气候冲击与社会适应因素共同塑造了渭河流域史前人类聚居发展的轨迹

《Journal of Archaeological Science》：Climate shocks and social adaptation shaped the trajectory of prehistoric settlement in the Weihe River Basin

　　

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  MGWR研究表明， Longshan时期的聚落扩张到了远水高地，这是对气候变化和水文风险的响应。
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  MLP量化了史前聚落与环境因素之间的全流域动态关系。
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  4.2千年和2.8千年的气候异常加剧了资源压力；2.8千年的事件发生时间晚于西周时期中心地带，这是一个多倍威胁因素。
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  青铜时代的生计转变和战略性的聚落选择在结构上重塑了区域聚落模式。

引言

人类活动与环境变化之间的关系已成为考古学、古气候学和环境历史研究的核心问题之一（Chen et al., 2015a; Kawahata et al., 2009; Kidder et al., 2018; Su et al., 2025; Wang et al., 2024; Weiss et al., 1993）。全新世气候的波动不仅为早期农业文明的发展提供了机会，也通过干旱和降温等极端事件对社会构成了持续挑战（Bond, 2001; Costanza et al., 2009; Pederson et al., 2014; Tan et al., 2018; Yang et al., 2019）。全新世早期和中期温暖湿润的气候为世界各地许多早期农业社会的兴起和传播提供了关键的环境背景（Costanza et al., 2009; Huzayyin, 1939; Pederson et al., 2014; Sun et al., 2019; Yang, 2013）。与此同时，大约5.5千年和4.2千年前发生的两次显著的气候恶化事件对早期文明构成了普遍的挑战，常常引发聚落的重新布局和社会转型（An et al., 2005; Cullen et al., 2000; Dutt et al., 2019; Qu et al., 2026; Stanley et al., 2003; Staubwasser and Weiss, 2006; Welc and Marks, 2014; Wirtz et al., 2024; Wu et al., 2024）。在中国黄河流域，这种气候变化对应于仰韶文化的衰落和龙山社会的兴起，后者更为复杂且具有防御性，反映了人类在气候压力下的重要调整（An et al., 2002; Hou et al., 2019; Jiang and Cui, 2017; Li et al., 2026a, 2026c; Liu and Chen, 2017; Wang and Gong, 2000）。

作为文明的重要发源地，渭河盆地从仰韶时代到青铜时代保留了连续的文化序列，使其成为研究古气候适应性的关键区域。在青铜时代，关中平原是周朝和秦朝的发源地，以周原、凤京、镐京和咸阳等核心中心为基础，从根本上塑造了早期国家的政治格局和文化认同（Liu and Chen, 2017）。近年来，大量的考古学和古环境研究记录了从早期仰韶文化到龙山文化以及青铜时代的长期文化序列，并揭示了关键的气候事件和地貌变化（Dong et al., 2017; Gao et al., 2022; Hou et al., 2019; Xiang et al., 2026）。值得注意的是，学者们通过遗址分布图、海拔和坡度分析以及当地地层记录深入探讨了聚落动态与环境条件之间的关系（Li et al., 2013; Li, 2014; Lu et al., 2014; Su et al., 2025）。

同时，多种建模方法被用来阐明新石器时代聚落的区域分布。最近的一项研究使用二元逻辑回归模型成功预测了黄土高原北部龙山时期遗址的分布，确定河流距离、温度、降水量和海拔是遗址存在与否的主要决定因素（Cui, 2024）。在对中国东北部考古遗址预测的逻辑回归和MaxEnt方法进行比较评估时，进一步证明了环境变量在聚落建模中的有效性（Wachtel et al., 2018）。最近，将XGBoost与SHAP分析应用于浙江省的新石器时代遗址，发现海拔、地表起伏和坡度是最有影响力的预测因素。研究人员将这一分析框架扩展到大陆尺度（Fan et al., 2025b），并将SHAP分析与广义加性模型（GAMs）相结合，定量描述了中全新世人类聚落强度与各种环境驱动因素之间的非线性关系和阈值效应（Gao et al., 2026）。

尽管这些研究显著加深了我们对史前聚落模式的理解，但仍然存在重要限制。值得注意的是，尽管最近的工作通过机器学习和非线性建模超越了线性假设（Fan et al., 2025a; Gao et al., 2026），但这些分析主要是在汇总的区域尺度上进行的，因此环境效应对聚落位置的空间异质性——即环境变量的重要性在地理空间上的变化——在很大程度上尚未得到研究。

为了超越对过去人类-环境互动的纯描述性描述，本研究采用了一个综合分析框架，结合了多尺度地理加权回归（MGWR）和多层感知器（MLP）。MGWR通过估计环境变量（如海拔、坡度、距河流的距离和植被）的影响方向和强度在地理单位间的变化来捕捉其空间非平稳性，而MLP则捕捉变量间的复杂非线性关联并通过基于排列的特征排名量化它们的相对重要性。两者的结合提供了双重视角：MGWR揭示了环境驱动因素在何处以及如何在当地变化，而MLP则确定了在汇总层面上哪些驱动因素最为重要。在这一框架的指导下，本研究探讨了三个相互关联的研究问题：（1）从前的仰韶时代、仰韶时代、龙山时代到青铜时代，环境驱动因素的相对重要性是如何演变的？（2）这些环境驱动因素的空间效应在每个时期内的地理变化程度如何，这些模式又是如何随时间变化的？（3）MGWR和MLP的结合是否提供了一个比单独使用任何一种方法更为稳健的框架，以揭示人类聚落和环境变化的耦合时空动态？通过回答这些问题，我们旨在不是建立确定性的气候-社会因果关系，而是量化在渭河盆地中结构化人类适应策略的环境限制和机会。通过这样做，本研究旨在推进考古预测建模的方法论实践，同时有助于理解这一关键地区的早期文明发展过程。

章节片段

研究区域

渭河流经甘肃省、陕西省和宁夏回族自治区。其主要河道长度约为818公里，是黄河最大的支流。渭河流域位于东经103° 58′ 18″至110° 16′ 58″，北纬33° 41′ 47′至37° 24′ 30″之间，面积约134,800平方公里（黄河水利委员会，2013）。该流域位于大陆季风气候区，跨越干旱到半湿润的过渡地带。

考古材料

根据渭河流域的新石器时代和青铜时代的考古文化编年，本研究定义了四个主要文化时期：前仰韶时期（9000-7000校正年前），以老官台文化为代表；仰韶时期（7000-5000校正年前），分为早期、中期和晚期，晚期仰韶包括庙底沟II型变体；龙山时期（5000-4000校正年前），包括早期庙底沟II型。

聚落分布的历时动态

聚落数量的变化显示出周期性特征：前仰韶时期（1133个）和仰韶时期（1064个）的聚落数量保持稳定且处于较低水平；龙山时期的聚落总数增加到1962个，达到了整个时期的峰值。到青铜时代，聚落总数回落至1117个（图3b）。其中，龙山时期有663个靠近水源的聚落。

气候背景与聚落系统的重组

全新世是第四纪最新的间冰期，从11700年前持续到现在（Walker et al., 2018）。尽管气候条件通常相对稳定，但这种稳定性仍会被频繁的气候波动打断，主要包括四次主要的冷却事件，分别发生在大约8.2千年前、7.2千年前、5.5千年前和4.2千年前（Hou et al., 2019; Jiang et al., 2025; Li and Gao, 2021; Parker and Harrison, 2022; Yang et al., 2025）。

结论

本研究系统地考察了渭河流域史前聚落的时空动态。通过整合聚落分布数据与古气候和考古证据，阐明了在长期人类-环境互动背景下聚落演变的机制。主要发现总结如下：

首先，关键的气候异常，特别是4.2千年和2.8千年前的事件，与

CRediT作者贡献声明

周婷婷：撰写——初稿、可视化、验证、软件、形式分析、数据整理。方如芳：撰写——审阅与编辑、方法论。崔建新：撰写——审阅与编辑、监督、方法论。赵洪飞：验证、数据整理。何茂峰：验证、调查。何鸿明：撰写——审阅与编辑、资金获取、概念化。

数据可用性声明

支持本研究结论的原始数据作为补充材料附在这份手稿后面。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们衷心感谢中国国家自然科学基金（项目编号42271007）、中国博士后科学基金会（项目编号2025M770432）和CPSF博士后奖学金项目（项目编号GZC20250282）提供的研究资助。

周婷婷|方如芳|崔建新|赵洪飞|何茂峰|何鸿明