氣候變遷–以古為鑑：深鎖在大鬼湖中的祕密–沈積物與中國人口的對應
92/09/04
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陳鎮東｜
中山大學海洋科學學院海洋地質及化學研究所教授
羅建育｜
海軍軍官學校海洋科學學系
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，學者研究了臺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。
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，即一四一九年。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。
