为分析明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害发生的轻重程度,以所记载的定性描述为根据,从灾害持续时间、受灾范围、对人民生活的影响程度、政府的赈灾措施等方面,再参考前人研究成果^[14]中的分级标准,将研究区域的洪涝灾害划分为4个等级(图2)。

图2 明代洪涝灾害等级序列

第一级为轻度洪涝。文献中有“大水”、“大雨”等模糊或轻微灾害记载,并未提及对人民生活和农作物生长的影响,持续时间不长,波及范围不广。如公元1508年的黄陵县,“正德三年9月,大水”。公元1545年的澄城县,“北方白龙见,去县四十里大雨如注,顷刻水深三尺”。公元1622年的延长县,“是年8月,延水雨涨,或澄清澈底,聚观为瑞”。

第二级为中度洪涝。记载里出现持续时间较长、伤及作物和牲畜、毁坏城市设施或居民房屋、朝廷蠲免赋税的情况,对人民的生产生活已经造成影响,但并未出现人员伤亡。如公元1431年的陇县,“4月,大水,庐舍学宫漂没”。公元1503年的延安市等,“7月乙酉,以水灾免陕西延安等府、靖虏等卫税粮”。公元1565年的富县,“7月,洛水复涨,入城深五尺,漂没禾稼”。

第三级为大洪涝。文献常记载有较大范围的受灾情况,有人畜的死伤,大量民田被淹,城垣倒塌。如公元1562年的富县,“大涝灾大水。6月三十日,洛水泛涨,冲开外城百余丈,水突至西山坡下,官民房宇漂没无存,沿洛一带川地高者漂没禾稼,卑者水崩石压,不堪耕种。分巡道副使张公西铭呈请赈恤免粮,知州苏时化补筑城垣”。公元1613年的长武县和彬县,“7月,泾水暴溢,高数十丈,漂没居民商贾无算”。

第四级为特大洪涝。持续时间非常长,连续降雨日数一般多于50 d,强度大,人口大量死亡,对人民生产生活造成巨大影响,危及生命和财产。如公元1410年的子长县,“秋,霖雨六十日”。公元1631年的富县,“是年秋7月,淋雨七十日”。

参照以上标准,对明代陕西黄土高原中南部地区的洪涝灾害等级进行了逐年划分,并绘制灾害等级序列图。结果表明(图2),在明代的277 a内,陕西黄土高原中南部地区共发生73次洪涝灾害。其中,一级轻度洪涝共发生14次,占发生总次数的19.18%; 二级中度洪涝共发生45次,占61.64%; 三级大洪涝共发生12次,占16.44%; 四级特大洪涝灾害共发生2次,占2.74%。可以看出,中度洪涝的发生频次最高,比总发生次数的1/2的还多。轻度洪涝和中度洪涝的占比总和为80.82%,说明本区发生的洪涝灾害主要为轻度洪涝和中度洪涝。大洪涝和特大洪涝灾害发生次数虽然较少,但也占到总数的近1/5,说明三、四级灾害的威胁也不容小觑。从时间序列上看,明代洪涝灾害多发生在中后期,二、三、四级洪涝频次在中后期里较前期多有增加,洪涝灾害有加剧的趋势。明代前期虽发生过特大洪涝,但总体来说发生频次较少,且多为轻度和中度洪涝。

洪涝灾害的发生主要与降水量有关,年降水量的增多和分配不均都会引发洪涝灾害。参考以往的研究,可将研究地区明代涝灾害根据表现形式分为降雨型和河流决溢型洪涝灾害^[11],其中降雨型又可分为年降水量增多型和年降水量分布不均型,具体如下。

年降水量增多引发的洪涝灾害很常见。此类型灾害主要是由于长时间的降水和暴雨造成的。本区受到东亚季风的影响,在某些年份,东亚季风发生异常活动,输送了比寻常年份更多的水汽到本区,造成年降水量的增加。表现为降水过程持续时间长,致使河水泛涨,淹没庐舍,庄稼受损,人畜伤亡等情况发生,影响范围较大。如文献记载,公元1456年,“延安等处久雨,坏各营寨城垣”。公元1460年,“邠州长武雨水连绵,秋收无望,人民缺食,受灾35县”。

图8 明代洪涝灾害小波方差

年降水量分布不均引发的洪涝灾害。这类灾害主要由于短暂时间内出现的大暴雨造成的。这种情况下年降水量没有显著增加,但年内降水量分布不均匀,呈现异常集中的状态。这种洪涝灾害发生过程持续时间短,影响范围较小,造成的灾害规模也较小,一般是暴雨型洪水。如公元1616年,淳化县,“夏6月,大雨如注五、六日,云阳漂没七十余村”。

河流决溢型洪涝灾害。主要是由于暴雨、凌汛等原因造成的河水泛涨,致使河水决堤、溢出,造成洪涝灾害。如公元1445年,延安,“夏,大雨,鄜州河水泛涨,决本州城垣一隅,败官民舍庐”。公元1562年,富县范围内大雨致使洛水泛涨,“冲开外城百余丈,水突至西山坡下,官民房宇漂没无存,沿洛一带川地高者漂没禾稼,卑者水崩石压,不堪耕种”。

从明代起,对于气候的研究进入方志时期,地方志对于一个地区的气候提供了很可靠的历史资料。明清时期对于灾害的记录与其他历史时期相比,要更加的完整,可信度也有提升。赵景波等^[14]对陕南地区洪灾的研究,认为可将明代该地区洪灾分为3个阶段,1369—1435年为洪灾贫发阶段,1436—1550年为洪灾多发阶段,1551—1644年为洪灾较少阶段,洪灾发生次数总体呈上升趋势。阴雷鹏等^[24]研究发现,在泾河流域,明代早期70 a内发生洪涝灾害较少,中期发生洪水较频繁,后期又相对较少但仍多于早期。任世芳等^[25]通过坎德尔秩次相关检验和滑动平均两种趋势分析方法分析了明代汾河流域洪涝灾害发展趋势,认为在整个研究期洪涝灾害的发展有上升趋势,明代中后期尤其显著,相对严重。这与本文认为明代早期为洪水少发期,中后期频次显著高于早期,整体呈上升趋势的结论基本一致,说明研究地区明代洪涝灾害发生特点的研究结果是比较可信的。

洪涝灾害的发生是以气候条件为背景的。为了了解明代陕西黄土高原中南部地区洪涝灾害多发期的气候状况,将洪涝灾害阶段变化与其他的气候曲线^[26-33]进行对比(图9,图 10),可以揭示研究区洪涝灾害多发阶段的气候冷暖与干湿状态。

从图9中可以看出,在1400—1500年,南海海温曲线、中国东部、西部温度曲线、北半球温度曲线都显示出了比较强烈的温度下降,除了这样一次明显的气温下降之外,其他时间段温度都处于相对温暖的状态,虽有轻微波动,但变化不大。洪涝灾害多发的1518—1567年、1588—1644年处于较暖的时期,1428—1487年则相对较冷。图 10中的曲线反映的是明代的干湿状况。在1518—1567年、1588—1644年,陕西湿润指数、西北旱涝阶段、华山降水量、古里雅冰芯,积累量这四条曲线均显示这两个阶段气候较为湿润,特别是在古里雅冰芯曲线中,1550年前后是冰芯积累的最大值,反映出这个阶段的降水最为丰沛。在1428—1487年,冰芯积累量也有一个大幅度增长的阶段,表明此阶段气候较为湿润。综合以上分析,对研究区洪涝灾害多发的3个阶段气候变化状况进行汇总,得到表2。

由表2我们可以发现,在洪涝灾害多发的3个阶段中,1518—1567年、1588—1644年都是暖湿气候,有利于洪涝灾害的发生。而1428—1487年为冷湿气候,对于低温和洪涝之间的关系,前人也有相关研究。毕硕本等^[34]研究华南地区时发现低温灾害和洪涝多发地区具有一致性。李长安等^[35]研究发现,气候寒冷时洪水发生频率比较高。但这是否说明低温对洪涝灾害的发生有一定的促进作用,还不能下定论,低温对于洪涝灾害的影响程度还需进行更深入的研究。总体来说,洪涝灾害发生阶段大部分都处于暖湿阶段,湿润的气候对于洪涝灾害的产生有促进作用,也表明该区明代洪涝灾害的发生主要是对气候变暖湿的响应。

图9 明代洪涝灾害发生阶段与其他温度记录对比

图 10 明代洪涝灾害发生阶段与其他降水记录对比

表2 明代气候变化状况与洪涝灾害频次对照表

研究区是季风气候区,其降水分布格局主要受东亚夏季风环流活动控制。陕西黄土高原中南部地区降水主要集中在夏秋季,其水汽由东亚夏季风从热带洋面带来。王宝鉴等^[36]研究认为东亚夏季风对我国降水的影响主要位于100°E以东的地区。强夏季风年,陕西黄土高原中南部所在的夏季风影响区汛期降水偏多。张强等^[37]认为,总体上,西北地区东部汛期降水主要受东亚夏季风控制,如果东亚夏季风比较强,会导致西风比较弱,从而西北地区东部降水增加。西太平洋副热带高压是东亚夏季风环流系统的重要成员,副高脊西北侧的西南气流是把南方水汽向北输送的重要通道。王雅琦等^[38]研究发现,影响西北地区东部夏季降水的主要因素是西太副高,在多雨年,由于西太副高偏强偏西,强度是少雨年的6倍,有利于该地区降水。在多数年份里,副热带高压从7月上旬开始影响陕南、关中,7月中旬以后加强西伸北抬影响陕北,在与西风带的低值系统的共同作用下产生大范围的暴雨和造成严重的洪涝灾害。运用旱涝等级和海平面气压等数据重建东亚夏季海平面气压场,可得出16世纪中期到17世纪初东亚夏季风偏强的结论^[39],在这个时间段内,陕西黄土高原中南部处于明代中后期的洪涝灾害多发期。而重建的东亚夏季风指数具有6 a,20 a,60 a左右的显著周期,与研究区域洪涝灾害的周期具有一致性。研究区洪涝灾害在东亚夏季风强盛时期频发,说明研究区域洪涝灾害多发生于东亚夏季风活动加强的阶段。

前文研究发现,在明代,研究区域夏秋洪涝灾害严重,是明代该区洪涝灾害最集中的季节,而夏秋正是该区夏季风强盛时期。夏季风活动弱的冬春季,洪涝灾害发生频次远少于夏秋季。因此,研究区域受东亚夏季风的影响降水多集中于夏秋季,而夏秋季节降水集中的特性可能是易发生洪涝灾害的直接原因。