大禹治水的真相是什么？还原4200多年前我国气候史

气候变化是制约史前文化发展的重要因素之一。近期，中国科学院地球环境研究所谭亮成研究员牵头开展石笋古气候重建工作，发现4300年前至3900年前，我国中南地区的降水增多且伴随多次洪涝灾害的发生，加剧了石家河文化的衰亡。同系列的研究还发现，在4000年前左右，黄土高原在长期干旱的背景下发生了持续约20年的极端强降雨事件；4390年前至3800年前，汉江上游地区也记录到了强降雨事件。

这一时段的气候变化在气候学界被称为4.2千年事件，其在全球及我国其他地区有何表现？对各地的史前文化产生了怎样的影响？大禹治水“治”的是否是这些洪涝灾害呢？

在地球北纬30°附近，由西向东分布着的两河流域、尼罗河流域、印度河流域、黄河流域，分别孕育了美索不达米亚、古埃及、古印度和华夏文明。然而，唯有华夏文明绵延至今，生生不息。其他三大文明在4200年前后的相继消亡让人百思不得其解，直至20世纪末耶鲁大学考古学家哈维·韦斯率先将其衰亡与气候变化建立联系，谜团才渐渐解开。

韦斯发现，4200年前一场旱灾令风沙席卷了美索不达米亚地区，导致土壤变得极为贫瘠，即使是蚯蚓也难以生存。以农业为生的阿卡德帝国无法维持生计，人口开始迁徙，最终在4150年前土崩瓦解。其他研究发现，4200年前东非高原的夏季降水减少，尼罗河的水源之一塔尔湖无法供应足够的水源，使得尼罗河下游的古埃及王国逐渐衰败；同样的旱灾也蔓延到了印度河谷，导致哈拉帕文化突然中断。

这场气候突变事件因与文化发展的紧密联系引起了全球学者的关注，全球各地争相开展古气候研究。以韦斯为代表的学者认为其是一场全球性的干冷气候事件，国际地层委员会还将这一干旱事件载入了地质年代表中，作为梅加拉亚期的开端。然而，4.2千年事件真的是全球性事件吗？各地都表现为干旱吗？随着越来越多高精度、高分辨率的古气候记录的出现，否定的声音越来越强烈。

石笋因其分布广泛、测年准确、分辨率高、代用指标丰富等优点，是古气候和古环境重建的“第四大支柱”（其它三大支柱分别是冰芯、黄土、深海沉积），更是获取高精度和高分辨率古气候记录的不可多得的载体。

在喀斯特地区，大气降水到达地表后与植被呼吸作用产生的二氧化碳共同溶蚀地表的石灰岩、白云岩等碳酸盐岩，溶液随裂隙进入洞穴后由于碳酸钙过饱和再次析出，在洞底沉积形成石笋。所以石笋的化学成分保留了大气降水、温度、大气颗粒物以及土壤环境等信息。以石笋碳同位素和微量元素为例，降水越多，植被越茂盛，呼吸作用产生的二氧化碳越多，石笋中聚集更多质量较轻的碳12，石笋碳同位素偏轻；同时，碳酸盐优先沉积作用减弱，或溶液酸性更强，单位时间内溶解更多的碳酸盐岩，导致更少比例的微量元素/钙元素比值记录在石笋中。

以本次研究为例，谭亮成研究员团队在湘西惹迷洞采集了一支石笋并建立了石笋的年代标尺，认定其生长于5667年前至3885年前，大部分年代误差小于10年。通过分析，重建了我国中南地区5700年前至3900年前的降水变化，发现5700年前至4300年前，中南地区的降水逐渐减少；而后在4.2千年事件时（4300年前至3900年前），降水增多，且伴随多次洪涝灾害的发生。