气候与健康关系是环境地理学的重要研究课题.中国拥有世界上最长历史的气候记录与疫灾记录，为探讨气候变迁与疫灾变迁的关系提供了得天独厚的条件.关于中国历史气候的变迁，竺可桢
［1］、文焕然
［2］、张德二
［3］、葛全胜
［4］等都进行了长时段的系统研究，证实中国历史气候存在温暖期和寒冷期的交替变迁.关于中国历史疫灾的变迁，龚胜生基于其所著《中国三千年疫灾史料汇编》
［5］，对中国过去三千年的疫灾变迁进行了系统研究，廓清了疫灾流行的季节性、阶段性、趋势性和周期性，并得出了寒冷期疫灾相对频繁的结论
［6］.关于寒冷气候导致疫灾多发的原因，龚胜生认为，寒冷时期气候变率大，自然灾害频繁，灾害诱发疫灾导致疫灾流行频繁
［6-7］；余新忠认为，寒冷气候主要通过影响农业收成加剧疫灾流行
［8］；张德二认为，历史上农业生产对气候条件的依赖程度极高，气候冲击通过粮食减产，影响社会稳定，进而引发疫灾流行
［9］.应该说，这些研究对于探究寒冷气候与疫灾流行的关系不无启迪，但是，它们都不是寒冷气候与疫灾流行的专门研究，研究的系统性、科学性和深入性都不够.为此，本文采用长时间序列耦合分析方法，分别从十年尺度和年度尺度对中国770 BCE—1949 CE的寒冷等级序与疫灾等级进行序列耦合分析，定量揭示气候寒冷程度与疫灾严重程度的相关关系，并对寒冷气候引发疫灾流行的形成机制进行分析，希望能对气候变化与人类健康的研究提供有益的借鉴.
1 数据与方法
1.1 数据来源
1.1.1 疫灾序列数据
包括3条疫灾序列数据：1） 中国770 BCE—1949 CE的疫灾频度序列； 2） 中国770 BCE—1949 CE的疫灾等级序列； 3） 中国770 BCE—1949 CE寒冷气候所致疫灾等级序列.第1 条、第2 条序列采自国家社会科学基金资助的“华中师范大学中国历史医学地理研究团队”的数据库，第3条序列系从《中国三千年疫灾史料汇编》辑出寒冷气候所致疫灾事件，编制“中国三千年寒冷气候引发疫灾年表”后整理所得.其中，寒冷气候所致疫灾判定标准具体为：1） 直接关联判定.若史料明确记载寒冷现象与疫灾的因果关系，如出现 “大寒后疫”“雪冻继以疫疠”“陨霜杀禾，民疫” 等直接体现时间先后与因果逻辑的表述，直接判定该疫灾由寒冷气候所致.2） 间接关联判定.若史料未明确记载因果，但满足 “同年同地发生” 与 “无其他主导灾因” 两个条件，即疫灾事件与寒冷事件发生于同一空间区域、同一时间季节（或者稍后），且该区域同期无大规模战争、高强度水旱灾害等可明确引发疫灾的其他灾害记录，排除其他干扰因素后，判定该疫灾由寒冷气候所致.依据这样的判断，统计过去2 720 a间，中国890个疫灾之年之中，由寒冷气候引发的有97个，占总数的10.90%，即中国历史上的疫灾，大约一成是由寒冷气候引发的.疫灾等级划分标准如
表1.
1.1.2 寒冷序列数据
中国1—1950 CE十年尺度的寒冷等级序列采自杨保等
［10］重建的中国1—1950 CE的时间分辨率为十年的温度变化序列，将其中气温距平值低于0的寒冷时段划分为偏冷、较冷、寒冷、酷寒、极寒5个寒冷等级（
表2），形成十年尺度的寒冷等级序列.为了保持寒冷序列的连续性与完整性，针对气温距平值大于0的温暖时段，按照“气温距平绝对值”的分级逻辑，对应划分为－1~－5级，即越温暖表示越不寒冷，最终形成中国1—1950 CE十年尺度的寒冷等级序列.中国770 BCE—1949 CE寒冷等级序列将97个判断为寒冷引发的疫灾之年的寒冷程度也分为5个等级，形成年度尺度的寒冷等级序列（
表2）.
1.2 研究方法
1.2.1 疫灾等级划分
疫灾等级是指疫灾之年的疫灾流行强度，用以反映疫灾的惨烈程度.主要根据疫灾县数和疫死人数的多寡来分级，总共分为7级：微疫、小疫、中疫、大疫、巨疫、特大疫、超大疫7级（
表1）
［6］.
1.2.2 寒冷等级划分
寒冷等级是指气候寒冷之年的寒冷程度，如
表2所示，在十年尺度上，根据气温距平值的大小，将气温距平值小于0的年代，分为偏冷、较冷、寒冷、酷寒、极寒5个等级的寒冷年代；在年度尺度上，根据气候史料对寒冷程度的描述分为偏冷、较冷、寒冷、酷寒、极寒5个等级的寒冷之年.
1.2.3 序列耦合分析
序列耦合分析是探讨两个变量变化的一致性和相关性的重要方法，如果两个变量序列具有显著的相关性，说明它们的变化彼此密切相关，且可能具有因果关系.本文通过疫灾等级与寒冷等级的序列耦合分析来分判断寒冷气候与疫灾流行的关系.
2 中国三千年气候变化与疫灾流行
2.1 中国三千年寒冷气候引发疫灾的季节特征
对中国770 BCE—1949 CE寒冷气候引发疫灾事件的季节特征进行分析，结果表明（
表3），97个寒冷气候引发的疫灾之年中，共183个季节为寒冷气候（有的年份有多个季节是寒冷季节），秋寒所致疫灾之年63个，占34.43%；夏寒所致疫灾之年50个，占27.32%；春寒所致疫灾之年37个，占20.22%；冬寒所致疫灾之年33个，占18.03%.中国气候为季风气候，四季分明，冬寒和春寒比较正常，但夏寒和秋寒显然属于不当寒而寒的反常气候，这是寒冷气候引发疫灾的主要体现.《吕氏春秋》曰：“季春行冬令，则寒气时发，草木皆肃，国有大恐”（卷3《季春纪》）；“仲夏行冬令，则雹霰伤谷，道路不通，暴兵来至”（卷5《仲夏纪》）；“孟秋行冬令，则阴气大胜，介虫败谷，戎兵乃来”（卷7《孟秋纪》）.这是说，春、夏、秋“行冬令”，不当寒而寒，就会有“伤谷”“败谷”的农业之灾和“暴兵”“戎兵”的战争之灾，虽然没有直接提到寒冷导致疫灾，但鉴于“大兵之后必有大疫”的“兵疫”灾害链和“大荒之后必有大疫”的“饥疫”灾害链十分常见，毫无疑问，非冬季而“行冬令”的异常寒冷所引发的灾害是隐含了疫灾在内的.这里举几例予以说明.春寒所致的疫灾，如南宋淳熙十四年（1187年）春大寒，引发“虼蟆瘟”大流行，“都民禁旅大疫”
［11］.夏寒所致的疫灾，如金天兴元年（1232年）夏五月，“大寒如冬，汴京（今开封）大疫，凡五十日，诸门出死者九十余万人，贫不能葬者不在是数”
［12］；又如南宋乾道元年（1165年）夏六月，长江三角洲及浙江大部分地区“寒潮损稼”，结果引发大疫
［13］.秋寒所致的疫灾，如西晋元康元年（291年）秋七月，雍州、梁州“大旱陨霜，秋谷无成，疾疫流行”
［14-15］；又如明万历十五年（1587年），江西义宁州“七月下霜三日，禾尽萎死，民疫，死者无算”
［16］；冬寒所致的疫灾，如东汉建安十三年（208年），“十二月，气候甚寒”，曹军与孙刘联军战于赤壁，曹军“大疫，吏士多死者”
［17］；又如崇祯十四年（1641年），安徽亳州“大疫.冬大寒，树木枯”
［18］；再如清道光二十一年（1841年），湖北沔阳州“疫.冬大雪，冰凝四十五日不解”
［19］.这样的例子还可以举出许多，但这些已足以说明寒冷气候是可以引发疫灾事件的.
2.2 中国三千年气温波动与疫灾波动的相关关系
由于气候史界没有重建中国1CE以前的气温距平序列，将中国1CE—1949CE的十年尺度的气温距平序列与疫灾频度序列进行分阶段的和总体的相关分析，结果表明：除隋唐五代时期（580s—950s）外，其他各历史阶段和整个历史时期的气温距平与疫灾频度均呈负相关性，说明寒冷期疫灾相对频繁，温暖期疫灾相对稀少，其中明代小冰期的负相关性最为显著，相关程度也最高（
表4）.比较这两个长时间序列的变化，不难看出，疫灾频度变化与气温距平变化具有显著的反向特征，明清“小冰期”的反向特征尤为明显，即气候寒冷期为疫灾高发期的特征十分明显（
图1）.
2.3 中国三千年寒冷等级与疫灾等级的相关关系
以上分析是对气温高低波动与疫灾频度波动的相关性分析，这里再对寒冷程度变化与疫灾程度变化的相关关系做进一步分析.对中国1—1949 CE的十年尺度的疫灾等级序列与寒冷等级序列进行相关分析，结果表明：所有历史阶段和整个历史时期的疫灾等级与寒冷等级均呈正相关性，说明气候越寒冷，疫灾越严重，在魏晋南北朝寒冷期和明代小冰期，寒冷等级与疫灾等级的正相关性最显著，相关程度也最高（
表4）.比较这两个等级序列的长期变化，不难看出，疫灾等级的波动与寒冷等级的波动具有比较显著的正向特征，即气候越寒冷程度，疫灾越严重，魏晋南北朝寒冷期和明清小冰期都是疫灾严重期.
2.4 中国三千年寒冷事件与疫灾事件的相关关系
以上对气温距平序列与疫灾频度序列的相关分析，以及对寒冷等级序列与疫灾等级序列的相关分析，都是十年尺度的分析.为了进一步说明寒冷气候与疫灾的关系，这里再对中国770 BCE—1949 CE寒冷气候所致97个疫灾之年的疫灾等级与寒冷等级进行时间序列的耦合分析，结果表明：在年度尺度上，寒冷事件与疫灾事件也具有较显著的低度正相关性（
r=0.286，
p＜0.05），说明气候寒冷程度越高的年份，其疫灾的危害程度也越严重（
图3）.
3 寒冷气候引发疫灾的直接与间接作用机制
3.1 寒冷气候引发疫灾的直接作用机制
疫灾是急性、烈性传染病大规模流行所致的灾害，服从传染病发生与流行的一般规律，主要受病原体、传播途径和易感人群三要素的影响
［20］.寒冷气候对疫灾流行的直接作用机制，必然通过对这三个要素的作用来实现.
3.1.1 寒冷气候对病原体的影响
1） 低温环境为许多呼吸道病原体（如流感病毒、肺炎球菌）和鼠疫杆菌等特定病原体提供更稳定的生存条件，据研究，多数病原体在5 ℃~15 ℃的低温范围内生存稳定性最佳
［21］，例如鼠疫杆菌在5 ℃~10 ℃的低温环境中较常温能够存活更长时间
［22］.2） 极端寒冷抑制耐低温类病原体的自然衰减，在寒冷、干燥的空气中，气溶胶或飞沫核中的病原体不仅失活速度减慢，而且在物体表面的稳定性增加，这意味着，环境中具有传染性的病原体浓度更高、存在时间更长
［23］，暴发传染的几率就会更高.1910—1911年的东北大鼠疫就主要在春节前后的寒冷期大流行
［24］.
3.1.2 寒冷气候对传播途径的影响
1） 寒冷气候促进空气传播.首先，寒冷通常伴随低湿度，干燥空气使较大的飞沫更快蒸发成更小的飞沫核，而小颗粒气溶胶在干燥空气中悬浮时间更长、传播距离更远.其次，寒冷使得室内活动增加与通风减少，人们为避寒更倾向于长时间聚集在密闭、通风不良的室内空间，室内空气流通差导致病原体积聚浓度升高，这大大增加了通过飞沫和气溶胶发生疫病近距离传播的机会
［25］.天花每到冬春季节就流行，就是因为这样的缘故.2） 寒冷气候增强虫媒传播.低温可能改变某些传播媒介（如跳蚤、虱子）的活动周期或分布范围，使其更易携带病原体接触人类.如，寒冷气候条件下，老鼠为避寒向人类聚居区迁移，其携带的跳蚤及鼠疫杆菌可能随之扩散，增加鼠疫传播风险
［26］.虱传伤寒之所以成为“战争瘟疫”，也主要是在军士麇集且换洗不勤的冬季流行.
3.1.3 寒冷气候对易感人群的影响
1） 寒冷气候降低人体免疫机能.寒冷环境导致人体血管收缩，免疫防御（如呼吸道黏膜屏障）功能减弱，从而更易感染病原体，故寒冷天气中，人群对流感病毒、肺炎球菌的抵抗力显著降低
［27］.2） 寒冷气候导致人群聚集，增加易感者暴露.室内聚集行为大大增加了易感人群暴露于传染源的机会，特别是在通风不良的环境下，易感者吸入足够剂量病原体的风险显著增高，且衣物厚重可能导致个人卫生条件下降，进一步增加接触病原体的机会.
3.2 寒冷气候引发疫灾的间接作用机制
寒冷气候引发疫灾，除直接作用机制外，更多地是通过社会经济系统的崩溃（如饥荒、社会动乱等），再由这些中介危机影响病原体、传播途径和易感人群的间接作用机制影响疫灾的流行.
3.2.1 寒冷气候破坏农业生产，引发饥荒与营养不良
寒冷气候对农业生产的破坏具有普遍性，根本原因在于低温导致农作物生长所需积温不足，或霜冻直接破坏作物器官：对于北方主粮麦粟而言，其播种至成熟需累积特定温度（如小麦全生育期需积温 2 000 ℃~2 400 ℃），寒冷年份积温达标时间延迟，易导致灌浆期缩短、籽粒不饱满，严重时无法成熟；若春季出现“倒春寒”或秋季出现“早霜冻”，会直接冻伤麦粟的幼苗或灌浆期麦穗，造成减产甚至绝收.对于南方主粮水稻，其为喜温作物，分蘖期需日均温18 ℃以上、灌浆期需20 ℃以上，寒冷气候下日均温低于临界值，会导致分蘖减少、结实率下降；若出现“夏寒”，还可引发水稻烂秧，直接影响种植面积与总产量.比如，南宋乾道元年（1165年）二月大寒，冻损蚕麦，至六月，大水坏田圩，大饥，之后大疫，死亡与逃荒者不可胜计
［28］.又如，明景泰五年（1454年）正月，武昌府“雪雹交作”，至二月，人民饥疫
［29］.再如，景泰六年（1455年）五月，西安府礼泉县降雪霜，禾苗冻损，结果疫病流行，死数千人
［30］.如此等等，不一而足.粮食短缺导致人群普遍营养不良，免疫力大幅下降，为病原体感染和疫病传播创造了条件.
3.2.2 寒冷气候驱动人口大流动，打破疫病地域隔离
寒冷气候引发的生存危机迫使人口外出谋生，形成流民群体，加速病原体跨区域传播.例如，魏晋南北朝时期，由于气候变干变寒，草原干枯，承载力下降，游牧族群南迁，战乱连绵，形成了中国历史上的第一个疫灾高峰期
［6］.明朝末年，由于长期“小冰期”寒冷气候的影响，黄土高原连续多年的干旱，生态危机导致生存危机，生存危机引发社会危机，大规模的农民起义伴随着大规模的疫灾流行，农民军从陕北到晋北再到河北，疫灾也伴随一路传播，以致华北地区“死亡枕藉，十室九空”
［26］.
3.2.3 寒冷气候引发社会失序，削弱国家救灾能力，疫灾乘势而起
寒冷气候导致干旱，干旱导致饥荒，饥荒导致战乱，而干旱、饥荒、战乱都可以诱发疫灾，形成“旱疫”“饥疫”“兵疫”“旱—饥—兵—疫”灾害链.在多重灾害打击下，不仅社会治理体系濒于瘫痪，而且国家救灾能力近乎崩溃，人们饥寒交迫，国家又无力赈救，疫灾便趁机而起，形成“寒冷—干旱—饥荒—战乱—疫灾”的恶性循环.明朝末年的崇祯大疫，就是这方面的典型例证.
3.3 寒冷气候引发疫灾的两个典型案例
第一个案例是南宋淳熙十四年（1187年）的大疫.是年春，江、淮、浙地区“虼蟇瘟”大流行，洪迈（1123—1202）《夷坚志丁》记载，该病患者“头痛身热，不过三日即愈”（卷5《虼蟇瘟》）.不药自愈，应该是流感流行.这次虼蟇瘟流行，显然是寒冷气候引起.据范成大（1126—1193年）的诗文记载，杭州一带自1184年“冬多雪苦寒”，之后“连续大寒”，1185 年“正月六日风雪大作”；1186年“立春大雪”，秋九月即降雪，“六花大如掌”，“九月奇寒前未闻，巷南巷北无行人”；1187年“入春遂三作雪”“冰拄冻不解，去地才一握”
［31］.受“连年奇寒”影响，江、淮、浙地区农业生产遭到严重破坏，“连年薄艺甑生尘”，饥馑之后，民众营养不良，免疫力下降，到1187年春，虼蟇瘟首先在寒冷更酷的淮北地区暴发，然后迅速传到江浙地区，形成“疠气肆行”的大流行.这次疫灾事件，“连年寒冷—粮食短缺—营养不良—免疫力下降—疫灾流行”的作用路径十分清晰.
第二个案例是明万历十六年（1588年）的大疫.是年春三月，中原地区气候寒冷，引发疫灾流行.河南境内如阌乡县、陕州，（春三月）“陨霜杀禾，大饥，大疫，闾阎哭声不绝，亲戚不相吊唁”（顺治《阌乡县志》卷1《灾祥》）；杞县，“夏四月寒甚，多风霾，昼常晦.是年大疫，自春徂秋，死者万余人”（万历《杞乘》卷2《总纪》）.陕西境内如潼关卫，（春三月）“陨霜杀禾，大饥，大疫”“乡里哭声不绝”（康熙《潼关县志》卷上《灾祥》）；同州，“春，陨霜杀禾，大饥，大疫.夏又大疫，人多死且徙者”（天启《同州志》卷16《祥祲》）.这年的寒冷从春季一直延续到夏季，因为“春陨霜”“夏寒甚”，寒霜杀禾，粮食绝收，导致“大饥，大疫”，“自春徂秋”，死者甚众，杞县这样的小县死者就有上万人.春霜夏寒不仅打破了春温夏热的气候节律，削弱了异常气候条件下人群的免疫力，而且使得农作物生长期积温不足甚至庄稼被冻死，粮食失收，造成饥荒，饥荒之中，“人相食”，又引发疫灾，从而形成“气候寒冷—低温冻灾—大饥—大疫”的灾害传导链.在大饥与大疫叠加的双重打击下，“人多死且徙者”，难民的流动又使得瘟疫不断扩散，造成大范围疫灾流行.
4 结论
1） 中国先秦迄民国（770 BCE—1949 CE）的2 720 a间，共有890个疫灾之年，其中由寒冷气候引发的疫灾97个，占总数的10.90%.寒冷气候引发的疫灾，主要是秋寒（34.43%）、夏寒（27.32%）、春寒（20.22%）等不当寒而寒的气候反常事件所激发.
2） 中国三千年寒冷气候与疫灾流行存在显著的正相关性.从气温距平与疫灾频度的长期变化来看，寒冷期疫灾相对频繁，温暖期疫灾相对稀少；从寒冷等级与疫灾等级的长期变化来看，气候寒冷程度越高，疫灾危害程度也越高，明清小冰期的疫灾强度最大；从寒冷事件与疫灾事件的相互关系来看，寒冷等级越高的年份，其发生的疫灾等级也越高.这说明，无论是年代尺度还是年度尺度，寒冷气候都有利于疫灾的流行.
3） 寒冷气候主要通过对传染病流行三要素（病原体、传播途径、易感人群）直接或间接的影响而引发疫灾发生流行.直接地，寒冷气候不仅可延长多数病原体在环境中的存活时间，增强其传播效率，而且还降低人体的免疫力，增强其对病原体的易感性；间接地，寒冷气候因为不能满足作物生长的积温需要，形成引起粮食减产甚至绝收的低温冷害，中国气候雨热同季，气候寒冷也常常伴随着干旱灾害，而冻灾和旱灾都可以导致饥荒的发生.饥荒作为一种严重的生存危机，不仅导致大批灾民成为疫病的易感人群，而且灾民的麇集和流动也为疫病传播创造了便利的条件，大饥之后“人相食”和战乱导致大批人口死亡，尸体不能及时掩埋，尸气熏蒸，又为致病微生物的暴发提供了有利条件，于是，瘟疫便乘势而起，从而形成“气候寒冷—冻旱灾害—粮食危机—饥荒饥馑—疫灾流行”的作用路径.总体而言，这是一条生态危机—生存危机—社会危机—生态危机的反馈回路.
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