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標 題: [科學發展] 深鎖在大鬼湖中的祕密─沈積物與中國人口的對應
發信站: 政大狂狷年少 (05/20/05 23:58:48 Fri)

深鎖在大鬼湖中的祕密─沈積物與中國人口的對應

< 摘自科學發展月刊369期 2003年9月 30∼35頁 >

大鬼湖沈積層記載著中國地區氣候的變化,也對應了中國人口數度減少的歷史。


作者: 陳鎮東(國立中山大學 海洋地質及化學研究所 教授)

羅建育(國立海軍軍官學校 海洋科學學系 教授)

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氣候的變遷對人類政治、經濟、社會、文化等方面的影響非常深遠,因此建
立過去氣候變化的模式,以預測未來百年的氣候趨勢,已是當前迫切需要研究
的課題。對於古環境變遷的研究而言,湖泊沈積物是相當重要的古氣候紀錄器,
特別是地處深山,人跡罕至,受到人為干擾較小,沈積物保存較完整的高山湖
泊。


在國科會及環保署的資助下,學者研究了台灣不同海拔高度的湖泊,如嘉明
湖(3,310公尺),天鑾池(2,900公尺),撤退池(2,230公尺)、大鬼湖(
2,150公尺)、小鬼湖(2,040公尺)、翠峰湖(1,850公尺)、鴛鴦湖(1,670
公尺)、蓮花池(1,100公尺)、變色池(940公尺)、馬稜窟(700公尺),
及阿公店水庫(40公尺)等,發現湖底沈積物的有機質成分可能受當地氣候的
影響,其中又以大鬼湖的資料最為完整。


大鬼湖是臺灣南部的一個次高山湖泊。由於湖底幾乎終年缺氧,沈積物保存
良好,故有利於古氣候或古環境的研究。學者們乃藉其湖心沈積物的相對亮度、
碳氮硫含量,以及碳氮、碳硫和氮硫比值,探討距今二千五百年來
的氣候變化及其與中國人口消長的關係。



大鬼湖

大鬼湖又名「他羅瑪稜池」,位於臺灣南部高雄縣茂林鄉的遙拜山北側,湖
面標高約2,150公尺。南、北兩側皆以海拔2,400公尺的高山為屏障,地勢陡峭,
坡面傾角為24∼27度。但東、西兩側卻僅是二公尺高的土堤,土堤以外,則是
深邃的山谷。大鬼湖是三個湖串連而成的,彼此以小溪相連。南側主湖面積最
大也最深,東北側小湖次之,西北側小湖最小。主湖的東西最長可達650公尺,
南北最寬約260公尺,三湖面積分別是10.87、2.2和0.9公頃。


平時湖水由主湖流經東北小湖,再到西北小湖,由其西面直瀉入山花奴奴溪,
再依次匯入荖濃溪、高屏溪出海。大鬼湖的集水區面積為90.3公頃,大約是湖
面的6.5倍,主湖的湖盆周緣也和集水區地勢一樣陡峭,坡度約為25度左右。
湖盆平均水深為15.4公尺,在雨季時,最深可達40公尺,乾、濕季湖水位差約
二公尺。另兩個小湖水深皆不及二公尺,卻常年不枯。


大鬼湖是目前臺灣所知最深的天然湖泊,除了冬季時湖面受冷,湖水短暫上
下翻滾,使下層湖水含氧外,在全年大部分的時間裡,僅表層湖水含氧。由於
整個湖盆幾近無氧狀態,湖底沈積物的分解作用及底棲生物的擾動極微,再加
上湖盆陡峭與湖水夠深,不易受風擾動,所以湖底沈積物保存良好,可以忠實
地保存沈積時的環境狀態。集水區的地層以硬頁岩與板岩為主。



沈積物的古氣候意義

研究人員在大鬼湖共鑽六口井,取得連續的沈積物柱狀樣本,大部分沈積物
呈深褐色,夾有白色或淡黃色的薄層泥。沈積物的顏色與碳質物含量及成分有
很密切的關係,例如深褐色沈積物的有機碳、氮、硫含量皆很高,比淡黃色層
高約三至五倍,且隨著顏色愈深,即相對亮度愈低,而含量愈高。深褐色層的
碳質物成分較類似集水區的高等植物,可能代表較溫暖、潮溼的氣候。相反地,
淡黃色層較前者緻密,碳質物含量較少, 其碳質物成分較偏向水中浮游生物,
可能代表較寒冷、乾燥氣候的產物。



http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2003_281/9209-06-02.JPG
大鬼湖沉積物的(a)相對亮度指數及(b)碳物質含量(重量百分比,wt%)



大鬼湖周圍集水山區的岩性單調,地形幾近封閉,但湖底沈積物的顏色與碳
質物成分竟有如此大的差異,而且有時黑(或深褐)、白(或淡黃)層界面分
明,顯示環境的改變相當急遽。因此,由沈積物的顏色和碳質物成分的變化,
可以追溯過去暖濕冷乾的氣候波動。另根據年代測定,此湖沈積速率約每年
0.5毫米。



古氣候與中國人口消長的對應

在一三○○∼一九五○年期間,此區氣候似乎較乾冷,但在一○○○∼一三
○○年期間則較濕暖,兩者可分別與全球性的「小冰期」及「中古暖期」相對
應。同時,西元元年、五○○、六五○、九○○、一三五○、一五七○年等主
要的乾冷期,也大多可和中國的乾旱期、寒冷期、高塵暴期,以及秘魯冰芯所
記錄的乾冷期相對應,似乎可表現大尺度的氣候變動。目前推測,每逢乾冷時
期,中國的沙塵可能隨著氣流大量飄送至臺灣,而在沈積緩慢且擾動極少的大
鬼湖中保留下來,所以顯現低碳質物含量之白色沈積物。


研究顯示,大鬼湖沈積物反射光線的相對亮度指數,也與現今臺南及旗山兩
氣象觀測站所測得的雨量有直接關係。利用臺南站過去一百年的雨量,以及由
文獻推估而得的過去三百年的相對亮度指數,對比與大鬼湖相對亮度指數的關
係,可推估大鬼湖過去二千五百年來的雨量變化。有趣的是,中國過去人口的
消長時期與大鬼湖推估的雨量變化,似有相當良好的對應關係。


中國二千五百年來的第一次人口大量減少的時期發生在秦朝,死於飢荒的百
姓遠多於戰死沙場的士兵,因此全國性飢荒與戰亂應為人口減少的主因。


漢武帝晚年時,一方面非生產性的勞役及賦稅太重,使得人民荒廢農田而逃
亡,再加上赤地千里,淪落到了以人相食的地步。《漢書》中再三提及人口減
半,也就是第二次明顯人口下降的時代。


第三次大規模的人口減少出現於王莽天鳳年間,即西元十四至十九年。天下
旱霜連年,百穀不成,人相食,人口又由高峰期往下跌。一九三年夏六月,「
寒風如冬時」;一九四年七月大旱,「人相食啖,白骨委積」。到三國鼎立時
期,約二二一年,人口已減少了四分之三,這是第四次人口遽降期。甚至到了
二二五年十月,魏王曹丕以舟師自淮河攻擊吳國時,因「是歲大寒,水道冰,
舟不得入江,乃引還」,這是史料上第一次發現有關淮河結冰的紀載。


四二○年開始,南北朝長期對峙,人口相對穩定,到五二○年為極盛時期。
隨後的戰亂使得南北朝末期,約五五七年,出現第五次人口遽降的趨勢。之後
人口回升,到隋煬帝大業五年(六○九年)又達到極盛期。不過,不久之後天
下又大亂了,隋亡時(六一八年)人口第六次遽降。


經過唐朝初期的一百多年盛世,人口增加。不過長期的戰爭紛擾,加上隋唐
盛世時毫無節制地在黃河上游地區墾殖、破壞草原與森林,造成土壤沙化、水
土流失,使得許多原來水草豐沛,宜農宜牧的地區變成荒漠、禿嶺。到天寶十
四年(七五五年)安祿山造反,七五九年史思明稱王時,天下大亂,唐朝由盛
而衰,於八二○年時,人口又減少超過一半,此為第七次遽降期。後期雖有回
升,但經過五代的動亂,到了末期,約九六○年,人口又減少,這是第八次遽
降期。


北宋時期人口基本上是穩定成長的,於一一二四年達到前所未有的高峰。隨
後,一一二五年金兵第一次南下,到一一四一年岳飛被殺時,全國人口再受影
響,此為第九次遽降期。一一四二年宋金締和之後,人口再度回升。不過蒙古
興起後,戰爭使人口再度跌入谷底,到一二七九年宋亡時,人口第十次大幅度
降低。


元朝人口曾經一度短暫地上升,但元末天下大亂,群雄並起,一二九四年時
又降至谷底。明初人口再持續成長,於一三九八年到達頂點,不過小冰期開始,
一四○四年時又出現第十一次人口遽降期。此後於一六二六年再度回升到高峰。
一六四四年明亡時,有數以千萬計的百姓死亡。一六四六∼一六四九年四川連
續四年大旱,「全蜀大饑,人相食,逃亡殆盡,畜無遺種」,這是第十二次遽
降期。


順治後期及康熙年間人口不斷上升,於一七九四年人口達到高峰。但當年貴
州作亂,延及湖南,次年湖北白蓮教作亂。到嘉慶二年,即一七九七年時,人
口第十三次下降到谷底。


中國人口於一八三○年首度突破四億。但一八五○年太平天國作亂、一八六
○年英法聯軍攻陷北京後,又有回民作亂,一八七○年人口再度下降,這是第
十四次遽降期。一九五九∼一九六二間的人口停滯,雖然是肇因於政治動亂,
但是三年的旱災,可能也有很大的關聯。


這些人口、雨量下降的動亂年代,又多與改朝換代時期相符,可能是乾旱導
致災民鋌而走險,造成動亂。此外早期外族入侵,亦是導致戰亂的因素之一。
如四二○年晉亡之前後一百年間的五胡亂華,即三三六∼四四三年,介於第四、
第五次人口突降期之間,可能是肇因於北方雨量減少,胡人迫於飢餓,只好南
下牧馬,這也是氣候造成人口下降的間接因素。



----------------------------------------------------------- 完 -----------


資料來源: 《科學發展》2003年9月,369期,30∼35頁

http://www.nsc.gov.tw/files/popsc/2003_281/9209_30-35.pdf


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