干旱，使土地积温不足，作物生长受损，歉收严重。古代中国一直是农业立国，严重饥荒必然引起，进而影响各朝代的政治、军事、经济、社会文化和物质文明的演变。

第四纪科学与环境地球化学

也去北极的，中国第九次北极科考纪实（五）北被国内涨火两重天2018年7月底，一_北极圈局部地区遭遇罕见高温的消息上了全球热搜。消息称，瑞典北部极圈出现罕见的30摄氏度高温，而西伯利亚北部地区，气温也一度达到32摄氏度。往年同期，这一地区的平均温度只有10摄氏度。这种极端高温天气正说明，北极气候变化呈现更加复杂的趋势。虽然远离祖国，但中国第九次北极科学考察队还是从国内媒体上得知了这一消息。与北极圈局部地区的火热不同，正行进在北冰洋上的考察队，感受到的依然是切肤的寒冷。异常的气候，令队员们更深刻地意识到北极科学考察的必要性。8月1日凌晨4时，楚科奇海气温跌破零摄氏度，正在“雪龙”船后甲板上作业的科考队员甚至被冻出了鼻涕。即使是偶尔到甲板上走走，队员们也是全副武装。北冰洋的风吹过，每个人都会不由自主地裹紧身上的棉衣。自从进入了冰区，“雪龙”船时不时就会发出“哐哐”几声闷响，随之而来的便是一阵剧烈的颠簸，然后继续破冰前行。进入浮冰区以来的这些天，气温维持在零下4摄氏度至0摄氏度之间。从气温和冰情来看，北冰洋考察区域和往年一样，没有明显的异常现象。可见北极圈内的极端天气过程主要发生在北欧地区，并没有对科考队所在的西北冰洋海区带来直接影响。北极是我国冷空气的重要来源地，北极海冰的形成过程调控着东亚冬季风的强弱，是影响我国气候的重要因素。因此，研究北极气候变化不仅是全世界科学家的重要课题，也对预测我国的气候变化、北极航道的开发利用有重要指导意义。北极气候的快速变化是人类共同面对并关注的环境和气候问题。自20世纪90年代以来，我国便开始探索北极，已先后开展了9次北极考察，为研究大气、海冰和海洋的变化提供了数据基础。自2017年中国第八次北极科学考察起，我国首次开始业务化观测的试点工作。 “八北”时布放了两套锚碇潜标，获取了长达一年的海洋环境观测数据，能够在一定程度上支撑我国对北极地区气候和环境快速变化的研究。但是，观测和调查基础仍然薄弱，尚处于起步阶段。北极气候系统复杂多变，仅靠一年时间对一个海区、一两个站点的观测调查还是不够的，也很难达到科研目的。所以，在北极地区开展海洋和气候观测，尤其是进行长时间常态化的调查，既是基础性的工作，也是非常必要的工作。中国第九次北极科学考察进一步拓展了业务化观/监测工作的范畴，首次将业务化观/监测工作与科研项目结合了起来，相互促进，共同服务于北极地区气候与环境变化的研究。想更好地在北极地区开展科学考察，加强国际合作是必须的。此次，考察队便配合莫塞克国际漂流冰站做前期准备工作，提供有价值的观测资料，做出我国在这一中应有的贡献。对于北极气候与环境变化的研究，我国虽已取得一定进展，但还只能算是迈出了第一步。展望未来，若能在北极地区建立起一个优化且完善的长期连续观/监测网，便可以更有针对性地为该地区的气候变化情况把脉问诊，为预测和应对气候变化提供更高水平的科学支撑。来源：百科探秘·海底世界

第二次青藏科考取得标志性成果，对青藏高原的考察有哪意义？

人地关系是人与自然的根本关系。现代的人地关系是在不同自然或文化景观区内自然与人类长期相互作用及相互影响的结果。对人地关系的研究，不仅要考察人地系统的空间结构与地域差异，而且要追溯过去，需要从地质地理和人文文化景观的发生发展过程去寻求其规律和演变趋势。这种研究不应限于有文字记载的历史时期，而应该从人类之初开始，对人类出现以来环境的时空演化过程做深入研究。对此长时间跨度、异常复杂的人地关系演变过程的研究，第四纪研究恰表现出独特的学科专长。

第四纪是地球历史中最新的一个时代，以人类的出现为标志。第四纪科学一般指第四纪地质学，或第四纪环境学，它是“研究260 万年以来地球环境历史变化和人类适应可持续发展的科学”（刘东生，2004），研究包括地球环境的物质基础，即地球本身的结构与运动；地球环境的塑造者，即各种自然营力和“人”；地球环境发展的历史，特别着重局部的和区域的以及从区域到全球的变化和对比等。可见，第四纪科学涵盖了人类诞生以来地球表层所发生的一切，是与生倶来研究人与自然环境问题的科学，它与地质学、地貌学、气候学、古地理学、古生物学、古人类学、考古学和地球化学等联系密切，通过对第四纪以来的多种自然及人文沉（堆）积物、风化物的研究和对比，可对人地关系演变过程作科学深入的探讨。

现代的环境地球化学具有系统的、历史的、自然与人类活动紧密结合的学科特点，以及宏观与微观结合的方法特点。宏观上，在较大时间尺度下，从局部、区域乃至全球环境变化上综合研究多种环境要素的影响；微观上，在各种环境介质的界面处进行元素迁移机理研究。对于揭示地球环境变化的突发和低剂量长效应环境物质的迁移、转化和生态效应，以及辨识环境变异中自然与人为作用的份额具有独特的学科优势。环境地球化学不仅研究地球环境中天然和人为释放的化学元素的分布规律，为开发利用、生态环境保护及人类健康服务，还将当今的环境现象与地球历史的长期演化相结合，将地球环境系统的自然演化与人类活动的环境影响紧密融合，从地球环境的整体性和相互依存性出发，针对区域环境问题，综合研究化学元素在岩石圈、水圈、气圈和生物圈各圈层间相互作用的地球化学关系，揭示自然作用过程中和人类活动干扰下地球环境系统的变化规律（万国江，2002）。

这种现代环境地球化学内涵实质上是“地球系统化学新思想”（张本仁，1992）的外延。地球系统化学观点认为：地球系统物质运动包括无机、有机和生命物质，以及由它们组成的不同层次的层圈和地质体，地球化学系统的观点强调系统性质对其中化学作用特征和元素行为的制约，强调不同形式运动的相互作用，地球层圈相互作用，强调层圈与整个地球化学演化的不可逆性和螺旋式上升发展；各类地质体的化学组成及相应参数是地球物质化动的记录；研究一个区域的地球化学问题时，必须将地学和地质问题剖析为地球化学性质的问题来研究，以层圈相互作用和物质循环为主线，以历史地球化学理论和观点为指导，坚持层圈和地球化学演化的发展论和阶段论，从化学和物理化学观点揭示地质体中的地球化动的记录，形成地球化学研究的构想。

研究第四纪以来，尤其是全新世以来区域环境的地球化学特征，对于正确认识人地系统演变规律，预测未来环境变化，自觉而及时地调整人与自然的关系，构建一个良性循环、最佳的人类生存环境，推动和谐社会的发展，无疑具有理论和实践上的重大意义。在理论上，有助于地球系统过程和短期突发性全球变化等系列基本理论问题的解决；在实践上，可用于开发、环境保护、土地利用和管护等各个领域（夏正楷，19）。

鉴于人类不仅受到来自地球环境变化的冲击，而且人类活动正以前所未有的幅度和速度影响着地球环境，进而影响到人类的生活质量与可持续发展水平，人类社会如何应对全球环境变化的挑战，如何适应未来可能出现的环境变化并有效地利用这种变化的环境，即人类如何合理的管理“地球生命支撑系统”。自20世纪80年代起，国际科学界先后发起并组织实施了一系列全球环境变化（GEC）战略性研究，全球环境变化（GEC）是指由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所造成的一系列陆地、海洋与大气的物理、化学和生物变化。GEC主要进行三方面工作，一是描述和了解控制整个地球系统关键性相互作用的物理、化学和生物过程；二是描述和了解支持生命的独特环境；三是描述和了解出现于地球系统中受人类活动影响的重大全球变化。其中心任务是以几十年至几百年为时间尺度，就对生物圈影响最大、对人类活动最敏感、最易实践和最有可预测性的重大全球变化问题作出回答。可见，GEC研究是第四纪研究的重要内容之一，并因其涉及地球系统的化学过程而在环境地球化学研究中亦具举足轻重的地位。

环境与环境问题

首先是优化生态安全屏障体系，生态文明，促进全球生态保护有很大意义。在冰川的堆积过程中，自然环境变化的信息不断地被封存在冰中，对冰芯进行钻探，获取冰川的年龄、厚度、结构等信息，进而进行冰芯气候记录、冰川变化和融水径流。青藏高原气候与环境变化信息，进而揭示青藏高原气候与降水变化过程，为青藏高原气候与环境变化研究提供数据依据。

其次是对科学教育和文化服务等生态系统服务中具有广泛甚至全球意义。青藏高原是世界屋脊，亚洲水塔。它具有独特的生物多样性，在水保护、水文调节、碳汇和气候调节、青藏高原生态安全屏障呈现出生物多样性丰富、生态系统格局稳定、质量不断提升、生态系统功能逐步完善的特点。

再者对促进青藏高原可持续发展、推动国家生态文明建设具有十分重要的意义。是地球第三极，是我国重要的生态安全屏障和战略储备基地，是中华民族特色文化的重要保护区。开展此项科学考察研究，揭示青藏高原环境变化机制，将为保护世界最后一片净土，建设美丽的青藏高原，让青藏高原各族人民的生活更加幸福和健康作出新的贡献。

要知道提出自然保护区草食性野生动物和放牧牲畜均衡管理措施，实现草原承载能力是科学认可的。通过研究开发生态系统复垦技术体系和实施途径，建立基于草原多功能经营的自然保护区复垦模式，为实现人与自然和谐发展，在原有保护效果的基础上探索新的补偿机制，解决区域发展不平衡、不充分的问题，为青藏高原自然保护区草原管理提供参考模式。

黄河源区第四纪地质研究的过去、现状及问题

(一)环境及其分类

1.环境含义

环境是指以人为中心的周围事物。1989年12月26日公布的《中华人民共和国环境保护法》明确规定:“本法所称环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总和,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。”

2.环境分类

环境可分为天然环境和人工环境两类。

天然环境是直接或间接影响人类生活、生产的生物有机体、无机体(大气、海洋、岩石、水、土壤等)。

人工环境是由于人类活动而形成的各种事物。它包括由人工形成的物质、能量和精神产品,以及人类活动中所形成的人间关系。这种活动正是人类区别于动物之处。如:动植物的培育与驯化、人工森林、绿化草地、住房、城市、交通工具、工厂、场所等。

(二)环境问题及其分类

1.环境问题

环境问题指由于自然和人类活动使环境发生的不利于人类的变化。

2.环境问题分类

环境问题可分为两类。第一类是因工农业生产和人类生活向环境排放过量污染物质而造成环境污染;第二类是人们不合理地开发利用、破坏自然生态,而产生的生态效应。这两类环境问题往往是同时存在,但在局部地区表现上可能以某一类环境问题为主。

目前,国际社会最为关注,同时对人类生产、生活影响较大的几个环境问题有:人口、、生态破坏和环境污染等问题。

(1)水体污染

水是人类和一切生物赖以生存的物质基础,与人类的关系最密切,并且具有经济利用价值。随着世界人口的高速增长以及工农业生产的发展,水的消耗量越来越大,世界用水量每年以3%～5%的速率递增。目前,世界上有43个国家和地区缺水,占全球陆地面积的60%。约有20亿人用水紧张,10亿人得不到良好的饮用水。

除了自然条件影响以外,水体污染破坏了水是造成水危机的重要原因之一。水体污染是指进入水体的有害物质超过了水体的自净能力,使水体的生态平衡遭到破坏。目前全世界每年约有超过4200×108m3的污水排入江河湖海,污染了5500×108m3的淡水,约占全球径流量的14%以上。估计今后30年内,全世界污水量将增加14倍。特别是第三世界国家,污水、废水基本不经处理即排入水体更为严重,造成世界的一些地区有水但严重缺乏可用水的现象。水短缺已成为许多国家经济发展的障碍,成为全世界普遍关注的问题。当前,水正面临着水短缺和用水量持续增长的双重矛盾。正如联合国早在17年所发出的警告:“水不久将成为一项严重的社会危机,石油危机之后的下一个危机是水。”

(2)大气污染

大气是多种气体的混合物,按其组成类型分为恒定、可变和不定组分。大气的恒定成分是指大气中的N2、O2、Ar及微量的Ne、He、Kr、Xe等稀有气体,其中N、O、Ar三种组分共占大气总量(体积)的99.96%。可变组分是大气中的CO2和水蒸气等,这些气体的含量是受地区、季节、气象以及人类生活、生产活动等因素的影响而有所变化的。不定组分是自然界和人类活动两方面产生的。自然界的火山爆发、森林火灾、海啸、地震等暂时性灾害所产生的尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、碳氧化物及恶臭气体等进入大气中,人类社会的活动、交通、工农业生产排放的废气也进入大气中,使得干净的大气中出现组成成分没有的物质或者是一些组分的浓度超过正常的大气含量,对人们的生活、工作、健康、精神状态、设备财产以及生态环境等产生恶劣影响和破坏,称之为大气污染。

大气污染已成为严重的环境问题。据不完全统计,全球大气每年遭受到超过7×108t多种有害物质的污染,在主要的7种有害物的污染中,颗粒物约占15%,SO2约占22%,CO约占40%,NO2约占8%,碳氧化物约占14%,H2S和NH3约占1%。目前大气污染所造成的全球性环境问题,包括温室效应、酸雨、臭氧层破坏等,引起人们的普遍关注。

1)酸雨。酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他方式形成的大气降水(如雨、雾、露、雹等),是一种大气污染现象。由于人为向大气中排放SO2和NO2等酸性物质,使得雨水pH值降低,当pH值低于5.6时,便发生了酸雨。大气中不同的酸性物质所形成的各类酸,都对酸雨的形成起作用,但它们作用的贡献不同,一般说来,对形成酸雨的作用,硫酸占60%～70%,硝酸占30%,盐酸占5%,有机酸占2%。所以,人为排放的SO2和NO2是形成酸雨的两种主要物质。酸雨的危害主要是破坏森林生态系统,改变土壤性质与结构,破坏水生生态系统,腐蚀建筑物和损害人体的呼吸道系统和皮肤。当酸雨降到地面后,导致水质恶化,各种水生动植物都会受到死亡的威胁。植物叶片和根部吸收了大量的酸性物质后,引起枯萎死亡。酸雨进入土壤后,使土壤肥力减弱。人类长期生活在酸雨中,饮用酸性的水质,都会引发呼吸器官、肾病和癌症等一系列疾病。酸雨的危害比较普遍,酸雨问题已不仅被视为区域性环境污染问题,而且有时也被列入全球性环境问题。1998年,中国降水年均pH值低于5.6的城市占统计城市数的52.8%,73.03%的南方城市降水年均pH值低于5.6,降水pH值低于4.5的城市有株洲、益阳、韶关、清远、南昌、鹰潭和长沙等。北方城市中的图们、青岛、西安和铜川降水年均pH值低于5.6。

2)温室效应。由于近地面空气中水蒸气与CO2的增加,加大了对地面长波辐射的吸收,从而导致在地面与大气之间形成一个绝热层,使近地面的热量得以保持,这种造成全球气温升高的现象称为温室效应。能导致温室效应的气体称为温室气体。温室效应分为自然温室效应和人为温室效应。由自然因素导致的温室效应称为自然温室效应,由于人类大量使用化工燃料,工业高度发展,砍伐森林等原因,破坏自然热平衡,而引起气候变暖称人为温室效应。通常温室效应是指后者,又称地球变暖。经研究发现,目前大气中能产生温室效应的气体约有30种,其中CO2对温室效应的贡献大约为66%,CH4为16%,CFCs为12%,由此可见CO2是造成温室效应的最重要的气体。联合国组织的间气候变化专业委员会(IPCC)在1990年气候变化第一次评估报告中指出,过去100多年中,全球平均地面温度上升了0.3～0.6℃。英国对全球2000多个陆地观测站的大约1×108个数据以及6000×104个海洋观测数据的分析结果表明;1981～1990年全球平均气温比100年前的1861～1880年上升了0.48℃。100年来地球上的冰川大部分后退,海平面上升了14～25cm。据预测,到21世纪中叶,世界能源消费的总格局不会发生根本性变化,人类将继续以矿物燃料作为主要能源,而且对能源的需求还将增加。据推测,21世纪中叶全球人口将达90亿左右,大气中CO2的体积分数将在560×10-6以上,地球温度将以每10年增加0.3℃的速度上升,全球平均海平面每10年将升高6cm。在世界范围内影响区域可达500×104km2,占全球土地面积3%,将使10亿人的生存受到威胁。

3)臭氧层空洞。臭氧(O3)是空气中的痕量气体组分。据估计,若将自地球表面至60km高处的所有臭氧皆集中在地球表面上,也仅有3mm厚,总质量为30×108t左右。空气中的臭氧主要集中在平流层中,并形成臭氧层,其距地面20～30km。臭氧层在保护生态环境方面起着十分重要的作用。它具有强烈吸收紫外线的功能,是太阳辐射的一种过滤器。臭氧对紫外线的总吸收率为70%～90%。所以臭氧可保护地球上所有的生物与人类免遭紫外线的伤害。由于人类活动使臭氧层遭到破坏而变薄使臭氧层损耗,即所谓“臭氧层空洞”。20世纪70年代初,美国环境科学家最先观察到臭氧层受损。1985年,英国科学家证实南极上空的臭氧层出现“空洞”,即臭氧层被破坏,变得稀薄。到1994年,南极上空的臭氧层破坏面积已经达2400×104km2。南极上空的臭氧层是在20亿年里形成的,可是在20世纪一个世纪里就被破坏了60%;北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄;欧洲和北美洲的臭氧层平均减少了10%～15%;西伯利亚减少35%。臭氧层破坏造成的严重后果有:①危害人体健康,使晒斑、角膜炎、皮肤癌、免疫系统等疾病增加。据UNEP1986年报道,若臭氧总量减少1%,皮肤癌变率将增加4%,扁平细胞癌变率增加6%,白内障患者增加0.2%～0.6%。②破坏生态系统、影响植物光合作用,导致农作物减产。紫外线还导致某些生物物种突变,实验表明,人工照射280～320nm紫外线后使200种植物中的2/3受损。若空气中臭氧减少10%,将使许多水生生物变畸率增加18%,浮游植物光合作用减少5%。③过量紫外线照射,将使塑料、高分子材料容易老化和分解。

(3)土壤污染

土壤污染是指人们在生产和生活中产生的废弃物进入土壤,当其数量超过土壤的自净能力时,土壤即受到了污染,从而影响植物的正常生长和发育,以致造成有害物质在植物体内的积累,使作物的产量和质量下降,最终影响人体健康。利用工业废水和城市污水进行灌溉,堆放废渣和固体废物,施用大量化肥和农药,都有可能使土壤遭到污染。

(4)生态环境恶化

全球性的生态环境恶化问题,从广义讲,包括人口、粮食、的矛盾;从环境角度看主要包括森林减少、土地退化、水土流失、沙漠化、物种消失等多个方面。

土地退化是当代最为严重的生态环境问题之一,它正在削弱人类赖以生存和发展的基础。土地退化的根本原因在于人口增长、农业生产规模扩大和强度增加、过度放牧以及人为破坏植被,从而导致水土流失、沙漠化、土地贫瘠化和土地盐碱化。

水土流失是当今世界上一个普遍存在的生态环境问题。据最新估计,全世界现有水土流失面积2500×104km2,占全球陆地面积的16.8%,每年流失高达257×108t,高出世界土壤再造速度数倍。全世界每年损失土地600×104～700×104km2,受土壤侵蚀影响的人口80%在发展中国家。

土地沙漠化是指非沙漠地区出现的风沙活动、沙丘起伏为主要标志的沙漠景观的环境退化过程。目前全球有36×108hm2干旱土地受到沙漠化的直接危害,占全球干旱土地的70%。沙漠化的扩展使可利用的土地面积缩小,土地产出减少,降低了养育人口的能力。中国荒漠化也很严重,全国约1.7亿人口受到荒漠化的危害和威胁,每年因荒漠化造成的经济损失约20亿～30亿美元。

生物物种消失是全球普遍关注的重大生态环境问题。物种濒危和灭绝一直呈发展趋势,而且越到近代,物种灭绝的速度越快。据粗略估计,从公元前8000年至15年,哺乳动物和鸟类的平均灭绝速率大约增加了1000倍。生物学家警告说,如果森林砍伐、沙漠化及湿地等的破坏按目前的速度继续下去,那么到2025年将会有100万种生物物种从地球上永远消失。

(三)环境科学

随着环境问题的出现,人们开始关注环境问题,环境科学是以“人类和环境”这对矛盾体为研究对象的科学,环境科学是一个多学科到跨学科的庞大体系组成的一门边缘学科。它的主要任务是:揭示人类活动同自然生态之间的对立统一关系;探索全球范围内环境演化的规律;探索环境变化对人类生存的影响;研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。

在现阶段,环境科学主要是运用自然科学和社会科学的有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题,形成与其有关的学科相互渗透、交叉的许多分支学科。

属于自然科学方面的有:环境工程学、环境地学、环境生物学、环境化学、环境物理、环境数学、环境水利学、环境系统工程、环境医学等。

属于社会科学方面的有:环境社会学、环境经济学、环境法学、环境管理学等。

环境工程学是指运用工程技术的原理和方法,防治环境污染,合理利用自然,保护和改善环境质量。主要研究内容有大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物的处理和化、噪声控制等,同时研究环境污染综合防治,运用系统分析和系统工程的方法,从区域环境的整体上寻求解决环境问题的最佳方案。地勘钻探环境工程属于环境工程的一个分支。

谈建筑设计与微气候的改善？

在中华人民共和国成立之前，尽管有些高僧、专使和近代国外探险家等对黄河源区进行过考察（玛多县志编委会，2001），但他们主要涉及政治、文化、军事等方面的调查以及探险活动，而对黄河源区的第四纪地质和环境调查研究则始于中华人民共和国成立之后。1952年，在中央有关部门（黄河水利委员会）的指示下，组织了一个黄河河源勘查队，对黄河源区进行了多方面的考察研究（青海省地方志编纂委员会，2000），主要涉及水文、动植物、地貌、文化、宗教等，这为后来的黄河源区考察研究奠定了一定的基础。后来，于18年青海省和省军区联合多部门专家组成考察探险队，对黄河源的“两湖”（鄂陵湖和扎陵湖）及源区进行大规模的考察，较为详细地调查了该区的水文、地貌、动植物以及提出了源头河流（卡日曲）（青海省地方志编纂委员会，2000）。

上述工作主要集中在自然地理和人文地理方面的调查，而在第四纪地质和生态环境研究方面还是比较粗浅，但为后来的第四纪地质工作奠定了基础。该区的第四纪地质和生态环境研究主要是从20世纪80年代开始。王天祯（1989）根据测年、孢粉、地貌等资料，将黄河源区的第四纪地层划分为下更新统、中更新统、上更新统和全新统。边纯玉等（1990）总结了黄河源区的冻土地貌的类型，并讨论了它们的形成条件。王绍令等（1990、1992）报道了在鄂陵湖北岸第四纪沉积物中发现了形成于末次冰期的埋藏冰，并将下更新统划分为上、下两部分。青海省区调队和水文地质队在开展黄河源区的1：20万地质和矿产调查以及公路勘查过程中，对黄河源区的第四纪地质、地貌、古冰川活动等进行研究（青海省区域地质调查综合大队，1986，1992，1993；青海省第二区域地质调查大队，1994），如沉积物成因类型和时代的划分和对比，它们的分布范围和规律的研究，第四纪冰川活动的研究等。由于受当时条件所限，尽管他们的工作有待深入，但对后来的第四纪研究是一个良好的开端。

1989年以来，兰州大学地理系的部分师生对黄河源区的古冰川及冰川地貌进行过多次考察和研究，并提出黄河源区有冰盖存在（周尚哲等，1991，1994），并认为巴颜喀拉山地区在更新世期间曾发生过4次（从早到晚分别为黄河冰期、野马滩冰期、尕拉拉错冰阶、巴颜喀拉山冰阶，后两个阶段属末次冰期）规模不同的冰川作用（周尚哲，1995）。末次冰期晚期冰川只发育在巴颜喀拉山主脊附近，早期扩展到山麓地带。根据在巴颜喀拉山南的清水河和北部的野马滩保存着大量的冰碛与漂砾，推测倒数第二次冰期为大型冰帽或小冰盖，倒数第三次冰期时，冰川规模最大，面积达80000km2（周尚哲，1995）。

郑本兴等（1996）对黄河源区的冰碛物和冰川地貌研究认为，该区在第四纪至少存在3次明显的冰川作用，并根据古冰斗、终碛垄、冰碛湖等地貌，推测末次冰期古冰斗底部高约4800m，比现代雪线低约400m。倒数第二次冰期，在巴颜喀拉山北面的宽大冰川槽谷下切入山顶夷平面——查拉坪高冰碛平台150～200m，这次冰期雪线海拔约4600m，比末次冰期低200m。倒数第三次冰期的冰川漂砾广泛分布于巴颜喀拉山中段山顶夷平面上和山麓，漂砾多为风化很严重的花岗岩、花岗闪长岩，并认为在倒数第三次冰期，形成以布青山、阿尼玛卿山、巴颜喀拉山等高山为中心的大型冰帽，南北距离约105km。对于在倒数第三次冰期，冰川活动达到最大范围这一点上，周尚哲等和郑本兴等的观点是相同的，所不同的是对末次冰期的冰阶划分上。

在黄河的上游地区，河流的弯曲形态极不平常，引起地质及地理学家的关注，认为可能存在河流的袭夺。王云飞等（1995）在对若尔盖RH孔古湖沉积中心附近的连续沉积物研究结果表明，在38～35ka BP黄河的溯源侵蚀作用袭夺了若尔盖古湖，使黄河增长。杨达源等（1996）对黄河上游地区的贵德盆地和共和盆地中的阶地研究发现，往上游方向阶地级数是递减的，根据测年认为龙羊峡切开的时间为60ka BP，而其上游的唐乃亥峡于20ka BP贯通。黄河源区的多石峡的切开时间可能更晚。李长安等人（1998、1999）对东昆仑地区的地貌和沉积盆地研究认为，在晚第四纪黄河上游地区发生过较大的水系调整，大约150ka BP前后，柴达木盆地的加鲁河、诺木洪河、格尔木河等的溯源侵蚀强烈，切过布尔汗布达山，袭夺了近东西向的大河。全新世以来，随着东昆仑的隆升，加鲁河上游的强烈溯源侵蚀使布青山分水岭向南推移了6～10km。

在20世纪90年代后期到21世纪初，除对地貌演变进行一些研究外，对第四纪环境变迁也做了些工作。张玉芳等（1995、1999）依据一个钻孔的资料，研究了黄河源区全新世的植被特点和气候特征。于庆文等（1999）依据孢粉资料恢复了托索湖地区的晚第四纪的植被类型和古气候特征。程捷等（2001a、b、c，2002b，2003）对黄河源区的冻土地貌、第四纪地层、古气候做了研究，尤其对玛多县附近的一个浅井剖面研究较为详细，根据孢粉、粘土矿物、有机碳等资料恢复了黄河源区全新世的植被面貌和古气候特征，并指出在大暖期黄河源区的气温比现今高2～3℃，而且在大暖期期间发生了一次快速降温，降温幅度达6～7℃（Cheng et al.，2005；程捷等，2006），这是前人没有提到过的。

黄河源区的生态环境变化是从20世纪90年代的后期才引起人们的注意，中国科学院、青海省国土厅、兰州大学、中国地质大学（北京）等单位对该区进行了一些研究（康维新，1998；李来兴等，1998；魏振铎，1998；叶春梅，1998；李万寿等，2000；沈渭寿等，2000；郑新民，2000；王根绪等，2000，2001；程捷等，2001b，2001c；沙占江等，2001；庄永成等，2001），并认为该区的生态环境、土地沙化和水土流失有加重的趋势，如土地沙化面积增加、草场退化、保水能力下降、地下水位下降，等等。现将黄河源区的第四纪地质、地貌和生态环境研究历史总结在表1-3中。

表1-3 黄河源区第四纪地质及环境研究历史　Table1-3 Showing the history of Quaternary geological and environmental researches in the source area of the Yellow River

续表

实际上，尽管有不少人在黄河源区做过工作，但与其他地区相比，黄河源区的第四纪地质和古环境研究还非常薄弱，很多问题有待深入研究，需要做大量的工作。该区第四纪地质和古环境研究目前存在的主要问题有以下几个方面。

1）第四纪地层的层序还不完全清楚，缺少测年数据，因此目前还没有建立一个比较确切的第四纪地层系统。这无疑影响了该区第四纪地质研究的深入，也为第四纪的生态环境研究带来一定的困难。

2）对于该区第四纪冰期的划分还存在不同的意见，对倒数第二、三次冰期的确定意见还比较一致，主要的分歧是晚更新世的冰期划分，划分为一期还是两期。在欧洲地区，有些人认为末次冰期是从115ka BP或120ka BP开始的（即末次冰期从MIS5 d到MIS2），包括雨木冰期和里斯-雨木间冰期的后半部分，把末次冰期分为早雨木冰期（117～62ka BP）或早魏克塞尔冰期和晚雨木冰期（42～13ka BP）或晚魏克塞尔冰期（Zubakov et al.，1990），而末次间冰期（艾姆间冰期，Eamian或Eemian）只限制在MIS5e（Riser，2002），这与我们通常说的末次冰期从75ka BP开始是不同的。如果在黄河源区倒数第一次冰期划分两期的话，那么末次冰期的时间就比较长，这就与欧洲相似。

3）黄河源区在第四纪是否被青藏高原“大冰盖”所覆盖，这涉及到：一是在青藏高原是否存在过大冰盖；二是如果存在过大冰盖，那么是在什么时期形成的；三是黄河源区存在过局部冰盖，而青藏高原没有统一的大冰盖。王明业等（1965）、M.Kuhle（1987，1988，1991）、韩同林（1991）、Gupta等（1992）、徐道明等（1995）都认为在青藏高原发育过大冰盖，时间在末次冰期，但施雅风等（1994，1996，19）、郑本兴等（1996）、周尚哲等（2001）不赞成这种观点，认为在晚更新世，青藏高原只能满足形成山岳冰川的水汽条件。如果青藏高原存在大冰盖，也只有可能在中更新世早期（施雅风等，2000）。刘东生等（1999）利用计算机模型，模拟了青藏高原的冰盖情况，认为青藏高原是有可能存在冰盖的。看来这个问题比较复杂，这涉及到古冰川确定遗迹的鉴定上以及它们的指示意义上。

4）黄河源区的第四纪生态环境变迁研究非常薄弱，除对全新世有少量的研究外（张玉芳等，1999；于庆文等，1999；程捷等，2002），更新世的研究几乎是空白。要研究更新世的气候和生态环境变迁，首先要有良好的地层剖面。由于黄河源区地势平缓，相对高差小，第四系露头不好，这也是造成这方面研究薄弱的一个原因。因此需要实施钻孔，才能获得理想的第四纪地层剖面，对更新世的古气候和环境研究才有可能。

5）黄河源区的第四纪气候前人做了些工作（王绍令等，1992；周尚哲等，1994，1995；方晓敏等，1998；程捷等，2002b，2003），但由于缺少连续完整的第四纪地层剖面，这些研究只涉及到个别时段，在时间上是不连续的，很难连接形成一个能反映黄河源区第四纪气候的完整体系。

6）黄河源区两湖（鄂陵湖和扎陵湖）的形成时间和大湖期问题。鄂陵湖和扎陵湖是黄河源区最大的两个湖泊，它们何时形成？与黄河源区早期湖泊的关系如何？它们又是怎样形成？这些问题都有待解决。青藏高原在晚更新世晚期存在湖泊扩张时期（李炳元，2000；朱大刚等，2004），黄河源区是否也是如此？如果是，那么湖泊有几次扩张，在全新世是否有过大湖时期？等等。这些是众多科学家关注的问题。

7）黄河源区近期的生态环境研究还非常薄弱，只有少量的文章涉及（王根绪等，2000；程捷等，2001b，2001c；沙占江等，2001；庄永成等，2001），但深度远不够。该区生态环境恶化的原因、速度、趋势等还需要做更多的细致工作，只有把这些问题弄清楚了，才有可能预测未来生态环境变化的趋势，才能提出科学的防治措施和解决当地生态环境保护与社会发展矛盾的途径。

上述众多的问题或几个问题的解决无疑使黄河源区的第四纪地质和环境研究向前迈进一大步，对研究青藏高原的隆升及其环境效应、我国季风的演化、第一级阶梯与第二级阶梯之间的地貌演化、青藏高原的冰川发育历史和黄河源区的生态环境保护都具有重要的意义。但这些问题有的前人有所涉及，也进行了一些研究，不过尚未解决，而有些问题就涉及得很少，疑点很多，需要做更多的详细工作。本书就是对上述某些问题的进行了研究，提供了一些新资料，也获得了一些新认识。

史料研究与全新世气候环境

微气候，是由于自然或人为因素影响而产生的不同于周边气候大环境的小范围内气候环境，通过对地形、水体、植物以及构筑物等的设计布局，可以营造舒适宜居的气候环境，减少人们对于暖、降温等电器设备的依赖，从而获得节能减排的生态效益。

一、项目背景

“生态效益的战略设计”是由美国生态建筑师威廉?麦唐纳（WilliamMcDonough）与其合作伙伴共同完成的一个对美国加州大学戴维斯分校新校区进行规划设计的项目，旨在为近7000名新生、教职工营造生态舒适的生活环境，荣获了2004年ASLA专业奖项。在2001年美国加州能源危机的背景下，如何节约能源成为该项目的规划重点。依据美国部分城市年平均太阳辐射量的统计数值比较（如华盛顿州的西雅图3.67kWh/m2?d，阿拉斯加州的费尔班克斯3.99kWh/m2?d），设计者认为戴维斯市（5.10kWh/m2?d）具有优越的太阳能，因而将太阳能光伏系统的利用纳入了项目的规划设计当中。

二、项目规划

1.建筑规划

（1）建筑方向的规划规划的建筑朝向向东偏转10度（图1中网格表示），既可保证南面的光、满足冬季时住户对于光照的需求，也可减少夏季时建筑对午后太阳热量的吸收，缓减室温的浮动。此外，夏季时午后的风从南部和西南部穿过此区域，可为其提供自然降温的机会，冬季时当风从南面吹进时由于西北面建筑墙体的阻隔而被分散减弱（图1中波浪线表示）。流过该区域的水流则引向较为荫蔽的北部、东北部，通过蒸发降温来弥补风力的不足，同时也可避免水体的过度蒸发。（2）建筑高度的规划规划区域内的建筑物高度由冬季的日照决定，应保证冬季时建筑的阴影不能将街道完全覆盖。夏季，建筑的南部和西部太阳辐射强，此区域可通过使用特殊的建筑材料来缓减室内温度的波动，并适当配植一些落叶类树木，为建筑提供荫蔽；由建筑群围合成的大尺度庭院可以捕捉风漩涡（图2中环状表示），庭院内精心配植的植物则用以疏导微风。（3）建筑空间的扩展通过精心设计，维持并提升户外空间微气候的舒适度，可刺激环境的使用，增加人们的户外停留时间，从而减少建筑的使用能耗。如图3所示，建筑的屋顶空间和垂直空间都可以通过优化形成可用的私人或公共户外空间，而通过设置地下停车场则可进一步扩展户外空间的面积；在建筑内部形成开放空间，不仅可以改善建筑的光照和通风条件，也可为住户提供较为舒适的休憩空间。

2.建筑单体设计

设计者理想中的建筑单体如图4所示。材料上：在建筑南部安装大型窗户增加光；建筑内部使用能吸收且缓慢释放太阳热力的建筑材料以收集太阳能；建筑顶部种植草皮形成绿色屋顶。设备上：将太阳能光伏板应用到露天车库中，在收集利用太阳能的同时也起到一定的遮蔽作用；使用太阳能热水器，减少能源消耗；建筑内部使用地面辐射供暖，创造温度适宜的室内空间。装置上：在南向窗户上部设置可移动遮阳板，满足不同季节、不同时间段对太阳光照的不同需求；建筑顶部设置推拉式通风机增加空气流动。此外，在建筑南侧还应合理配植一些落叶树种，满足住户夏季遮阴、冬季光的需求。

3.生态措施

图5为建筑规划中涉及的生态性措施，除了前文中提过的在建筑顶部使用太阳能光伏发电板、种植草皮之外，设计者还提出在建筑组团内使用透水铺装，并设置含有废弃物处理系统的植草池、应用先进节水技术的植被洼地等来加强场地对雨水的控制。而植物配植方面则要求选用适应性强、便于管理的乡土树种，这也是时下生态园林中重点强调的问题。

三、项目用的节能措施

1.暖措施

（1）地热系统不同于空气温度会随着季节呈现明显的波动，地下温度是相对恒定的。夏季，建筑物释放的热量由循环管线吸收后转移到大地；冬季，循环管线从大地吸收热量再将其转移到地板上、建筑物上供人暖。地热系统的设计通常可以满足一个建筑物全部的冷却需求，以及80%～100%供暖需求，大幅削减对于HVAC（室内或车内负责暖气、通风及空气调节的系统或相关设备）的能耗，高效节能；且不易造成污浊空气对流，可维持室内空气的洁净，是最舒适健康的供暖方式。但是，由于戴维斯寒冷季节的时间较长，地热系统的“加热”很可能延伸至周边环境，从而降低系统的有效性直至冬季结束，故而在应用过程中需注意缓解这一问题。（2）热泵通过使用可再生热源（如地热），热泵可以为诸多应用提供最节能的加热和冷却策略。其具有良好的转化率，可减少能源消耗以及二氧化碳等污染气体的排放量。但是由于热泵的性能高度依赖于热源的性质，在热源不稳定的情况下还需其他设备，且造价较为昂贵，故而在实际应用中需根据配电网的能力进行选择，最好使热源靠近热负荷（如学生宿舍）以降低输配电成本，达到最佳的使用效率。

2.降温措施

（1）植物降温绿色植物不仅可以在夏季形成凉爽舒适的视觉景观，还具有提供遮阳、改善空气质量、缓解夏季最高温度等降温作用。在该项目中，设计者主要从地面绿化和屋顶绿化两个方面进行了阐述分析。就地面绿化来说，研究模拟在加利福尼亚州的萨克拉门托增加30%（每家3棵）的地面树木覆盖率，结果显示全年用于降温的能源节省了约30%。就屋顶绿化而言，夏季的空气温度可使砂石屋顶的表面温度升高到140℃～175℃，而同等条件下绿色屋顶的温度不会超过77℃，这将大大减少制冷能源的消耗；此外，传统的屋顶结构经过20年便会开始退化，而绿色屋顶通过减小日温度和年温度的浮动，可将退化减慢至35年，在延长房屋使用寿命的同时降低维修和更换成本。当然，植物降温也具有一定的局限性，例如对于树木的维护有一定的技术与费用需求；另外，树木的生长需要阳光，这对太阳能光伏电板等的使用也具有一定限制。（2）通风降温通风的方式可分为自然通风和机械装置（如风扇）通风。自然通风是由空间内部和外部之间的温度差，或建筑物两侧的压力差驱动产生的。为了促进交叉通风，一个建筑物相对的两侧应设有通风孔或可活动的窗户，且需避免在两者之间设置大型障碍物（如墙壁）；在多单元建筑群中的某个住宅单位往往只有一个面可与外部连通，这种情况下在建筑顶部设“空中通风道”也可促进内部空间的空气流通（图6）。调查显示，在一户人家全年的能源消耗中，使用风扇等电器设备为室内空间通风所产生的能耗占显著比例。在该项目中建议不使用或只在夏季最热和冬季最冷时期使用电器设备，其余时间则通过推拉式通风机（以风力为动力）进行自然通风，尽量将对于电器设备的使用时间最小化。需要注意的是，在戴维斯，夏季的夜间温度通常白天低很多，夜间冷却的时间应加以控制，避免过度冷却而造成的对于取暖设备的使用，从而导致额外的能源消耗。

3.废水与雨水处理措施

项目中主要用人工湿地来对废水与雨水进行处理与利用，并提出了4个基本应用：一是浅层沼泽系统，以相当大的流域面积为基础（通常超过1.67ha），需要相当大的空间、稳定的基流或地下水供应以供养新植的湿地植物；二是池塘湿地系统，包括一个池塘区域和一个浅层沼泽区域，其中池塘可以减缓流入的径流流速，汇集沉积物并去除污染物（此系统需要的空间较小，并被认为是最稳定的系统）；三是延长滞留的湿地，具有临时径流调蓄功能，可缩小湿地占用的空间；四是袖珍湿地，适用于不具有稳定基流来源、水位波动频繁的较小型场地，最适合干旱的条件（不易监测，相比其他的系统不稳定）。考虑到戴维斯的年降雨量较低，以及卫生和气味等问题，湿地建议选址在具有废水处理系统的场地。

四、我国的应用现状与启示

环境污染带来的气候恶化使得人们过分依赖于电器设备来获得适宜的室内气候环境，从而造成大量的能源消耗甚至污染气体的排放，继而加重气候的恶化，形成严重的恶性循环。作为我国国民经济的支柱产业之一，建筑业的节能减排已引起了国内众多学者的关注与研究，“生态效益的战略设计”项目中提出的生态理念与运用的生态措施在国内已有不同程度的应用与发展。

1.太阳能光伏

建筑能耗主要由建筑的建造能耗与使用能耗两部分产生。现代城市中，建筑能耗在人类活动所有能耗中占据相当大的比重，其中又以建筑使用过程中消耗的电能为最。太能光伏发电系统可以将清洁可再生的太阳能直接转换为电能，在一定程度上减少建筑的电能消耗，目前在国内已有一些将其应用到建筑中的案例。由东南大学建筑学院、东南大学建筑设计研究院与瑞典工学院产业生态系联合设计的中国普天信息产业上海工业园智能生态办公楼，其在建筑顶面安装有10kW实验性太阳能光伏电池，可产生占建筑总用电量4%的电能，主要用于建筑外立面的照明与EPS系统充电。但是由于成本等问题，太阳能光伏建筑在国内的应用尚处于探索阶段，今后的发展还需依赖于技术的完善与的扶持。

2.绿色屋顶

相较于太阳能光伏发电系统，绿色屋顶在我国的应用则更为普及。随着社会的发展与科技的进步，如今的绿色屋顶已不仅仅局限于在建筑顶面铺设草皮那么简单，可以种植各类花木、安置小品设施营造舒适宜人的“空中花园”，也可以栽培各种蔬菜形成具有农家趣味的“空中农场”或是作为教育基地，对于建筑顶面的利用可以说是到了极致。被世界屋顶绿化协会授予“世界屋顶绿化科研教学示范基地”称号的南京紫东国际创意园，其园区内所有建筑的顶面均规划建设为屋顶花园或空中农场，实现100%屋顶绿化，对于空中农场中种植的蔬菜均不使用农药、化肥，产出的有机蔬菜供应园区食堂。在相关政策、规范的推动下，屋顶花园的建设在我国北京、广州、上海等大型城市已初具规模，中小型城市还需的积极宣传与引导。

3.人工湿地

人工湿地这一新型污水处理措施虽然在我国的起步较晚，但发展迅速，不论是理论方面还是实践方面均取得了一定成果。在2006年沈阳世界园艺博览会的环保园，2008年为迎接北京奥运会而建的北京奥林匹克森林公园以及2010年上海世博园的后滩公园等三个举办大型国际盛会的园区中都有人工湿地污水处理技术的应用。其中，北京奥林匹克森林公园更是国内第一个全面以中水供给园内水系及主要景观用水的大型城市公园。位于其南园的人工湿地园总面积为41500m2，湿地氧化塘面积为30500m2，用中国科学院水生生物研究所自主研发的“复合垂直流人工湿地”专利技术，每天可处理来自清河污水处理厂的2600m3再生水和来自公园主湖的20000m3循环水，并种植了香蒲、水葱、芦苇、千屈菜、菖蒲等10余种水生植物，在净化水质的同时也营造了良好的景观环境。需要指出的是，人工湿地虽然具有诸多效益，但并不能完全代替天然湿地，我们在大力研究与发展的同时更应该顺应自然规律，积极保护地球的“天然之肾”。

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河南世纪考古发现与古气候环境

7.8.4.1 重大历史与全新世气候环境

刘东生、丁梦麟等依据史书记载“阪泉之战”、“涿鹿之战”、“禹伐三苗”等资料，对全新世气候的变化进行了研究。

（1）“阪泉之战”、“涿鹿之战”与全新世气候环境的变化

上述全新世中期的暖期气候环境，尤其是期间鼎盛的大暖期气候环境，大气降水量增加、冰川大幅消融、海平面上升。据N.Morner（16）研究结果，全新世中期其鼎盛时期，全球海平面比现在高出约2m，中国东部滨海平原普遍遭受海侵，称之为黄骅海侵。天津、黄骅、利津等均被淹没，渤海湾一带海侵达天津以西乃至白洋淀西一带，东部平原成为一片泽国。

这时期生活在东部平原的黄帝、蚩尤帝等各部落，正面临着洪水的劫难，生存环境变得严重恶化，迫使他们的族民须向西方的黄土高原迁徙，或是就地向山林、高地转移才能安然生存。

古史传说的“阪泉之战”与“涿鹿之战”史书多有记载，史学界也比较认定，“阪泉之战”在前，“涿鹿之战”在后，这是五帝之始一系列征战中的两次最为著名的战役，位于河北西北部的涿鹿、怀来一带。

“阪泉之战”，系黄帝与炎帝一战，黄帝由东部平原即一级阶梯向西迁徙，进入黄土高原即二级阶梯，与生活在那里的炎帝部落进行的一次大规模的战争，并形成了黄土高原各部落联盟的雏形。

在北方，原本生活在滨海地带的东夷族，由其首领蚩尤率领族民也由一级阶梯向二级阶梯的黄土高原开始大规模的迁徙，与炎、黄二帝在河北涿鹿一带展开了殊死的“涿鹿之战”，以蚩尤被擒杀，而被融合。

苗族亦以蚩尤为始祖，古歌中记述，从前的“五支奶”、六支祖都“居住在东方，挨近在海边，天水相连接”。后来“经历万般苦，迁徙到西方”。

东夷族、苗族长期定居生活在东方，即东部平原一级阶梯，原本生产力水平胜过黄土高原华夏氏族一筹，向西进入黄土高原，从一级阶梯向二级阶梯——黄土高原的迁徙，付出如此惨重的代价，一定有着关乎族民生存的根本性原因。从第四纪气候环境的波动变化研究的结果来看，刘东生、丁梦麟等认为，这个根本性的原因很有可能就是全新世中期的暖期气候环境，尤其是鼎盛的大暖期气候环境使得气温升高、降雨增加、冰川消融、海平面上升造成大范围灾难性水害所致。

安芷生等（1990）在《最近2万年来中国古环境变迁的基本特征》一文中也提出全新世距今9～5ka为温暖多雨期。施雅风等（1992）在《中国全新世大暖期气候与环境的基本特征》一文中，也指出中国全新世距今8.5～3ka为大暖期气候，其中距今7.2～6ka为稳定的暖湿鼎盛期阶段。

近年来，在湖南澧县彭头山和河南平原西部舞阳发现的距今9～8ka的稻作遗存都突然中断消失，直到距今5～4ka才又重新再现，不失为佐证。

（2）“禹伐三苗”与全新世气候环境的变化

当全新世晚期，距今约4ka前后寒冷气候开始来临，海平面逐渐后退，这可由后退过程中有4次停顿遗留下4道贝壳堤得到佐证。这时候上述情况发生截然相反的变化，中国古文明则由二级阶梯——黄土高原，转回向一级阶梯的东部平原区迅猛扩展，导致“禹伐三苗”战争的爆发（刘东生，丁梦麟，等，2004）。

三苗族的原住地，一般根据史载“昔者三苗之居，左彭蠡之波，右有洞庭之水，文山在其南，而衡山在其北”，解释为在长江中游江汉平原一带，是以衡山认作南岳衡山（今湖南衡山县北），这可以说是狭义的三苗族所在地（谭其骧，1998）。

广义的三苗族居地，是以衡山但不是指南岳衡山，而是指古有衡山之称的河南平原地区的西部伏牛山、外方山。即三苗族的活动范围，由江汉平原向西北伸延至河南南部及西部的南阳盆地和嵩山地区，并进入秦岭东南丹水-汉江流域，使原本仰韶文化吸收了长江中游屈家岭文化，这方面得到了考古学文化的证实（李学勤，王宇信，等，19；李学勤，江林昌，2001）。

这就表明狭义的三苗居地——江汉平原地带，是其祖居地；广义的三苗活动范围，则向西北方延伸达到黄土高原东南部，应该是在仰韶文化晚期受全新世大暖期洪水灾害时向西北方、向黄土高原二级阶梯迁徙留居的地区。

“禹伐三苗”就是由黄土高原南下直插三苗的心脏——江汉平原，灭三苗国，并进而巡狩长江下游直至会稽的一场长时期大规模的战争。

尧舜禹时期都有伐三苗的战争，其三苗族的活动区在黄土高原的东南边缘，即河南嵩山周边地带，与鲧禹的封地嵩山之北伊洛河一带相交接，并始终未能融合。在帝尧时曾有丹水之战，并追击迫使其一支向西一直逃亡到敦煌一带，史称“窜（迁）三苗于三危”，“黑水之北，有人有翼，名曰苗民”（刘东生，丁梦麟，2004）。

尧舜时，三苗族开始受到来自黄土高原华夏族的追击，渐渐南迁，到禹伐三苗则是直逼江汉平原，被华夏族融合。

从伊洛河流域、中岳嵩山周围，南下淅川河、湍河、唐河、向河流域，由南阳盆地，逐汉水南下，直到长江之滨，散布在广阔地域上的座座废弃遗址，显示出河南龙山文化取代长江中游石家河文化的景象，犹如古道上的驿站，既标识出禹伐三苗的进军方向（李学勤，江林昌，2001），也标志着华夏族由黄土高原二级阶梯向东部平原一级阶梯战略性迁徙的胜利。以湖北天门石家河城址为代表的石家河文化，是迄今所知龙山时期规模最大的城址，面积达100多万平方米，一般认为此即三苗或三苗国之都，不仅很大的城垣内大面积建筑废弃，而且从长江中游屈家岭文化继承下来的与中原龙山文化有异的特征消失，呈现出中原龙山文化对石家河文化的取代，这一考古文化的巨变正是“禹伐三苗”历史的真实写照（刘东生，丁梦麟，等，2004）。

“帝禹东巡狩，至于会稽而崩”，则是禹乘伐三苗胜利的战功，进而展开对长江下游地区东夷或九夷族的一次和平方式的大融合，标志由二级阶梯黄土高原向东部平原一级阶梯第一次大转移的开始（刘东生，丁梦麟，等，2004）。

“禹伐三苗”的年代，根据新近“夏商周断代工程”的综合研究资料，夏王朝由禹启父子所建立，夏代开始年代为公元前2071年，是禹在位的20a后（禹在位共45a，即从禹在位中期算起）。则“禹伐三苗”应从公元前2071年再加上35a，当为公元前2106年（李学勤，江林昌，2001）。其时，正值距今4ka前后的一次寒冷时期。而这时期，东部平原一级阶梯相对西部黄土高原二级阶梯地区的人类生存环境要好一些。因此，爆发“禹伐三苗”的战争也就在所难免了。

第四纪气候环境演变研究表明，当全新世大暖期过后，于距今4ka前后有一次新的降温，并具有全球性特征（吴文祥等，2001；许靖华，1988）。这次降温和干旱是世界上许多地区全新世人类演化史上的重要转折点，也是导致古埃及、两河流域和印度河流域等地区世界古文明衰落的主要原因。在中国，这次降温导致中原周围地区五大新石器文化的衰落和终结，加速和促进中原地区以夏朝文明建立为标志的华夏文明的诞生（吴文祥，等，2001）。

古史传说的“大禹治水”之所以取得成功，恐与这次全球性降温和干旱有关。大禹治水是在公元前22世纪，即舜执政时，禹在“试用期”所建立的功绩。其时距全新世大暖期的大洪水相去已远，而距今4ka前后的寒冷期已近，即已进入这次全球性的降温和干旱少雨时期，因此大禹治水13年的水情，现在看来只是寻常年份的水灾，这可能就是大禹治水取得成功的重要背景条件（刘东生，丁梦麟，等，2004）。

从“涿鹿之战”至“禹伐三苗”，由暖（温暖期）到冷（寒冷期），“一上”即由一级阶梯进到二级阶梯；“一下”即由二级阶梯走向一级阶梯，是全新世气候环境变化使然，是重大历史与气候环境变化的真实契合，是第四纪距今2.6Ma以来数十次气候冷（冰期）—暖（间冰期）波动变化中的一次颤动的再现（刘东生，丁梦麟，等，2004）。

全新世气候波动变化与中国重大历史的契合情况，详见表7.1。

7.8.4.2 古气候文献记录与全新世挽近时期气候的变化

竺可桢（13）从我国历史文献中大量的古气候记录着手，对全新世后半期的气候变化进行了研究。他认为过去5ka中总共有4个寒冷期与温暖期交替出现。王邨（1987）则研究了同期气候干湿变化的状况（图7.4），主要结论如下：

1）第1温暖期（公元前3000～1100年），相当于仰韶文化时代至安阳殷墟文化时代。在西安半坡仰韶文化遗址中，出土了獐和竹鼠等喜暖湿动物骨骼，这些动物目前只生活在长江流域。山东历城县两城镇龙山文化遗址曾出土炭化的竹子，表明竹类曾分布到了黄河流域（北纬35°25′）。安阳殷墟亦发现有犀牛、象、貘、水牛、四不像鹿、獐、竹鼠等亚热带动物的存在，其14C年龄为3340±155a～3200±160a。在殷墟甲骨文中还有猎获大象和犀牛的记载。这一时期相当于全新世中期暖湿时期的后段。当时气候湿润多雨，平原地区洪水泛滥，经常危及人们的生产和生活，因而产生了尧舜时期大洪水的传说。在公元前1710～1324年之间，受洪水的影响，商王朝5次迁移都城，直至到了殷墟才稳定下来。

2）第1寒冷期（公元前1100～前770年），相当于西周时代。《竹书记年》中记载，周孝王时期长江支流汉水曾经有2次结冰，分别发生在公元前903年和8年。其中还提及在结冰之后，紧接着就是大旱。《史记》中则有更多的关于干旱灾害的记载，据《国语·周语》载：“殷纣三十三年（公元前1066年）河竭而商亡，周武王十五年周大饥。”“殷帝辛五年雨土于亳。”西周后期的历、宣、幽、平王时期的150a里，干旱则更甚，关于旱灾的记载就更多了。例如“历、宣之世，天旱地拆”，等等。

3）第2温暖期（公元前770～0年），相当于东周（春秋战国）时期和秦、西汉时期。此时气候转暖，《左传》中提到，鲁国在冬天时，冰房得不到冰，在公元前698年、590年和545年尤其如此，并常提到当地有梅树、竹子等亚热带植物的生长。秦和西汉时代比较温暖，从《吕氏春秋》等书中提到的物候现象来看，当时的物候期比现在要早20d左右。《史记》中载汉武帝刘彻时（公元前140～87年）谈及多种亚热带作物如橘、桑、竹、漆，比现在的分布范围要更偏北些。但是，这个时期的降水状况波动比较频繁。

4）第2寒冷期（0～600年），相当于东汉、三国、晋和南北朝时期。从公元初的东汉时代，就有气候转冷的记载，当时的国都洛阳晚春时还降霜雪，冻死不少穷人。三国时代，曹丕于公元225年到淮河广陵（淮阴）视察10多万士兵演习，由于气候严寒，淮河结冰，演习被迫停止。这是目前所知的淮河最早一次结冰。这种寒冷气候一直持续到3世纪后期，特别是280～289年达到极点，当时每年阴历四月还降霜。南北朝时期，南朝曾在南京覆舟山建立冰房，可见当时河流曾结冰可供用。北朝著名文献《齐民要术》中记载，当时河南、山东的物候比现在要晚15～30d，足见气候之寒冷。但是这个时期的前半期比较湿润，后半期比较干旱。

5）第3温暖期（600～1000年），相当于隋、唐和五代时期。从7世纪起气候明显转暖，而且湿润多雨。据记载，650年、669年和678年的冬季，国都长安无雪无冰。唐玄宗时（712～756年），长安曾种梅花和柑橘。751年，皇宫中几株柑橘曾结果实，其味道与江南蜀道柑橘一样。武宗时（841～847年），皇宫中也有柑橘树结果的记录。农业耕作记录也表明，唐代时生长季节比现在要长些。

表7.1 中国古文明重大历史与全新世气候环境契合状况分析表

（据刘东生，丁梦麟，2004）

图7.4 中国东部5ka以来的气候波动变化图

a—气温变差（竺可桢，13）；b—降水量状况（王邨，1987）

6）第3寒冷期（1000～1200年），相当于北宋和南宋时期。公元11世纪初期，华北地区已没有梅树生长了。12世纪初期中国北方气候严寒而且干旱，水草缺乏，北方游牧民族（辽、金）南下，宋朝迁都杭州。1111年太湖湖面全部结冰，冰上可行车，杭州降雪频繁，春季尚有降雪，寒冷天气使得太湖洞庭山著名的柑橘果树全部冻死。1153～1155年靠近苏州的运河冬天时常结冰，行船时必须备有铁锤以破冰开路。据研究，1110年和1178年，福州一带的荔枝树曾两度被全部冻死。但是在后期气候似乎迅速向暖湿转变。

7）第4温暖期（1200～1300年），相当于南宋后期或元代的早期。在南宋后期，杭州未出现冰雪。北京的物候期与现代相同。关中和河南一带重新种植竹子，元代初期这些地方都有官方设立的竹子管理机构——“竹监司”。可见这个时期气候又转暖了。但是在北方这一时期似乎比较干旱少雨。这个延续一百多年的暖期是全球性的，在欧美和格陵兰冰心中都有记录。在斯堪的纳维亚半岛气候相对冷湿的地区，这个时期的温暖湿润气候却带来了灾难。多雨和洪水使得许多庄园被废弃（Sandnes，11）。在泥炭沉积物剖面花粉谱上，显示挪威中部南代伦地区在1250年前后，谷物种植被完全放弃，人们离开此地，云杉林得到恢复。

8）第4寒冷期（1300～1900年）主要相当于元末和明、清时代。1329年和1353年，太湖结冰，厚达数尺，人可在冰上行走，湖周围柑橘树皆被冻死。这是历史上太湖第二和第三次结冰的记录。1351年11月山东黄河上有浮冰出现。这一时期以1650～1700年寒冷最甚，其中太湖、汉水和淮河结冰4次，洞庭湖也结冰3次，鄱阳湖亦曾结冰。江西的橘园在1654年和1676年2次被寒冻毁坏。1670年（康熙九年），我国东部沿海大雪20d不止，平地冰厚数寸，海水拥海冰到岸边，数十里积冰若堤坝。这个暑期的气候恶化也是全球性的。欧洲学者提出所谓的“小冰期（1550～1900年）处于这一时期。当时气候很不稳定，干湿波动比较频繁。

综合分析近5ka的气候变化历史，他们认为：近5ka来，我国温暖时期愈来愈短，温暖程度越来越低，而寒冷时期则愈来愈长，寒冷程度越来越严重。

我国用物候方法测得的温度曲线和格陵兰冰心的温度曲线进行比较后发现，1700a以来两者的变化趋势几乎是平行的，只是在时间上稍有差异（图7.5）。

图7.5 格陵兰近1700a温度波动变化图

A—格陵兰Crete冰心δ18O；B—冰岛气温记录；C—英格兰中部气温记录）

1400年以来的600余年气候变化，其中前500a同小冰期，后100a中前40a同20世纪温暖期，后60a气温有所下降。总体上看，似乎是小冰期多次振荡的延续。

在近500a中，气候发生过多次振荡，张家诚研究了我国物候记录，至少有4次变冷和3次回暖，其中气候变冷的时间分别为：1470～1520年、1620～1720年（特别是1650～1700年）、1840～1890年和1945年至今，特别是1963年以后（图7.6）。

第1次冷期（1470～1520年），气候寒冷，1493年我国东部沿海出现特大暴雪和强烈寒潮，降雪达5个多月，苏北沿海结冰，1513年洞庭湖封冻。

图7.6 我国近500a温度波动变化图

（张家诚，16；W—暖期；C—冷期）

第2次冷期（1620～1720年），气候严寒，是最近600a来最寒冷时期。1653年淮河封冻，1655年北京冬季均温比现在低2℃，1670年东部沿海大雪20d，海水拥冰至岸，形成冰堤；

第3次冷期（1840～1890年），极寒冷，1845年黄河、淮河结冰，长达40余天。

第4次冷期（1945～1995年），寒冷，1969年渤海海面出现几十年罕见的封冻现象。

以上对全新世气候变化的研究，竺可桢指出从仰韶文化至殷墟时代（距今5000～3000年）为温暖期，在这之后的寒冷期出现在公元前1000年、公元前400年和1200年、1700年。

1985年，刘东生等根据全新世发育的多层黑垆土特征，提出距今8100～9900年，距今4600～7400年，距今2000～3000年和距今500～1500年为相对温暖的成土期。并根据仰韶文化新的年代数据，对竺可桢划定的仰韶文化的温暖期修改为距今约8000～5000年。

国际上，Post把全新世细分为3个阶段：第1阶段以日益温暖为特征，第2阶段气候最温暖，第3阶段气温下降；Antevs把全新世气候期称为：阶段I变暖期（anothermal）、阶段Ⅱ高温期（altithermal）、阶段Ⅲ稍变冷期（medithermal）。其温暖期的时间相当于晚北方期、大西洋期、亚北方期，北欧为距今8000～2500年。前面研究结果表明，这个气候波动规律在河南平原有着明显的反映。

综上看出，河南平原及其周边地区全新世大暖期时段应为8500～5000aB.P.时段；其鼎盛期，即大洪水时期约为距今7200～6000年时段；大约从距今4000年前后气候明显变冷。但在大的气候阶段中，也存在着一系列的由暖湿到干冷或由干冷到暖湿的气候波动的变化。

上述用不同方法、从不同角度对河南平原乃至平原周边地区更新世、特别是全新世以来的古气候古环境进行了研究。在较高分辨率层次上对挽近时期以来的古气候古环境开展了分析，这对于探讨该地区未来若干年气候、环境的演变具有十分重要的作用。

经过三古学者的艰苦工作，河南平原及其周边地区迄今为止发现不少新、旧石器时代的遗址。其中，旧石器时代遗址相对较少，新石器时代遗址相对较多，约2000处。新石器时代遗址有距今7～8ka间的裴李岗文化、距今4.5～7ka间的仰韶文化和距今5ka前后的大汶口文化和屈家岭文化的中、晚期遗存，还有距今3.8～4.5ka之间的河南龙山文化。

7.8.3.1 旧石器时代遗址考古发现与气候生态环境

（1）小空山旧石器时代遗址考古发现与气候生态环境

从南召县小空山遗址洞穴所处的阶地高度分析，应是中更新世（周口店期）开始接受沉积的地方，是古云阳人居住最为理想之处。

小空山上洞地层划分为3层。第1层为灰黑色扰土，出土化石种类有牛（Bouidae）、野猪（Sus scrofa）、普氏野马（Equus przewalsyi）、犀牛（Rhinoceroti-dac）、最后鬣狗（Crotuta ultima）等。第2、3层为黄褐色砂土，化石种类有最后鬣狗（Crotuta ultima）、野猪（Sus scrofa）、转角羊（Spirocerussp）、犀牛（Rhinocerotidac）、方氏鼢鼠（Myospalax fontanieri）、普氏野马（Equus Przewalsryi）等。其时代为更新世晚期偏晚阶段，考古学分期上属旧石器时代的晚期。由上洞第3层鹿牙化石所做的铀系法测年，大致相当于最后冰期的最盛期，距今约20～30ka。

（2）南召猿人化石遗址考古发现与气候生态环境

南召猿人化石是河南发现的直立人（Homo erectus）化石。发掘地点地层共分5层，第5层的褐**砂质黏土层富含化石，直立人牙齿、哺乳动物化石均出土于此层。

与猿人化石同出的哺乳动物化石有剑齿虎（Megaloceros pachyosteus Young）等21种。其中剑齿虎为新近纪的残余种类，中国鬣狗、肿骨鹿和三门马为中更新世（周口店期）早期典型的哺乳动物，它说明了中更新世（周口店期）早期生态环境与气候是温暖湿润的。

7.8.3.2 新石器时代遗址考古发现与气候生态环境

（1）下王岗遗址考古发现与气候生态环境

贾兰坡先生等通过对下王岗遗址动物骨骼的研究，首开了河南新石器时代仰韶文化时期生态环境与气候的研究。淅川县下王岗遗址发现的动物群骨骼，不仅给人们列出了那个时代居民食用的“菜单”，同时也反映了当时遗址地区的自然气候与生态环境。

下王岗仰韶文化层中，共发现24种动物骨骼。有猕猴、黑熊、虎、豹猫、野生水牛、苏门犀、亚洲象、野猪、麝、苏门羚和孔雀、麂、梅花鹿、豪猪以及大熊猫等，同时还见有大量的竹灰。其中，猕猴、黑熊、虎、豹猫、苏门犀、亚洲象、野猪、麝、苏门羚等系适合森林和多树的山区动物；孔雀、麂、梅花鹿、豪猪等系适合稀树、草地和灌林丛生地带的动物；大熊猫系适合多竹山区的动物。

上述动物群中，喜暖7种，占29.17%，这些动物现今分布范围的北界多数不超过北纬33°，其中还有更偏南的动物，如野生水牛、苏门犀等，在我国境内已不见。其余为长江南北均可见到的适应性较强的动物，占70.83%。这是下王岗各期文化层中喜暖性动物最多的时代，说明仰韶文化时期是温暖的气候，遗址地区必然有茂盛的森林，山区也有稀树、草地和灌林丛生的开阔地带，附近还有茂密的竹林。仰韶文化时期各文化层中都发现许多竹灰，有的甚至还可看出竹的纤维。在仰韶文化三期的长屋中还发现有铺竹织物的痕迹。以上充分反映出当时遗址地区属于温暖湿润的自然气候环境。贾兰坡先生等认为，该时期属于全新世温暖气候的顶峰即相当于B.Srenander气候的大西洋期。

（2）大河村遗址考古发现与气候生态环境

大河村遗址位于郑州市东北角，属仰韶时期文化。仰韶层的沉积物主要特征是以灰**和灰黑色淤泥质亚砂土为主，考古发掘出土有大量的动物骨骼，其中有竹鼠、水牛、野猪、鹿、轴鹿、貉、麂、兔、家猪、狗、羊、鸡、环颈、龟、雉、鳖、鲤、蚌、螺等，以及18块孢粉样品。

孢粉分析结果显示，仰韶时代郑州地区的植被特征是乔木植物占优势（50%～90%），草本和灌木植物较少（27%～48.5%）。其中，下段阔叶树植物花粉（52.1%）多于松属（Pinus）花粉。草本植物中水生的Nymphoides最多，达29.4%。其次是Artemisia，Labiatae，Ranunculaceae和Polygonaceae。

据此，推测郑州地区全新世中期的古气候环境是进一步的转暖。以Pinus为主的针叶林-草原植被逐渐被以Castanea，Puer，cus，Carpinus，Ulmus等阔叶树占优势，Pinus为次的针阔叶混交林所代替，林中散生有热带、亚热带乔木树种，如Tsuga，Podocarpus，Quercus，Platycarya，Ligu-damdar，Oleaceae和Enporbiaceae。这些喜暖喜热的乔木植物花粉占木本植物花粉的24.5%，草本植物中，水生的Nymphoides，Potamogetomaceae，Spar-ganiaceae及湿生的Cy-eraceae大量出现，占草本植物含量的37.8%。喜热和水生植物大量出现表明全新世中期的气候特点与现今长江中下游的亚热带气候相近，相当于B.Srenander气候的大西洋期。另外，Lychnotnamnites等水生植物的出现，表明该平原地区为浅水湖沼的环境。

还有人从半定量的角度，对该地区的降水量进行了初步的研究。他们根据大河村遗址流行的整塑整烧建筑技术和遗址出土的莲籽、螺壳与所使用的蚌镰及动物骨骼中有貉、麂、竹鼠等考古成果，认为大河村地区全新世中期冬季较现今温暖，年降水量较现在偏多。由于年均降水量＞1000mm时才能满足竹子正常生长的需要，因而推得当时的年均降水量可能平均＞1000mm。

（3）濮阳西水坡龙虎人墓葬考古发现与古气候环境

传说中的五帝之一，颛顼之都——帝丘，在今河南平原中北部濮阳市西南、高起的岗丘上。颛顼是我国古文明时期开创“绝地通天”、集神巫政教合一的神教文化于一身的始祖。颛顼以“共工振荡洪水害天下”为罪名，诛工得帝位。

1988年，濮阳西水坡发现一古墓葬。在45号墓中，遗体两侧有蚌壳摆成的龙虎，呈一龙虎人组合图（图7.3）。人骨架居中，仰身直肢，头向南偏西，在人骨左右用蚌壳摆成一龙一虎，龙虎的头向为北偏东。李学勤等认为，濮阳西水坡龙虎人组合图的发现及体现的身兼巫师和部落首领人物，与传说的颛顼帝在河南濮阳一带的宗教活动是比较相符合的。这也就意味着该墓葬的主人极有可能就是颛顼帝，或者是其宗教核心人物之一，属于仰韶时期文化。

图7.3 濮阳市西水坡龙虎人组合图

（据李学勤，江林昌，2001）

孙长虹、郭书元对西水坡新石器时代仰韶文化遗址出土的双壳类进行了研究。共有33种，其中31种组成了Lamprotula-Cuneopsis-Unio组合，称为西水坡丽蚌动物群，其时代为中全新世早期。贝壳14C测年6465±45a，同层出土的陶器特征显示出为仰韶文化的早期（7～6ka）遗址。该动物群与长江中、下游流域洞庭湖、鄱阳湖和太湖及其周围水域的现代丽蚌动物群组合特征非常接近，同属东洋界、中印亚界动物地理区，亚热带湿热气候。根据该动物群反映的生态环境，该地区当时应是气候湿热、雨量充沛、河流成网、湖泊遍野的环境。

（4）殷墟遗址考古发现与气候生态环境

17～18年，安阳殷墟墓陵区进行了大规模考古钻探，发现祭祀坑近700座，墓中除出土陶器、骨器和玉石器外，还出有白陶820片。祭祀坑中埋马117匹、幼象1头，以及牛、猪、羊、狐、河狸、猴等动物。这说明了殷代养马发达和“殷人服象”的真实情况。

殷墟妇好墓中发现佩带和镶嵌饰物有玉人、龙凤、怪鸟怪兽及各种动物，兽类有虎、象、熊、猴、鹿、马、牛、狗、兔、羊头、兽头等；禽鸟类有鹤、鹰、鸱鹚、鹦鹉、鸽、燕雏、鸟、鸬鹚、鹅等；还有鱼、蛙、鳖、蝉和螳螂等。玉雕动物达27种，其中大多数见于殷墟出土的动物骨骼和甲骨文记载，以及过去殷墟出土的玉石雕刻，且鹰、鸽、鸬鹚、鹤、螳螂等5种系首次发现。

殷墟甲骨文中有农作物黍、稷、麦、稻等和开垦荒地、施肥的记载，以及圈养马、牛、鸡、犬、豕等六畜的记载，反映出当时畜牧业的发达，显示出殷时古气候古环境与现今较为接近的情况。

（5）郑韩故城遗址考古发现与气候生态环境

郑韩故城横亘在河南平原的中西部、现今的新郑市一带，著名的双洎河从附近流过。据记载，公元前8世纪中期至公元前230年，为春秋战国时期郑国和韩国的都城。

城址平面略呈不规则长方形，东西长约5000m，南北宽约4500m，中部有一道南北向夯土墙将故城分隔成东、西两部分。

西城内最重要的发现是位于西北部的地下冷藏建筑遗存。冷藏室填土中出土有大量战国时期的陶器、砖、瓦残片以及铜、铁、骨器等。填土中出土的禽兽骨骼约占整个出土遗物总数的一半，以牛、猪骨最多，马、羊骨次之，并有少量鹿、鸡骨。

在东城偏北的张龙庄村南，发现一处春秋战国时期的制骨作坊遗址，面积约2万余平方米。在这处制骨遗址文化层中，出土了大量带锯痕的废骨料、骨器、骨器半成品及细砂砺石、残铜刀等制骨工具。初步辨认出骨料中有牛、猪牙床骨、肩胛骨和鹿角等。反映出与现今较为接近的气候环境。

7.8.3.3 农作物考古与气候生态环境

（1）粟、黍、稷考古发现与气候生态环境

粟、黍、稷系指小米群，中国农业的开始，目前可上溯到新石器仰韶时代，仰韶时代农业的基础是小米。如仰韶遗址中，石制、蚌制和骨制的农具已很多，最重要的证据是粟（“小米”的一种）已经为仰韶时人所储藏。

西安半坡遗址有几处储藏着栗的壳物，尤其是115号窖穴已腐朽的皮壳达数斗之多。除西安半坡外，“小米”也曾发现于陕西宝鸡斗鸡台、华县柳子镇和泉护村、山西万泉荆村等地。但万泉荆村的小米，早年由日人高桥基生氏鉴定为粟（Setaria italica），1933年美国华盛顿Freer博物馆的Carl W.Bishop博士指出，荆村发现的小米是黍稷一属的Paricum miliaceum。仰韶农业粟的广泛种植，标志着该时期古气候环境是较温暖的。

（2）高粱考古发现与气候生态环境

1955年，在江苏新沂三里墩遗址龙山文化层以上殷周文化层中发现有高粱秆和叶的遗迹，河北石家庄市庄村发掘战国时赵国的遗址，也发现有两堆炭化高粱。

苏北殷周、河北石家庄战国及洛阳西汉诸遗址中高粱的发现，似乎表明高粱是华北地区的原生粮食作物。它的种植，标志着该时期古气候环境趋于冷湿。

（3）稻的考古发现与气候生态环境

1921年，安特生在河南渑池仰韶村发现新石器文化遗址，在携返瑞典多件仰韶出土陶片中，有一陶罐残片上充满谷壳印痕。后经瑞典植物学家G.Edman及E.Soderberg研究，鉴定为人工栽培稻谷（Oryza Sativa）的外壳。

近年陕西华县柳子镇仰韶文化层中，草灰中除粟的外壳外，还发现有类似稻壳的遗迹。稻的种植，标志着该时期古气候环境是较温暖的。

（4）小麦考古发现与气候生态环境

殷代卜辞中已有麦字，但史前华北小麦的种植，至今尚无确凿的证据。安志敏先生于1949年首先提出，仅北平历史博物馆所藏山西保德县王家湾出土似为史前时期之陶片上，印有某种谷粒及芒之痕迹，颇似麦粒。

1955年春，安徽省博物馆在河南平原东临亳州东乡钓鱼台古文化遗址中，发现一件陶鬲之内盛有炭化麦粒，计重1市斤13两。该遗址所发现的黑陶与龙山遗址的黑陶完全相同，故断定遗址是龙山文化遗址，麦粒也是属于龙山时代的，麦粒经小麦育种学家金善宝教授鉴定，系古代小麦Tricticum antiquorum的一种。麦的种植，标志着该时期古气候环境是较冷湿的。

（5）考古发现与气候生态环境

1931年，李济生在安阳发掘报告中提到殷代埋藏的戈形兵器，有些外表有“极显著的布纹”，但布的原料是否是，并未说明。

据研究，卜辞和金文中还没有麻字，而《诗经》中麻字有7处可见；洛阳烧沟汉墓中出土写有“麻刀石”字样的陶仓；新郑工农路一座西汉晚期墓中出土一件小陶壶上，用隶书写有“麻子”，壶中装有已经炭化的麻子。说明古代华北地区的布应该是以为原料。麻的出现，标志着该时期古气候环境是较凉的。