中世纪气候异常对农业社会影响的复杂性与时空差异

This project will study the impacts of Medieval Climate Anomaly (MCA) on Agrarian Society in China, focusing on the complexity and spatiotemporal pattern. The data used for the study will include the reconstruction on temperatures, precipitation changes and the other proxies especially from historical documents, tree-rings, together with the documentary records on extreme climate event, natural disaster, land use, population, croping system, agricultural products and foods, as well as other related information on the change of agrarian society recorded in the history for Song, Liao, Western Xia, Jin and Yuan Dynasties. The ensemble empirical mode decomposition, wavelet analysis, multi-taper method, Mann-Kendall test will be used for investigating the spatiotemporal pattern of climatic change during MCA. The comparison (including series to series, case to case and series to case) between climate variation and the change of agrarian society with planting system, agricultural products and foods will be used to assess the impacts of climate anomaly on agrarian society, the response of human to the impacts derived from climate change for individuals, communities and society. Moreover, the changes of population, farmland and grain ration, as well as the risk derived from the interactions between the multi-scale and multi-process impacts, will be inspected. It will provide insights into the complex synergies that exist between human activities and climate change, which may also be valuable for the successful adaptation of agriculture and society to climate change under on-going global warming in the future.

根据重建的中国各地温度、干湿变化序列，历史文献记载的重大气候事件和自然灾害及其影响记录，以及历史（特别是宋、辽、西夏、金、元朝）人口、土地整编数据与农耕、食货和相关的社会发展史实等资料；综合采用统计诊断分析、序列对比、序列—事件对比、案例对比等分析方法；重点研究：中世纪气候异常的多尺度特征与区域差异，气候多尺度变化对农业系统影响的区域差异，人类个体、群体及社会系统对气候变化响应行为及作用，人口增长、人均耕地、口粮变化及其反转点与后续效应。旨在：揭示中世纪气候异常期间气候变化对中国农业社会影响的多尺度特征及其区域差异，辨识其间气候多尺度变化对农业生产的负面影响区域；阐明中世纪气候异常对中国农业社会影响的多尺度、多过程相互作用与风险积聚特征，辨识与暖期相伴的社会发展导致的资源与环境压力及其后续负面效应；为我国农业系统因时、因地适应未来温暖背景下的复杂气候变化提供历史案例和科学认识。

中世纪气候异常期（MCA）是地球气候变化史上距今最近的百年温暖气候阶段。项目针对MCA对中国农业社会影响的时空差异及其复杂性问题；按计划采集了MCA期间中国的气候、人口、土地整编数据与农耕、食货及社会发展史实等记载，结合重建的中国各地温度、干湿变化序列；分析了MCA期间中国温度、干湿的年代—多年代—百年尺度波动特征及其区域差异；辨识了百年冷暖阶段变化及趋势转折对农作物种植北界移动的影响，以及冷暖、干湿年代际波动对种植制度、作物品种更新的影响；分析了MCA和小冰期（LIA）期间极端旱涝事件与农耕区粮食收成关联特征的阶段性差异，以及与MCA相伴的全国人口增长特征及对耕地需求压力。项目发表论文16篇（SCI收录8篇）。主要结果有：. （1）MCA的显著温暖出现10-13世纪。其中在准30年尺度上，950-1130年间中国各区温度波动位相基本同步；而1130-1250年，各区温度波动幅度变小，且存在显著位相差。在百年尺度，各区均自10世纪前期起显著转暖，但除西北与东中部温度变化基本同步外，东北和青藏高原地区与其他区域则存在显著位相差，其结束时间较西北与东中部约早40-50年。. （2）MCA期间，中国农业分布北界显著北移；其中MCA前期，黄淮海、燕南、西北东部均出现了水稻种植，与当时这些地区降水相对偏多、气候总体湿润相适应；MCA后期，中国东部旱年发生频率显著偏高，长江以南出现了占城稻与稻麦连作制。. （3）中国东部各地的极端干旱与粮食收成间的关联特征在MCA期间与LIA期间存在明显差异。其中在MCA，各地极端干旱虽导致歉收略高于常年，但差异不显著；而LIA则显著高于常年。. （4）MCA的阶段性温暖对中国人口增长有促进作用，进而也加大了社会对资源环境的压力，导致社会适应系统在MCA后期处于高风险状态。. 这些研究结果对中国应对未来气候增暖有参考价值。