——采用海史时期东中国海环流系统与海陆气候反馈模型

张承建

-----------------------问题的提出----------------------------------------

环境考古发现，在春秋战国时期（3.0kaBP-2.5kaBP）东中国海及其水系发生过一次气候大改变.距今10kaBP-3.0kaBP的温暖湿润气候期转变为干凉气候期。前期（以下简称海史时期）各海区和各水系流域气温高，雨量多，环勃海水系和黄海水系中下游均属于亚热带，农作物一年二熟，平均年径流深比当代多200毫米，大部地域年平均降水量比当代多500-300毫米，个别地区多1000毫米。蒙古高原和东北大平原属于暖温带，降水量主要集中在5-8月份，俗称北方发“龙水”季节。海史时期东中国海深入今日勃海和黄海大平原，以下称为大华北湾和西黄海湾，而大华北湾为大黄海湾的内海海湾，《庄子·秋水篇》绘声绘色描述了北海海神跟河神的谈话，阐明了返归本真的主张。河海对话场面甚为开阔，气氛相当惬意。后期（以下简称陆史时期）长江以北逐步演变为暖温带和温带，亚热带北限南推了2000-500公里，农作物二年三熟，降水量递减，河湖走向萎缩。恢宏博大的古代运河修筑史实属恢复海史时期东中国海水系舟楫渔利之举。

此次气候突变，北方年平均气温下降了2摄氏度，东中国海大平原亚热带耕种区全部沦为暖温带和温带耕种区。北方大片耕种区丧失，在旱季又极易助长盐碱化使得土地自然生产力逐年下跌，严重的环境灾害（盐碱化和蝗灾等因素）终于在战国时期成为内乱纷争的地理政治基础。长城在历史上是我国农耕区和牧业区的分界线，明长城较秦长城南退了400-200公里，推算出其间环渤海流域可耕地丧失了2-1亿亩。事实上蒙古高原在海史时期仍有大片耕种区，可以认为海史以来我国北方可耕地丧失总面积达3亿亩。而海史时期北方可供开垦的肥沃土地达15亿亩以上，目前的“北大荒”在北魏时期就是“北大仓”了。由于此次气候突变持续发展，北魏开垦的“北大仓”再一次沉寂下来。

21kaBP以来，东中国海及其水系的气候演变存在着大起大落的巨大差异，在全球降水场、海温场、气候场、陆水变化中独树一帜。

21kaBP东亚气候普遍比现代寒冷，我国年平均降温幅度在高纬为15-12摄氏度，中纬为10-8摄氏度，到低纬为5-3摄氏度。原因是21kaBP海平面比现今低80米（一说是200米），我国东部沿海三大平原远离太平洋，相当于一个面积300平方公里的近岸低地（以下将这个近海低地称为北洋低地）。自北往南走，北洋低地气候为温带、暖温带和亚热带气候。欧亚大陆降水普遍比现代低50%左右。降水场表明，我国东部极端干燥而西部相对湿润，与现代东湿西干的特征正好相反，主要原因是北洋低地作为陆地，其陆地过程而非海洋暖流过程，阻碍了太平洋东南季风的西北输送。气压场提示了西风带在东亚区明显加强且南压，较现代南推了近10个纬度；太平洋反气旋西伸，使我国东部夏季受高压系统控制，形成干燥气候。由于海平面比现代低数百十米，青藏高原、蒙古高原和近海干燥低地在我国北方形成夏季超强度高压系统（夜间）和低压系统（白天），夜间对北洋低地上空的空气进行冷却，形成“干谷效应”，如同今日昆明气候。因此亦可将北洋低地称为北洋干谷。北洋干谷的形成，进一步使得蒙古高原成为不毛之地，形成21kaBP中国大风沙线以及蒙古大沙漠。

6kaBP东亚气候与现代亦存在巨大差异。自12kaBP海平面不断抬升，在6kaBP时“北洋干谷”已成为浩瀚的东中国海。北洋即东中国海成为西太平洋生命家园，此时在地球另一端对应的是撒哈拉大草原。在我国，东中国海水系流域表现为湿热环境，年平均气温高出现代2.5摄氏度，冬季温度明显升高，尤其是华北、青甘地区冬季气温比现代高8-3摄氏度。东中国海海区平均水温比现代高12-6摄氏度，可名副其实地称为“热海”。

3kaBP华北年平均气温比现代高2摄氏度，冬季平均气温高5-3摄氏度，是6kaBP以来东亚气候干凉化演变的前奏。

近十年来，《全球古气候模拟对比研究计划（PMIP）》主要针对21kaBP和6kaBP全球古气候，采用大气环流模型（AGCM或AGCM+SSiB）进行古气候数值模拟研究。目前该研究计划遇到了东中国海陆海演变及其海陆气候大尺度反馈机制形成的问题而难以逾越。

太阳对地球低纬度的加热作用过程、极地的冷却作用过程、半球间夜空辐射冷却作用过程、陆海下垫面因素和地球冷热流输送作用过程是地球环流系统的主要影响因子。热作用取决于天文因子和地球热能物理特性，冷作用最终取决于地球夜空辐射冷能物理特性。而冷热流输送作用过程主要由经向环流表达。由于宇宙学规律，经向环流表现出神奇奥妙的立体球内（外）闭合（发散）曲线。在大气中，经向环流表现为Hadley环流、Ferrel环流和极地环流。而在海洋中，突出地表现为深层洋流（冷流）——温盐环流。温盐环流对地球海洋冷能的输送量占大洋的90%，是宇宙夜空冷能和地球两极冷能（连续获得宇宙冷能）的收集动力装置，相当于大洋的主静脉。