第一章、 緒論
1.2 穩定同位素分析應用於探討古環境及考古文化
素與溫度的方程式，經過Hays and Grossman在1991年綜合與整理前人研究 得到新的方解石氧同位素轉換溫度方程式如下：
T (℃) = 15.7 - 4.36 (δ18Ocalcite,PDB-δ18Ow,SMOW) + 0.12 (δ18Ocalcite,PDB-δ18Ow,SMOW)2 其中方程式裡的T為碳酸鈣形成時的溫度，單位為℃，此方程式適用 的溫度範圍介於0℃~60℃；δ18Ocalcite為相對於PDB，碳酸鈣在T℃時與周圍 水體達成同位素平衡時的氧同位素數值；δ18Ow,SMOW為相對SMOW，碳酸鈣
的生活環境，考古學家們只能藉由史前人類活動留下來的遺跡來重建當時 如Shackleton, 1973；Killingley, 1981；Á lvarez et al., 2010），探討軟體動物 生存時之氣候（例如Taira, 1976；Abell, 1982, 1985）以及解釋其生態環境 特徵（例如Keith et al., 1965）。
隨著台灣南部科學園區台南分區的開發，考古學家先後在園區及周邊 的開發基地內發現了82處的考古遺址，並搶救了其中的34處，遺物與遺跡 經過出土地層的順序比對、類型與風格的分析以及放射性碳14的年代測 定，其年代介於距今約5000~300年之間，先後涵蓋六個考古文化相，依序 為大坌坑文化（5000~4200 B.P.）、牛稠子文化（4200~3300 B.P.）、大湖 文化（3300~1800 B.P.）、蔦松文化（1800~500 B.P.）、西拉雅文化
（500~300 B.P.）、明清漢人文化（300 B.P. ~）（臧振華與李匡悌，
2013）。南科遺址出土的文化在相同的空間下隨著時間表現出豐富的人類 生活文化史，不僅提供考古學者研究台南地區人類文化發展的資料，對於 探討臺灣、亞洲甚至太平洋地區人類社會文化的演化提供關鍵性的證據與 脈絡，因此南科園區考古遺址群的發掘受到考古學界相當大的重視。
18000年前末次冰河期結束後，全球氣候進入冰消期、間冰期至今，
圖1.1 南科園區及海岸線位置模擬圖（取自臧振華與李匡悌，2013）。(A)台南期海進階段，距今約6500年前 左右。(B)台南期海退階段，距今約5000年前左右。
圖1.2 南科園區及海岸線位置模擬圖（取自臧振華與李匡悌，2013）。(A)南關里期階段海退時期，距今約 4500年前左右。(B)三抱竹階段早期，距今約3000年前左右。
（3）三抱竹期（距今3000~1300年前）：南科園區全區開始轉為陸相黃 褐色黏土堆積，由河川氾濫沖積轉為地層堆積。地層中發現若干已淤積的 舊河道，沿河道有不少遺址文化層的分布，也可看出當時的水流方向皆為 朝向西北，與現今的朝向西南不同。在中、下段則有距今2800~2000年間的 烏山頭期的文化遺留（圖1.2B），地層上段有距今1800~1300年間的鞍子期 或蔦松期的文化遺留（圖1.3A）。
（4）五間厝期（距今1300年至今）：此階段為南科園區最晚期的堆積 期（圖1.3B），在地層中發現一層分布廣泛的黃褐色粉砂土壤層，各地堆 積厚度不一，且與下層三抱竹時期的地層呈不整合面，顯示此時的環境變 化為快速且劇烈，根據園區內地層年代分析、地電阻分析，推測曾文溪在 距今約1500年左右發生改道，在較現今河道以南地區發展，造成園區內沉 積環境的改變。此時的考古遺留多在園區南側，有距今約1200年的蔦松文 化以及距今500~300年之西拉雅文化，表處則有近代漢人文化遺留。各階段 南科園區海岸線變遷與對應之文化期如（圖1.4）。
圖1.3 南科園區及海岸線位置模擬圖（取自臧振華與李匡悌，2013）。(A)三抱竹階段中、晚期，距今約2000年前左右。(B) 五間厝階段晚期，距今約400年前左右。
圖1.4 南科園區海岸線變遷與遺址文化層序（修改自臧振華與李匡悌，
2013）。
1.3 500 多年前至今東亞氣候概況
在近千年以來全球的溫度變化主要經歷三個較突出的氣候變化事件，
從800~1300A.D.的中世紀暖期（Medieval Warm Period），到了
1300~1900A.D.溫度下降為小冰期（Little Ice Age），小冰期結束後溫度上 升到相對過去千年較為溫暖的20世紀暖期（20th Century Warming
Period），在過去千年全球呈現暖‐冷‐暖的溫度震盪模式，而現今的地球氣 溫依然處於20世紀暖期的階段，溫度甚至高於中世紀暖期（圖1.5）
（Cronin et al.,2003；Loso, 2009）。
圖1.5 過去千年來乞沙比克灣氣溫變化模式（取自Cronin et al.,2003）。
(A)為乞沙比克灣近2200年來春季溫度變化，垂直虛線為20世紀前之 春季平均溫度（12.3℃）。(B)為乞沙比克灣近1000年來春季溫度距 平變化。(C)為北半球近1000年來年均溫距平變化。
在中國東部地區相較於全世界，暖期時的溫度記錄之距平高於全球溫 度之距平，而冷期時，溫度記錄的距平則低於全球溫度的距平（圖1.6）
（Xiao et al., 2011）；東亞有特殊的季風氣候，在探討東亞地區氣候變遷 時，東亞季風是個不可輕忽的環節。由中國東部不同石灰岩洞穴的石筍碳 氧同位素分析結果顯示在小冰期間，東亞地區夏季季風強度降低、雨量減 少（圖1.7）（例如Wang et al., 2001, 2008；Yuan et al., 2004；Dykoski et al., 2005；王紹武與龔道溢，2000；楊保與譚明，2009）。
圖1.6 近千年以來全球和中國東部的溫度距平（取自Xiao et al., 2011）。
圖1.7 近千年中國溫度、東部降水變化和東亞夏季季風演變歷史（取自楊 保與譚明，2009）。(a)溫度變化。 (b)降水變化。 (c)反映東亞夏季 季風變化綜合石筍氧同位素序列。
在台灣地區，高雄大崗山石灰岩洞穴的石筍記錄在450~390B.P.為碳氧 同位素平均數值較重時期（圖1.8），反映此時為夏季季風相對減弱、降雨 量較小的乾燥氣候時期（李志中，2010）；而從台灣不同地區的湖泊沉積 物孢粉分析結果，台灣北部武淵井、中部七彩湖、南部東源谷地的孢粉資 料皆顯示在800~150B.P.為較冷的氣候型態（林淑芬，2004；Liew and Huang, 1994；Liew et al., 2002；李政益，2004）。
圖1.8 高雄縣大崗山石灰岩洞穴石筍碳氧同位素數值變化趨勢圖（修改自 李志中，2010），圖中各色虛線及數值代表該階段之碳氧同位素平 均值；黑色虛線為研究區段碳氧同位素平均值：δ18O（-7.81‰）、
δ13C（-8.33‰）。
本研究考古材料來自南科園區五間厝遺址，所屬地層年代為距今 500~300年前的西拉雅文化，綜合以上前人研究，大致而言，此時的氣候處 於小冰期，東亞季風減弱，為較現今乾且冷的氣候型態。