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2025-02-23 03:34:40
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从信风到季风

1915年(nian)1月,未(wei)来将要在上(shang)海(hai)创办后来举世闻名(ming)的《青(qing)年(nian)》杂志的陈(chen)独秀还(hai)未(wei)从东瀛踏上(shang)回国之旅,中(zhong)国现代科学史上(shang)历时最长的一份(fen)综合性科学刊(kan)物《科学》杂志,就已经被留美学生组(zu)成的中(zhong)国科学社所创办。作为中(zhong)国科学社首批(pi)成员的竺可桢(zhen)自然成了《科学》杂志的主要撰稿人。1916年(nian)2月,此(ci)时已转入哈(ha)佛大学攻读气象学的竺可桢(zhen)在《科学》杂志上(shang)发表了《中(zhong)国之雨量及风暴说》一文,这是他学术生涯中(zhong)论及季风的第一篇文章。

《科学》杂志

只(zhi)不(bu)过,在论文中(zhong),竺可桢(zhen)还(hai)没有将之明确称为季风。

在这篇分(fen)析中(zhong)国降雨量分(fen)布多寡原因的文章中(zhong),竺可桢(zhen)认为“信风(monsoon)之强弱”是与“地形之高下(xia)”“风暴之路径”并列的影响(xiang)中(zhong)国降雨量的因素。在分(fen)析信风与中(zhong)国季节(jie)降水差异时,他说“海(hai)风之湿度必高,而自陆至海(hai)之风其湿度较低(di),是故冬信风为冷而干燥,夏信风则温而幽湿”,这便造就了中(zhong)国以(yi)夏季降水为主的气候特征。同时,他也认识到湿润的夏季信风强度从南至北,由沿(yan)海(hai)至内陆又(you)呈现逐渐递减的趋势(shi)。所以(yi),竺可桢(zhen)得出“惟有信风故而中(zhong)国南方之雨量较北方为多,惟有信风故而各省之雨泽多在夏季”的结论。只(zhi)是在如何称呼这一典型气候现象方面,当时并没有统(tong)一和标准。竺可桢(zhen)在文内给出了两种说法“信风者,一季风也”。这可以(yi)说是季风概念的首次登场,只(zhi)不(bu)过并没有与信风真(zhen)正地区别开来。

1918年(nian),竺可桢(zhen)从哈(ha)佛学成归国。1920年(nian)受聘南京高等师范学校,并开设了地质学、地文学(自然地理学)和气象学等课程。为了高质量地完成教学任务,竺可桢(zhen)撰写了气象学讲义(yi)。

当知(zhi)识要在课堂上(shang)讲授出来时,概念的明晰化就势(shi)在必行。所以(yi),《气象学》讲义(yi)中(zhong)的第六章《风》这一部分(fen)的第三节(jie)《风之种类(lei)》,竺可桢(zhen)便将我们现在界定为的信风,即在低(di)空从副热带高压(ya)带吹(chui)向赤道低(di)气压(ya)带的风明确称之为信风了。其将因海(hai)陆热力(li)分(fen)布不(bu)均(jun)所产生的风,则称之为季风。“冬季之风应自大陆而趋海(hai)洋,夏季之风则应自海(hai)洋而趋大陆,此(ci)等风名(ming)为季风(monsoon),因其风向视季候为转易也。”此(ci)论清楚明了,季风之名(ming)从此(ci)使用至今。

名(ming)称虽定,但(dan)当时对于季风还(hai)缺乏足够的研(yan)究。

1922年(nian),竺可桢(zhen)在《南京之气候》的演讲中(zhong)再次提(ti)及中(zhong)国的季风气候,并对之有了更进一步的认识。他在解(jie)释南京与杭州、天津降雨量多寡和雨期早晚差异问题时,将之归结为“季风之影响(xiang)”。季风由南向北的推进过程在这篇文章中(zhong)被揭(jie)示出来,同时文章认为先受东南季风影响(xiang)的地区雨期更早,反之则晚。

但(dan)囿于当时气象站台的缺失(shi),气象数据的匮(gui)乏,想要进一步呈现中(zhong)国气流的具体运行情况还(hai)需时日。

到了1933年(nian)得益于各地气象台的建(jian)立,中(zhong)国气流运行的具体情形可以(yi)被准确表达出来,我们对于季风的认识也提(ti)高到了一个(ge)新的水平。当年(nian)竺可桢(zhen)在第五届(jie)太(tai)平洋科学会议上(shang)宣读了《中(zhong)国气流之运行》一文,这是我国最早关于东亚(ya)大气环流的研(yan)究工作。他通(tong)过利用民国十七年(nian)(1928年(nian))至二十一年(nian)(1932年(nian))中(zhong)国内地五十处,东三省三处和新疆二处观测点观察所得的地面风向数据,绘制了1月、4月、7月、9月中(zhong)国各地最多风向的分(fen)布图,进而分(fen)析一年(nian)内四个(ge)典型月份(fen)的东亚(ya)气流运行情况。而且该文从机制上(shang)认识到影响(xiang)我国各季节(jie)气流运行和季风的因子。陆地上(shang)的西伯利亚(ya)高压(ya)和印度低(di)压(ya),位于海(hai)上(shang)的北太(tai)平洋高压(ya)和亚(ya)罗森低(di)压(ya)(阿留申低(di)压(ya))在冬夏两季共(gong)同促成了气流的运动以(yi)及季风的出现。这一发现对于季风研(yan)究具有重要意义(yi)。

仅仅一年(nian)后,1934年(nian)9月在《地理学报》创刊(kan)号上(shang)的第一篇论文即是竺可桢(zhen)的《东南季风与中(zhong)国之雨量》。此(ci)文被气象学家陶诗言院士认为是“我国有关季风研(yan)究的经典著作,为以(yi)后的我国季风研(yan)究和长期天气预报研(yan)究提(ti)供了基础”。

《地理学报》创刊(kan)号目录

该论文之所以(yi)如此(ci)成功(gong),除了竺可桢(zhen)卓越的科学研(yan)究能力(li),其实还(hai)有赖于他深厚的古代文学功(gong)底(di)。

竺可桢(zhen)在找寻中(zhong)国古代对季风认知(zhi)的文献记(ji)录时,发掘了苏轼《舶䑲风》一诗。其中(zhong)有“三时已断黄梅雨,万里(li)初来舶䑲风”一句,该句引中(zhong)有解(jie)释道“吴中(zhong)梅雨既过,飒然清风弥月,岁(sui)岁(sui)如此(ci),湖人谓(wei)之舶䑲风”。这里(li)的舶䑲风就是夏至后的东南季风。顺着(zhe)此(ci)线索,竺可桢(zhen)还(hai)发现了古人多有“舶䑲风,主水退(tui),兼旱(han)”的记(ji)载(zai)。正所谓(wei)“舶䑲风云起,旱(han)魃深欢喜”。为了解(jie)释这种说法,竺可桢(zhen)发现随着(zhe)时间变化,东南季风的渐次北进现象。当东南季风强势(shi)扫过长江流域,前锋抵达黄河流域时,雨带也就随之来到华北,长江流域开始晴朗起来。这就是为什么东南季风,即舶䑲风到来后,长江流域天气变得干燥的原因。

此(ci)机制得到揭(jie)示后,再从长时段舶䑲风强弱变化角(jiao)度观察,竺可桢(zhen)发现历年(nian)长江流域的雨量多寡与舶䑲风的强弱有着(zhe)密切关系。“东南季风强,则长驱(qu)直达华北,……华北雨量丰(feng)沛,长江流域干旱(han)。东南季风弱,则一至长江流域,其势(shi)已成强弩之末,……长江流域受雨泽之赐,而华北乃干旱(han)矣”。这个(ge)观点虽然在现在是人所共(gong)知(zhi)的事实,但(dan)在90年(nian)前乃是一个(ge)揭(jie)示中(zhong)国季风气候特征的创见。

从1916年(nian)竺可桢(zhen)首篇论文谈及季风到1934年(nian)对中(zhong)国季风气候有了系统(tong)性的研(yan)究,竺可桢(zhen)的季风研(yan)究走过了近(jin)二十载(zai)岁(sui)月。这期间,为了能够更深入、更方便地探究以(yi)季风为代表的中(zhong)国气候,竺可桢(zhen)还(hai)做了大量基础性的工作。

气象台与气象所

没有自己的气象台,中(zhong)国气候研(yan)究便无从谈起。

早在1916年(nian)初的那(na)篇《中(zhong)国之雨量及风暴说》中(zhong),竺可桢(zhen)就谈及了建(jian)设气象台的必要性和重要性。因为气象分(fen)析与研(yan)究必须建(jian)立在气象观测数据的基础上(shang),否则如空中(zhong)楼阁,没有根基。当年(nian)的论文中(zhong),竺可桢(zhen)所利用的不(bu)同季节(jie)季风的风向数据,还(hai)是来自外国人在中(zhong)国海(hai)关下(xia)设的观测所。中(zhong)国当时仅有寥寥数个(ge)属于自己的气象台站,并不(bu)能满足研(yan)究所需。所以(yi),在文章的结尾,竺可桢(zhen)便大声疾呼“政府(fu)能遍设气象台于全国,加以(yi)数十年(nian)之看护观测,然后全国之雨量风暴,始能明了如指掌”。

但(dan)当时身处美国还(hai)是博士生的竺可桢(zhen)还(hai)没有机会亲自践行气象台的建(jian)设。

1921年(nian)8月,回归数年(nian)后竺可桢(zhen)又(you)在《东方杂志》上(shang)发表《论我国应多设气象站》一文,认为当时气象台的数量太(tai)小,与我国广阔领土不(bu)相(xiang)匹配,应大力(li)建(jian)设气象台。“美国面积亚(ya)于我国,而有气象台二百余,……日本面积仅当我国十七分(fen)之一,而气象台之数乃多至五十六。反观我国,则除中(zhong)央气象台外,惟南通(tong)张季直先生所设之军山气象台而已。苟以(yi)欧美日本为先例,则我国至少须有气象台百所。”

临渊羡(xian)鱼不(bu)如退(tui)而结网。1921年(nian)竺可桢(zhen)以(yi)东南大学地学系主任的身份(fen),建(jian)立了附属于大学的南京气象测候站,并亲自指导(dao)学生参与观测。从当年(nian)秋季起,开始每日不(bu)间断观测气压(ya)、温度、雨量和风力(li)、风向等,并每月定期出版《南京气象报告》。1922年(nian),竺可桢(zhen)又(you)参与国家收回青(qing)岛观象台主权的事宜之中(zhong),为成功(gong)接收青(qing)岛气象台做出了重要贡献。青(qing)岛气象台成为当时归属我国为数不(bu)多的设备(bei)完备(bei)的气象台站。1928年(nian),在竺可桢(zhen)的倡(chang)议和交涉下(xia),选取(qu)了南京城钦天山北极阁建(jian)立综合性的气象台,并于当年(nian)10月1日起正式观测。至1934年(nian)竺可桢(zhen)写下(xia)研(yan)究中(zhong)国季风的重要论文时,在他的领导(dao)下(xia)已经创办了上(shang)海(hai)测候所(1933年(nian)1月)、峨眉(mei)山测候所(1932年(nian)8月)、泰山测候所(1932年(nian)8月)和肃州(酒泉)测候所(1934年(nian)7月),同时接管了北平测候所(1929年(nian)6月)。

南京城钦天山北极阁

当本国研(yan)究气象的学者能够顺利方便地使用上(shang)本国气象台数据,中(zhong)国的季风研(yan)究才能有长足的进步。

在竺可桢(zhen)1933年(nian)宣读的《中(zhong)国气流之运行》一文中(zhong),他便利用了南京1929-1931年(nian)和青(qing)岛1924-1929年(nian)测得的逐月风速来展示一年(nian)中(zhong)季风风力(li)的变化特征。在研(yan)究季风的重要一文《东南季风与中(zhong)国之雨量》中(zhong),竺可桢(zhen)同样利用了1929至1933年(nian)间南京测得的夏季不(bu)同风向下(xia)降水可能性和温度、湿度的记(ji)录,从而佐证“舶䑲风主旱(han)”说。北平和上(shang)海(hai)的风力(li)和雨量数据则帮助竺可桢(zhen)证明了不(bu)同的季风强度下(xia)长江流域和北方降水的特征。

此(ci)外,培养一批(pi)专业的气象人才,同样有助于中(zhong)国气候研(yan)究的开展。

1927年(nian)年(nian)底(di),当时国民政府(fu)着(zhe)手筹备(bei)建(jian)立一所国家级(ji)的研(yan)究机构(gou),即中(zhong)央研(yan)究院。在中(zhong)央研(yan)究院的组(zu)织条例中(zhong),将观象台作为其中(zhong)一个(ge)子机构(gou)予以(yi)筹建(jian),竺可桢(zhen)被聘为观象台筹备(bei)委员会常务委员。1928年(nian)2月,中(zhong)央研(yan)究院院长蔡元培为办事便利起见,把观象台筹备(bei)处分(fen)为天文研(yan)究所和气象研(yan)究所,竺可桢(zhen)又(you)被任命为气象研(yan)究所主任。11月,气象所成为中(zhong)央研(yan)究院拟设的十四个(ge)研(yan)究所之一。竺可桢(zhen)作为全权负责人,从研(yan)究所的选址、进人、采买设备(bei)到刊(kan)物出版,均(jun)事必躬亲。气象研(yan)究所作为当时中(zhong)国气象科学的最高学术机构(gou),在竺可桢(zhen)的领导(dao)下(xia),开展了一系列气象科学研(yan)究,在取(qu)得丰(feng)硕研(yan)究成果的同时,也培养了一批(pi)气象研(yan)究人员。

1928年(nian)开始气象研(yan)究所将其直属的气象台观测记(ji)录和各地测候记(ji)录以(yi)《气象季刊(kan)》(1929年(nian)后《气象月刊(kan)》)和《气象年(nian)报》的形式编辑出版。而且,气象研(yan)究所在南京还(hai)开设了四期气象学习班,培养了大量气象学家和气象管理人员,其中(zhong)就有吕炯、涂长望、卢鋈、叶笃(du)正、陶诗言和顾震潮等。当中(zhong)国气象研(yan)究有了一支队伍后,研(yan)究才能获得更大的进展。

比如,1934年(nian)涂长望发表的《中(zhong)国雨量与世界气候》一文,搜(sou)集(ji)了中(zhong)国各地夏季降雨量数据,并将之与世界各地气候进行比较,发现其中(zhong)的相(xiang)关关系。其中(zhong),得出了华北沿(yan)海(hai)区域的夏季降雨量与长江三角(jiao)洲夏季降雨量之间存(cun)在反相(xiang)关关系的结论。此(ci)结论为竺可桢(zhen)论证东南季风强弱与中(zhong)国南北方旱(han)涝关系提(ti)供了重要的佐证与支持。

季风的中(zhong)国影响(xiang)

现实的极端旱(han)涝是气象研(yan)究者研(yan)究气象问题最直接的出发点,解(jie)释极端旱(han)涝发生的原因就成为气象工作者的重要使命和任务。

1926年(nian)入春以(yi)来长江、黄河下(xia)游,东北沿(yan)海(hai)一带降雨稀少,上(shang)海(hai)1至5月降雨量只(zhi)有往年(nian)平均(jun)的百分(fen)之六十一。面对旱(han)情,当时各省纷纷倡(chang)导(dao)祈雨和禁屠之法,以(yi)求(qiu)甘霖。竺可桢(zhen)自然反对这种愚民且迷信的做法。

只(zhi)有科学的宣传才是回击封建(jian)迷信的良方。

所以(yi),在当年(nian)7月竺可桢(zhen)在《东方杂志》上(shang)发表《论祈雨禁屠与旱(han)灾》,向大众科普我国旱(han)涝灾害异常频繁的原因。其中(zhong),他谈到东亚(ya)各国处于季风带内,是造成每年(nian)雨量多寡悬殊的重要原因。在季风的影响(xiang)下(xia),因为季风强弱变化的不(bu)定,中(zhong)国雨量之变率极大,而且,越往内地变率愈大。可以(yi)说,季风对中(zhong)国旱(han)涝影响(xiang)之显著,以(yi)及1920至1930年(nian)代中(zhong)国频繁爆发的极端旱(han)涝灾害,均(jun)让竺可桢(zhen)感到对季风的研(yan)究和科普异常重要。

几年(nian)后的1931年(nian)夏季,全国各地水涝成灾,尤其以(yi)长江流域为甚(shen)。面对几十年(nian)未(wei)有之大洪水,《时事月报》特邀竺可桢(zhen)和刘(liu)治华撰文解(jie)释。仅仅三年(nian)之后的1934年(nian)夏季,长江流域又(you)因梅雨结束得异常偏(pian)早,产生了严重的旱(han)情。短短三年(nian)间,长江流域接连出现的极端旱(han)涝灾害,成为了当时中(zhong)国气象研(yan)究上(shang)最为迫切的中(zhong)心(xin)问题。为此(ci),竺可桢(zhen)写下(xia)了《长江流域三十年(nian)未(wei)有之大雨量及其影响(xiang)》和《民国二十三年(nian)夏季长江下(xia)游干旱(han)之原因》两篇论文予以(yi)解(jie)释。

这两年(nian)长江流域的极端旱(han)涝均(jun)与梅雨的异常有关。在竺可桢(zhen)看来“黄梅天之所以(yi)成,可以(yi)‘季风之影响(xiang)’五字释之”。将季风如何影响(xiang)中(zhong)国降雨解(jie)释明了,就能够回答长江流域旱(han)涝发生的原因。每年(nian)夏季“寒冷之西北风与温暖而潮湿之东南风相(xiang)遇”便会产生降雨,又(you)“以(yi)西北风渐向后退(tui)缩,东南风渐向前趋进时,其降雨期遂生出迟早之不(bu)同”。1931年(nian)夏季长江流域之所以(yi)会有如此(ci)大涝,原因既在于当年(nian)冷风异常强盛,迫使温暖湿润的东南风无法顺利北上(shang),造成梅雨长期盘踞在长江下(xia)游所致。

为了解(jie)释1934年(nian)长江流域夏季主旱(han)的特殊情况,竺可桢(zhen)又(you)从中(zhong)国古籍里(li)寻找历史上(shang)相(xiang)似的情境。在此(ci)过程中(zhong),徐光启(qi)《农(nong)政全书》里(li)“舶䑲风云起,旱(han)魃深欢喜”的记(ji)载(zai)引起了竺可桢(zhen)的注意,通(tong)过解(jie)释这句话(hua),竺可桢(zhen)发现了季风强弱与长江流域旱(han)涝之间的关系。1934年(nian)的夏季,东南季风势(shi)力(li)偏(pian)强,较之往年(nian)早半个(ge)月降临,将盘踞在长江下(xia)游的梅雨天气一扫而空。原本要延续到七月初的梅雨提(ti)前半个(ge)月结束,从而造成了当年(nian)长江下(xia)游异常干旱(han)。

可以(yi)说,为了解(jie)释1930年(nian)代初长江流域的极端旱(han)涝事件,才有了竺可桢(zhen)于1934年(nian)秋季写就的《东南季风与中(zhong)国之雨量》一文。

从季风之名(ming)的确定到对季风认识与研(yan)究的不(bu)断加深,以(yi)竺可桢(zhen)为代表的气象学人作出了卓越的贡献。季风的研(yan)究并不(bu)能脱离时代与现实。中(zhong)国气象事业的发展为季风研(yan)究提(ti)供了前提(ti)与基础,现实的极端旱(han)涝灾害则又(you)鞭策学者不(bu)断加深对季风的研(yan)究。正是因为拥有一批(pi)批(pi)志愿中(zhong)国气象事业且心(xin)怀百姓疾苦的学者,才有了季风研(yan)究的进步。

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