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时空变化特征 时空轨迹

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时空变化特征 时空轨迹

原标题:2200年中国鼠疫灾害时空变化:有880年“鼠疫灾害年”

鼠疫灾害(简称鼠疫灾害)是指由病毒、细菌、寄生虫等引起的急性、严重传染病大规模流行所造成的生物灾害。是人类面临的所有自然灾害中的顶级灾害。导致流行病灾难的病原体总是存在于自然界中。了解疫情灾害的时间演变和空间分布,对人类社会预防和控制疫情灾害具有重要的参考价值。

中国有丰富的疫情灾害史料

早在殷商时期,甲骨文中就出现了“瘟疫”一词,我国现存最早的自然地理书《山海经》记载了瘟疫与动物的关系。古代中国人一方面饱受瘟疫之苦,一方面不断记录这些痛苦,以警示后人。正史、地方志、实录、档案、藏书、医案、报纸等历史文献中都有丰富的疫情灾害史料。华中师范大学龚圣生教授及其团队系统整合全国历史疫情灾情数据,于2019年底编制了《中国三千年疫灾史料汇编》系列丛书。这本书收录了疫情灾害的史料,建立了世界上最长的疫情灾害序列,历时2720年(-)(图1)。

华中师范大学龚圣生(第一作者)和中科院青藏高原研究所陈发虎(通讯作者)以《中国三千年疫灾史料汇编》数据为基础,利用“疫情指数”(疫情灾害的连续年数)和“疫情灾害的年数”(一个县累计发生疫情灾害的年数)探讨了我国自秦以来近2200年来疫情灾害的时空变化特征和可能机制。

图1 《中国三千年疫灾史料汇编》

中国历史传染病的时间变化特征

2004-2005年间,中国有880个“疫灾年”。从十年疫情指数来看,在过去的2200年里,中国的疫情越来越频繁:汉代疫情20年左右,魏晋南北朝疫情5年左右,北宋疫情3年,民国不流行。整个历史时期可以分为三个阶段(图2):

第一阶段(-):疫情指数5以下,平均1.46。汉唐时期的疫情指数最低,东汉后期和魏晋南北朝时期的指数较高,成为2200年来的第一次疫情高峰。

第二阶段(1000-),流行指数显著上升,平均为4.64,锯齿波动增加,公元1240-1430-1440年间流行较少。

第三阶段(公元1450-1949年):2200年以来疫情灾害最频繁的阶段,平均流行指数9.44,几乎每年都有发生。

时空变化特征 时空轨迹

除了以上三个阶段总体呈上升趋势外,前两个阶段表明,疫情灾害在百年尺度周期内仍有之字形变化,即疫情灾害指数先逐渐增大后迅速减小,这在平滑数据中表现得更为明显(图2)。

图2 2200年中国疫情指数变化

此外,流行病的发生有季节性差异。例如,天花、鼠疫和肺炎在冬天和春天流行,而霍乱、痢疾和疟疾在夏天和秋天流行。在过去的2200年里(公元前220年-公元1949年),流行病灾害主要发生在夏季、秋季和春季。宋代以后,每一次疫灾的流行范围都可以区分到郡县。在过去的1000年里(公元960-1949年),夏、秋、春三季的疫情灾害依然严重。而且在不同的历史阶段,疫情灾害的季节性偏差并不完全相同。比如有的阶段只有1-2季,有的阶段有2-3季,有的阶段有3-4季;有些阶段主要发生在夏季,有些发生在秋季,有些发生在夏季和秋季,有些发生在冬季和春季。清末民国时期,疫病不仅每年流行,而且常年流行,疫病的季节性特征趋于消退。

中国历史传染病的空间分布及变化特征

疫情灾害不同于其他自然灾害,具有人口密度依赖性,在人口密度高的地区疫情灾害相对频繁;疫情灾害也具有空间扩散性,疫情灾害在交通枢纽和人口流动性强的交通线路沿线较为频繁。中国历史疫情分布的空间异质性明显。在省域尺度上,在过去的2200年(公元前220年-公元1949年)中,我国各省疫情灾害数量的分布在东、中、西三个方向上具有明显的梯度差异,东南最多,中部次之,西北最少,疫情灾害的空间格局与人口的空间格局基本一致(图3)。

随着不同历史阶段人口空间格局的演变,我国的疫区也发生了变化。在过去的2200年里,中国疫情灾害分布的总趋势是疫情灾害的重点从北向南转移。先秦两汉时期,我国受灾最严重的地区位于黄河中下游,然后逐渐由北向南移动。汉晋时期向南延伸到长江及其重要支流沿岸地区,唐宋以后又延伸到整个长江流域和闽浙地区,元朝以后进一步延伸到广东、广西、云南。到了明朝,海南开始有疫灾,到了清朝,台湾、东北、新疆等边境地区也成了疫区。

图3中国历史疫情空间分异图(一)2200年各省统计;过去300年按县分列的统计数据

中国历史流行病发生的诱因

(1)自然因素。中国近2200年来的流行灾害指数与气温和降水呈显著负相关,表明流行灾害在寒冷期频繁,在温暖期罕见。前者是魏晋南北朝时期的寒冷期,明清时期的小冰期,后者是秦汉隋唐时期的温暖期(图4)。陈法虎院士研究认为,由于中国特殊的自然地理环境,历史上的暖期是东亚夏季风的强盛期,会带来中国特别是北方地区降水量的增加,从而促进雨养农业的发展,形成社会稳定、民族团结的时代。疫情灾害相对较少;相反,历史上的寒冷期是东亚夏季风的衰退期,导致中国降水普遍减少,旱灾频繁,农业收成不佳,战乱不断,社会动荡、民族分裂的“乱世”,疫情相对频繁。以上事实表明,气候变化是影响我国疫情灾害长期变化的重要因素。

(2)非自然因素。虽然气候和环境变化在一定程度上可以影响流行病灾害的发生频率,但人类活动仍然占主导地位。根据陈发虎院士对中国北方沙尘暴变化的研究

,近2000年来,人类活动已经超过自然因素成为了引发环境变化的主导因素。在温暖湿润时期(如汉代、唐代、中世纪暖期),自然条件下本应沙尘暴少发,但由于人类对半干旱半湿润地区土地的过度垦殖,加剧了植被破坏,导致沙尘暴频发(图4)。影响疫灾长期变化最重要的非自然因素是人口变化。2200年来,特别是在五代十国以后近1000年里,我国人口逐步增加的趋势与疫灾指数逐步升高的趋势基本一致(图4c),说明人口越多越密集时,疫灾越易流行。其次是社会状态,一般而言,“乱世”疫灾多,“治世”疫灾少。如魏晋南北朝时期,社会动乱,战争多发,疫灾也高发,成为中国历史上的第一个疫灾高峰期;而汉唐盛世,社会稳定,战乱稀少,疫灾也少发(图4b)。

图4我国近2200年来疫灾频度变化(a)及其与我国战争频率(b)、人口数量(c)、华北沙尘暴(d)、东亚季风区降水(e)、北半球(f)和我国(g)温度变化的对比。图上方标出了我国的主要朝代。图1a中的粗线为50年滑动平均。图1b中战争频率为每连续10年间在我国范围内发生的战争总次数,统计自《中国历代战争年表》

中国历史疫灾的现代启示

(1)疫灾与人类相始终。病原体与人类同进化,致病微生物是人类始终面临的重大威胁。我国南方温暖湿润气候和生物繁茂的自然环境,以及由此带来的人口聚集的生活环境和工作环境,均有利于瘟疫的发生和扩散,其作为主要疫灾流行区的空间格局将长期稳定。

(2)疫灾关系国家安全。人类干扰自然的程度越来越深刻,人类面临的疫病风险也越来越多。滥食“野味”的陋习,使得原本仅存于野生动物身上的致病微生物被带到人间,从而导致新的传染病发生。禁止滥食野生动物,是保障生命安全和国家安全的重要举措。

(3)历史是现实的镜子。历史使人明智,鉴古可以知今。揭示我国历史疫灾的时空变化规律,总结我国历史疫灾应对的经验教训,对于当今突发性公共卫生事件的防控和应急管理具有重要借鉴作用。

来源:龚胜生谢海超陈发虎/“中国科学杂志社”微信公众号

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