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2025-02-24 04:48:41
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从信风到季风

1915年1月,未来将要在上海创(chuang)办后来举世闻名的《青年》杂志的陈独秀还未从东瀛踏上回国之旅,中国现代科学史上历(li)时最长(chang)的一份综(zong)合性科学刊物《科学》杂志,就已(yi)经被留(liu)美(mei)学生组成的中国科学社所创(chuang)办。作为中国科学社首批成员的竺可桢自然成了《科学》杂志的主要撰稿人(ren)。1916年2月,此时已(yi)转入哈佛大学攻(gong)读气象学的竺可桢在《科学》杂志上发表了《中国之雨(yu)量及风暴说》一文,这(zhe)是他(ta)学术(shu)生涯(ya)中论及季风的第一篇文章。

《科学》杂志

只(zhi)不过,在论文中,竺可桢还没有将之明确(que)称为季风。

在这(zhe)篇分析中国降雨(yu)量分布多寡原因的文章中,竺可桢认为“信风(monsoon)之强弱”是与“地形之高下”“风暴之路径”并列的影(ying)响(xiang)中国降雨(yu)量的因素。在分析信风与中国季节降水差异时,他(ta)说“海风之湿度必高,而自陆至海之风其湿度较(jiao)低,是故冬信风为冷而干燥,夏信风则温而幽湿”,这(zhe)便造就了中国以夏季降水为主的气候特征。同(tong)时,他(ta)也认识到湿润的夏季信风强度从南至北,由沿海至内陆又(you)呈现逐渐递(di)减的趋势。所以,竺可桢得出(chu)“惟有信风故而中国南方之雨(yu)量较(jiao)北方为多,惟有信风故而各省之雨(yu)泽(ze)多在夏季”的结论。只(zhi)是在如何称呼这(zhe)一典型气候现象方面,当(dang)时并没有统(tong)一和标准。竺可桢在文内给出(chu)了两种(zhong)说法“信风者(zhe),一季风也”。这(zhe)可以说是季风概念的首次登场,只(zhi)不过并没有与信风真正地区别开来。

1918年,竺可桢从哈佛学成归(gui)国。1920年受聘南京(jing)高等师范学校,并开设(she)了地质学、地文学(自然地理学)和气象学等课程(cheng)。为了高质量地完成教学任务,竺可桢撰写了气象学讲义。

当(dang)知识要在课堂上讲授出(chu)来时,概念的明晰化(hua)就势在必行。所以,《气象学》讲义中的第六(liu)章《风》这(zhe)一部分的第三节《风之种(zhong)类》,竺可桢便将我们现在界定为的信风,即在低空从副热带高压带吹向(xiang)赤道低气压带的风明确(que)称之为信风了。其将因海陆热力分布不均所产生的风,则称之为季风。“冬季之风应自大陆而趋海洋(yang),夏季之风则应自海洋(yang)而趋大陆,此等风名为季风(monsoon),因其风向(xiang)视季候为转易也。”此论清楚明了,季风之名从此使用至今(jin)。

名称虽定,但当(dang)时对于季风还缺乏足够的研究(jiu)。

1922年,竺可桢在《南京(jing)之气候》的演讲中再次提及中国的季风气候,并对之有了更进一步的认识。他(ta)在解(jie)释南京(jing)与杭州、天津降雨(yu)量多寡和雨(yu)期(qi)早晚差异问题时,将之归(gui)结为“季风之影(ying)响(xiang)”。季风由南向(xiang)北的推进过程(cheng)在这(zhe)篇文章中被揭示出(chu)来,同(tong)时文章认为先受东南季风影(ying)响(xiang)的地区雨(yu)期(qi)更早,反之则晚。

但囿于当(dang)时气象站台的缺失,气象数据的匮乏,想要进一步呈现中国气流的具(ju)体运行情况还需时日(ri)。

到了1933年得益(yi)于各地气象台的建立,中国气流运行的具(ju)体情形可以被准确(que)表达出(chu)来,我们对于季风的认识也提高到了一个(ge)新的水平。当(dang)年竺可桢在第五届太平洋(yang)科学会(hui)议上宣读了《中国气流之运行》一文,这(zhe)是我国最早关于东亚大气环流的研究(jiu)工作。他(ta)通过利用民国十(shi)七年(1928年)至二十(shi)一年(1932年)中国内地五十(shi)处,东三省三处和新疆二处观测点(dian)观察所得的地面风向(xiang)数据,绘制了1月、4月、7月、9月中国各地最多风向(xiang)的分布图(tu),进而分析一年内四个(ge)典型月份的东亚气流运行情况。而且该文从机制上认识到影(ying)响(xiang)我国各季节气流运行和季风的因子。陆地上的西伯利亚高压和印度低压,位于海上的北太平洋(yang)高压和亚罗(luo)森低压(阿(a)留(liu)申低压)在冬夏两季共同(tong)促成了气流的运动以及季风的出(chu)现。这(zhe)一发现对于季风研究(jiu)具(ju)有重要意义。

仅仅一年后,1934年9月在《地理学报》创(chuang)刊号(hao)上的第一篇论文即是竺可桢的《东南季风与中国之雨(yu)量》。此文被气象学家陶诗言院士认为是“我国有关季风研究(jiu)的经典著(zhu)作,为以后的我国季风研究(jiu)和长(chang)期(qi)天气预报研究(jiu)提供了基础(chu)”。

《地理学报》创(chuang)刊号(hao)目录

该论文之所以如此成功,除了竺可桢卓越的科学研究(jiu)能力,其实还有赖(lai)于他(ta)深(shen)厚的古代文学功底。

竺可桢在找寻中国古代对季风认知的文献记录时,发掘了苏轼(shi)《舶䑲风》一诗。其中有“三时已(yi)断黄梅雨(yu),万(wan)里初来舶䑲风”一句(ju),该句(ju)引中有解(jie)释道“吴中梅雨(yu)既过,飒然清风弥月,岁岁如此,湖人(ren)谓之舶䑲风”。这(zhe)里的舶䑲风就是夏至后的东南季风。顺着此线索,竺可桢还发现了古人(ren)多有“舶䑲风,主水退,兼旱”的记载。正所谓“舶䑲风云起,旱魃深(shen)欢(huan)喜”。为了解(jie)释这(zhe)种(zhong)说法,竺可桢发现随着时间变(bian)化(hua),东南季风的渐次北进现象。当(dang)东南季风强势扫过长(chang)江流域,前锋(feng)抵达黄河流域时,雨(yu)带也就随之来到华北,长(chang)江流域开始晴朗起来。这(zhe)就是为什么东南季风,即舶䑲风到来后,长(chang)江流域天气变(bian)得干燥的原因。

此机制得到揭示后,再从长(chang)时段舶䑲风强弱变(bian)化(hua)角度观察,竺可桢发现历(li)年长(chang)江流域的雨(yu)量多寡与舶䑲风的强弱有着密切(qie)关系(xi)。“东南季风强,则长(chang)驱直达华北,……华北雨(yu)量丰(feng)沛,长(chang)江流域干旱。东南季风弱,则一至长(chang)江流域,其势已(yi)成强弩之末,……长(chang)江流域受雨(yu)泽(ze)之赐,而华北乃干旱矣”。这(zhe)个(ge)观点(dian)虽然在现在是人(ren)所共知的事实,但在90年前乃是一个(ge)揭示中国季风气候特征的创(chuang)见。

从1916年竺可桢首篇论文谈及季风到1934年对中国季风气候有了系(xi)统(tong)性的研究(jiu),竺可桢的季风研究(jiu)走(zou)过了近二十(shi)载岁月。这(zhe)期(qi)间,为了能够更深(shen)入、更方便地探究(jiu)以季风为代表的中国气候,竺可桢还做了大量基础(chu)性的工作。

气象台与气象所

没有自己(ji)的气象台,中国气候研究(jiu)便无从谈起。

早在1916年初的那篇《中国之雨(yu)量及风暴说》中,竺可桢就谈及了建设(she)气象台的必要性和重要性。因为气象分析与研究(jiu)必须建立在气象观测数据的基础(chu)上,否则如空中楼阁,没有根基。当(dang)年的论文中,竺可桢所利用的不同(tong)季节季风的风向(xiang)数据,还是来自外国人(ren)在中国海关下设(she)的观测所。中国当(dang)时仅有寥寥数个(ge)属于自己(ji)的气象台站,并不能满足研究(jiu)所需。所以,在文章的结尾,竺可桢便大声疾呼“政府能遍设(she)气象台于全国,加以数十(shi)年之看护(hu)观测,然后全国之雨(yu)量风暴,始能明了如指掌(zhang)”。

但当(dang)时身处美(mei)国还是博士生的竺可桢还没有机会(hui)亲自践行气象台的建设(she)。

1921年8月,回归(gui)数年后竺可桢又(you)在《东方杂志》上发表《论我国应多设(she)气象站》一文,认为当(dang)时气象台的数量太小,与我国广(guang)阔领土不相匹配(pei),应大力建设(she)气象台。“美(mei)国面积亚于我国,而有气象台二百余(yu),……日(ri)本面积仅当(dang)我国十(shi)七分之一,而气象台之数乃多至五十(shi)六(liu)。反观我国,则除中央气象台外,惟南通张季直先生所设(she)之军山气象台而已(yi)。苟以欧美(mei)日(ri)本为先例,则我国至少须有气象台百所。”

临渊羡鱼(yu)不如退而结网。1921年竺可桢以东南大学地学系(xi)主任的身份,建立了附属于大学的南京(jing)气象测候站,并亲自指导学生参与观测。从当(dang)年秋季起,开始每日(ri)不间断观测气压、温度、雨(yu)量和风力、风向(xiang)等,并每月定期(qi)出(chu)版《南京(jing)气象报告》。1922年,竺可桢又(you)参与国家收回青岛观象台主权的事宜之中,为成功接收青岛气象台做出(chu)了重要贡献。青岛气象台成为当(dang)时归(gui)属我国为数不多的设(she)备完备的气象台站。1928年,在竺可桢的倡议和交涉下,选取了南京(jing)城钦天山北极阁建立综(zong)合性的气象台,并于当(dang)年10月1日(ri)起正式观测。至1934年竺可桢写下研究(jiu)中国季风的重要论文时,在他(ta)的领导下已(yi)经创(chuang)办了上海测候所(1933年1月)、峨眉山测候所(1932年8月)、泰山测候所(1932年8月)和肃州(酒泉)测候所(1934年7月),同(tong)时接管了北平测候所(1929年6月)。

南京(jing)城钦天山北极阁

当(dang)本国研究(jiu)气象的学者(zhe)能够顺利方便地使用上本国气象台数据,中国的季风研究(jiu)才能有长(chang)足的进步。

在竺可桢1933年宣读的《中国气流之运行》一文中,他(ta)便利用了南京(jing)1929-1931年和青岛1924-1929年测得的逐月风速(su)来展示一年中季风风力的变(bian)化(hua)特征。在研究(jiu)季风的重要一文《东南季风与中国之雨(yu)量》中,竺可桢同(tong)样利用了1929至1933年间南京(jing)测得的夏季不同(tong)风向(xiang)下降水可能性和温度、湿度的记录,从而佐证“舶䑲风主旱”说。北平和上海的风力和雨(yu)量数据则帮助竺可桢证明了不同(tong)的季风强度下长(chang)江流域和北方降水的特征。

此外,培养(yang)一批专业的气象人(ren)才,同(tong)样有助于中国气候研究(jiu)的开展。

1927年年底,当(dang)时国民政府着手筹备建立一所国家级的研究(jiu)机构,即中央研究(jiu)院。在中央研究(jiu)院的组织条例中,将观象台作为其中一个(ge)子机构予以筹建,竺可桢被聘为观象台筹备委员会(hui)常(chang)务委员。1928年2月,中央研究(jiu)院院长(chang)蔡元培为办事便利起见,把(ba)观象台筹备处分为天文研究(jiu)所和气象研究(jiu)所,竺可桢又(you)被任命为气象研究(jiu)所主任。11月,气象所成为中央研究(jiu)院拟(ni)设(she)的十(shi)四个(ge)研究(jiu)所之一。竺可桢作为全权负责人(ren),从研究(jiu)所的选址(zhi)、进人(ren)、采买设(she)备到刊物出(chu)版,均事必躬亲。气象研究(jiu)所作为当(dang)时中国气象科学的最高学术(shu)机构,在竺可桢的领导下,开展了一系(xi)列气象科学研究(jiu),在取得丰(feng)硕研究(jiu)成果的同(tong)时,也培养(yang)了一批气象研究(jiu)人(ren)员。

1928年开始气象研究(jiu)所将其直属的气象台观测记录和各地测候记录以《气象季刊》(1929年后《气象月刊》)和《气象年报》的形式编辑出(chu)版。而且,气象研究(jiu)所在南京(jing)还开设(she)了四期(qi)气象学习班,培养(yang)了大量气象学家和气象管理人(ren)员,其中就有吕炯、涂长(chang)望、卢鋈、叶笃(du)正、陶诗言和顾震潮等。当(dang)中国气象研究(jiu)有了一支队伍后,研究(jiu)才能获得更大的进展。

比如,1934年涂长(chang)望发表的《中国雨(yu)量与世界气候》一文,搜集了中国各地夏季降雨(yu)量数据,并将之与世界各地气候进行比较(jiao),发现其中的相关关系(xi)。其中,得出(chu)了华北沿海区域的夏季降雨(yu)量与长(chang)江三角洲夏季降雨(yu)量之间存(cun)在反相关关系(xi)的结论。此结论为竺可桢论证东南季风强弱与中国南北方旱涝关系(xi)提供了重要的佐证与支持。

季风的中国影(ying)响(xiang)

现实的极端旱涝是气象研究(jiu)者(zhe)研究(jiu)气象问题最直接的出(chu)发点(dian),解(jie)释极端旱涝发生的原因就成为气象工作者(zhe)的重要使命和任务。

1926年入春以来长(chang)江、黄河下游,东北沿海一带降雨(yu)稀少,上海1至5月降雨(yu)量只(zhi)有往(wang)年平均的百分之六(liu)十(shi)一。面对旱情,当(dang)时各省纷纷倡导祈(qi)雨(yu)和禁屠之法,以求甘霖。竺可桢自然反对这(zhe)种(zhong)愚民且迷信的做法。

只(zhi)有科学的宣传才是回击封建迷信的良方。

所以,在当(dang)年7月竺可桢在《东方杂志》上发表《论祈(qi)雨(yu)禁屠与旱灾》,向(xiang)大众科普我国旱涝灾害异常(chang)频繁的原因。其中,他(ta)谈到东亚各国处于季风带内,是造成每年雨(yu)量多寡悬殊的重要原因。在季风的影(ying)响(xiang)下,因为季风强弱变(bian)化(hua)的不定,中国雨(yu)量之变(bian)率极大,而且,越往(wang)内地变(bian)率愈大。可以说,季风对中国旱涝影(ying)响(xiang)之显著(zhu),以及1920至1930年代中国频繁爆发的极端旱涝灾害,均让竺可桢感到对季风的研究(jiu)和科普异常(chang)重要。

几年后的1931年夏季,全国各地水涝成灾,尤其以长(chang)江流域为甚。面对几十(shi)年未有之大洪水,《时事月报》特邀(yao)竺可桢和刘治华撰文解(jie)释。仅仅三年之后的1934年夏季,长(chang)江流域又(you)因梅雨(yu)结束(shu)得异常(chang)偏早,产生了严重的旱情。短(duan)短(duan)三年间,长(chang)江流域接连出(chu)现的极端旱涝灾害,成为了当(dang)时中国气象研究(jiu)上最为迫切(qie)的中心问题。为此,竺可桢写下了《长(chang)江流域三十(shi)年未有之大雨(yu)量及其影(ying)响(xiang)》和《民国二十(shi)三年夏季长(chang)江下游干旱之原因》两篇论文予以解(jie)释。

这(zhe)两年长(chang)江流域的极端旱涝均与梅雨(yu)的异常(chang)有关。在竺可桢看来“黄梅天之所以成,可以‘季风之影(ying)响(xiang)’五字释之”。将季风如何影(ying)响(xiang)中国降雨(yu)解(jie)释明了,就能够回答长(chang)江流域旱涝发生的原因。每年夏季“寒冷之西北风与温暖而潮湿之东南风相遇”便会(hui)产生降雨(yu),又(you)“以西北风渐向(xiang)后退缩,东南风渐向(xiang)前趋进时,其降雨(yu)期(qi)遂生出(chu)迟早之不同(tong)”。1931年夏季长(chang)江流域之所以会(hui)有如此大涝,原因既在于当(dang)年冷风异常(chang)强盛,迫使温暖湿润的东南风无法顺利北上,造成梅雨(yu)长(chang)期(qi)盘踞在长(chang)江下游所致。

为了解(jie)释1934年长(chang)江流域夏季主旱的特殊情况,竺可桢又(you)从中国古籍里寻找历(li)史上相似的情境。在此过程(cheng)中,徐光启《农政全书(shu)》里“舶䑲风云起,旱魃深(shen)欢(huan)喜”的记载引起了竺可桢的注意,通过解(jie)释这(zhe)句(ju)话,竺可桢发现了季风强弱与长(chang)江流域旱涝之间的关系(xi)。1934年的夏季,东南季风势力偏强,较(jiao)之往(wang)年早半个(ge)月降临,将盘踞在长(chang)江下游的梅雨(yu)天气一扫而空。原本要延续到七月初的梅雨(yu)提前半个(ge)月结束(shu),从而造成了当(dang)年长(chang)江下游异常(chang)干旱。

可以说,为了解(jie)释1930年代初长(chang)江流域的极端旱涝事件,才有了竺可桢于1934年秋季写就的《东南季风与中国之雨(yu)量》一文。

从季风之名的确(que)定到对季风认识与研究(jiu)的不断加深(shen),以竺可桢为代表的气象学人(ren)作出(chu)了卓越的贡献。季风的研究(jiu)并不能脱离时代与现实。中国气象事业的发展为季风研究(jiu)提供了前提与基础(chu),现实的极端旱涝灾害则又(you)鞭策学者(zhe)不断加深(shen)对季风的研究(jiu)。正是因为拥有一批批志愿中国气象事业且心怀百姓疾苦的学者(zhe),才有了季风研究(jiu)的进步。

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