花粉考古見證古代宜蘭豪雨，和反聖嬰有關？

林淑芬在臺灣大學地質科學系就讀碩士班時，專注的題材是土壤。後來因緣際會進入中研院史語所工作，接觸到考古學，因此就讀博士班時改以花粉為主題，調查宜蘭近4200年來的花粉紀錄，藉此探討古代的環境及氣候，與宜蘭史前文化發展的關係。這些工作令她成為臺灣罕見以花粉研究考古的專家。

植物是環境中重要的一部分，但是植物的組織幾乎難以留存；所幸小小的花粉不但輕、數量多，而且結構堅固，有機會長期保存。花粉專家只需要普通的光學顯微鏡，多半能識別到植物「屬」的層級，再加上電子顯微鏡，可以進一步分辨出「物種」。
 

然而，環境中每種植物花粉留存下來的機率不一，光憑花粉不足以重建當時的地貌；不過比較各種植物花粉組成在不同年代間的變化，推論氣候、環境在不同年代的改變，倒是十分合適的分析策略。

林淑芬主要研究宜蘭的古代花粉，她從梅花湖、龍潭湖等地點採樣，分析地層中不同年代留下的沉積物，推測當時的氣候與環境。在取得豐富成果的過程中，她曾經犯下推論錯誤，卻意外成為目前新方向的突破契機，還連結到反聖嬰現象對臺灣史前文化的影響。這其中的曲折是怎麼回事呢？

茵陳蒿的誤會：耐旱植物，反而是豪雨指標

距今約800年前，宜蘭有大量茵陳蒿的花粉留下。一般認為茵陳蒿是長在沙地的耐旱植物，所以沉積物中見到大量茵陳蒿花粉，表示那時氣候乾燥，有利於耐旱植物大量生長。當時的考古紀錄也出現超過百年的中斷，即沒有人類活動的紀錄，林淑芬推論那時大環境乾旱，不利於人類生存。

然而，其他資訊令林淑芬懷疑自己早期的推論。詳細考察茵陳蒿在宜蘭的生長模式以後，林淑芬驚覺真相其實完全相反：耐旱的茵陳蒿，事實上是暴雨頻繁的指標！
 

宜蘭有些河流，在雨量少的季節地表水量不足，河水往往潛入地下成為伏流。乾涸的河床佈滿礫石，不利植物生長，只有如茵陳蒿一類的耐旱植物可以生存。在雨季或颱風帶來大雨時，河床恢復為流水的河道，乾季時生長在河床的植物會被沖走；等到再度進入乾季，茵陳蒿又會再次長滿河床。

上述狀況若是一再反覆發生，花粉記錄中茵陳蒿的出現數量就會大增。假如古代狀況一樣，意謂茵陳蒿大量生長的年代，其實是豪雨頻繁發生的時期；因此當時考古紀錄中斷，其實和降雨過多有關，而非氣候乾燥。

宜蘭的環境與考古記錄

藉由花粉及其他資訊，可以重建宜蘭古代的環境、氣候變化。宜蘭地形如同口袋般，三面被高山圍繞，一面朝向太平洋。冰河時期結束後，海平面上升，距今約1萬4000年前海水逐漸湧入宜蘭平原地區，八千多年前淹沒面積達到最大，當時宜蘭平原只有現在一半大。接著海水漸漸後退，距今3000年前，海水退到距離目前海岸線西方2到3公里處。
 

丸山遺址。（圖／蘭陽博物館提供）

宜蘭最早的考古遺址可能距今達5000年，在新石器時代早期、中期整體上遺址數量稀少，位置接近海邊；到了新石器時代晚期（以丸山文化為代表），遺址數量增加，距今2400到3600年間遺址幾乎都位於內陸的丘陵地帶，或許和平原被海水入侵有關。

有趣的是，宜蘭在距今2000多年前之後，幾乎不再有人類活動的記錄，要等到1300年前才恢復。距今800到1300年間，宜蘭進入鐵器時代早期（以十三行文化普洛灣類型為代表），遺址分佈於海岸附近，接著便是上述提到超過百年的中斷期。直到距今600年前的鐵器時代晚期開始（以十三行文化舊社類型為代表），宜蘭平原上再度留下大量遺址。

宜蘭2000年前頻繁豪雨，竟然和聖嬰現象有關？

為什麼距今2000多年前開始，人類在宜蘭消失那麼久？氣候應該是重要因素。不論河流沖積扇或湖泊沉積物，都見證當時頻繁的豪雨，而且比距今800年前的規模更大。那段時期出現不少赤楊屬植物的花粉，赤楊是所謂的先驅植物，通常在植被匱乏的地區搶先生長，若它們能留下大量花粉，意謂那個時期原本的植被遭到消滅。

不過數百年的龐大雨量也改變了宜蘭的地貌，創造出更平坦、肥沃的沖積平原，彷彿「都更」一般，令宜蘭平原成為更適合人類居住的地區，才有隨後鐵器時代的興旺。

非常有趣的是，宜蘭最近數千年來降雨量最高的兩個時段，距今800和2000多年前之後一段時期，剛好都是聖嬰—南方震盪（El Niño-Southern Oscillation，簡稱ENSO）最頻繁發生的時候。這令林淑芬想到：莫非太平洋遠方發生的ENSO，也影響到遙遠的宜蘭？
 

東北季風與颱風，共伴效應帶來豪雨

颱風以外，宜蘭降雨主要來自秋冬季的東北季風。假如颱風經過臺灣南方，當時又有東北季風同時出現，颱風的外圍環流與東北季風交互作用，便可能導致豪雨，稱為「共伴效應」。由於牽涉東北季風，共伴效應往往在9、10、11月上演。此時路過的颱風有機會變成共伴颱風，即使颱風沒有靠近臺灣，仍可能引發共伴效應。

林淑芬由蘇澳、宜蘭、竹子湖氣象站取得1982到2016年的降雨數據，和颱風等資訊比較，判斷這35年間至少出現過18次共伴颱風。有些颱風距離臺灣數百公里遠，臺灣甚至沒有發佈颱風警報，但是它們導致的共伴效應，仍帶給宜蘭龐大雨量。

反聖嬰年，共伴颱風數目最多

ENSO發生的地點位於太平洋東部赤道一帶，卻可能帶來世界性的影響，使某些地區出現極端氣候。根據海洋聖嬰指標的定義，假如區域內的海洋表面溫度（SSTA）連五個月比平均高出攝氏0.5度，便定義作異常溫暖的「聖嬰年」；反之，則為異常寒冷的「反聖嬰年」。1982到2016年期間有13年為正常年，聖嬰、反聖嬰年各11年。

18次共伴颱風中，13個正常年出現兩次，11個聖嬰年出現五次，反聖嬰年最多，11年出現11次。研究鎖定的35年間，共伴颱風在反聖嬰年出現的數量、比例都最高。例如 2010年的梅姬颱風，就是反聖嬰年在宜蘭帶來豪雨的共伴颱風。
 

反聖嬰年為什麼有更多共伴颱風？一個可能是反聖嬰年颱風生成的位置距離臺灣比較近，路過臺灣的機率更大；另一個可能是反聖嬰年的東北季風比較強，不過仍需要更多證據。ENSO會不會、如何影響臺灣，至今仍沒有定論。假如推論正確，表示儘管臺灣距離遙遠，至少在擁有獨特口袋地形，能突顯共伴效應的宜蘭，仍然會受到ENSO的影響。

林淑芬認為，在反聖嬰年，東北季風與颱風發生共伴效應的事件較多，帶給宜蘭龐大雨量。（圖／何庭劭繪）

不過上述研究對象是現代，該如何應用於千百年前的考古？古代ENSO事件沒有這麼詳細的逐年解析度，只能估計一段時間內發生的頻率；對照之下，發現古代宜蘭降雨量高的時期，ENSO的頻率也高。假如ENSO透過共伴效應影響臺灣，可以想像宜蘭受到的影響最大，而考古上宜蘭人類消失的時候，周圍的臺北、新北、花蓮仍持續有人居住。

宜蘭平原。（圖／林淑芬）

上百年頻繁豪雨，應該不會只有單一成因；人類活動除了氣候之外，也還受到許多因素影響。不過透過古代花粉、最近的氣象記錄，林淑芬依然找到一條很有價值的線索。倘若歷史上ENSO真的影響過臺灣，或許不只限於宜蘭，也在臺灣其他地區造成過不一樣的影響，這也是林淑芬接下來希望回答的問題。

即使如今科技水準遠勝古代，現代人依舊受到氣候影響。研究現在能找到認識古代的線索，了解古代也能替現在帶來指引，這是考古學研究過去，對現在的一大意義。

本文轉載自《科技大觀園》，一個由科技部建置的科普數位整合平臺。