■ 海南日报全媒体记者 张期望 通讯员 王巧丽 袁迎蕾
随着科技水平的突飞猛进,现代气象学也得到了前所未有的发展。不仅能够按地区逐日、逐小时预报,甚至半月后的天气情况也能预判。在天上有卫星,地面有雷达,终端有高素质人才和计算机的助推下,现代气象预报学水平提高到前所未有的高度,是自然而然的事情。但是在古代,天上既没有卫星,地面也没有雷达助力,古人是如何开展天气预报的?每年的3月23日是世界气象日,让我们重走华夏民族观天问气的求索之路。
挂羽辨方向,观风寻规律
中国古人对风的观测始于自然观察。殷商时期甲骨文中的“伣”字,即指候风羽,在风竿系鸟羽或鸡羽,通过其飘动方向判断风向。这种简易工具后演变为羽毛风向器,即“羽占”,于高平之地立五丈竿,挂八两鸡羽编成的“葆”,观其平直程度测风,成为早期测风的主要手段。
汉唐出现了用于观测风的仪器。汉武帝的建章宫屋顶安装了“铜凤凰”,底部设有转枢,遇风转动指示方向,相较于西方的候风鸡早了一千多年。东汉张衡进一步发明“相风铜乌”,南北朝时期改进为轻便的“相风木乌”,广泛用于庭院和车船。唐朝还出现了占风铎,以在竹林中悬挂碎玉片,听其碰撞声判断是否有风。宋元时期,江淮官员使用“占风旗”记录每日风向,并建立观测档案。明清时期,传统的木制“相风乌”仍在水利工程中广泛使用。
在我国古代“气象学”专家们的推动下,不仅观风的仪器在逐渐演变,测风理论也得到逐步完善。殷商时期,先辈们就已经通过甲骨文记载四方位风名,并区分大风、飑等风力等级。先秦时期,对风的观测更加精细。战国末年《吕氏春秋》首次系统地以炎风、飓风等命名“八风”,这是我国古代最早有八种风向名称的记载。
汉代《淮南子》继承八风理论,进一步细化风向名称,如“条风”“景风”等。唐代李淳风在测风理论上作出了不可磨灭的贡献,他开创性地将风向分为24方位,依据树木摇动程度创立“十级风力”体系,比欧洲蒲福风级早1100余年,在世界测风史上前无古人。
宋元时期,测风理论转向实证。沈括《梦溪笔谈》中详录龙卷风“插天如羊角”的形态与灾害,成为我国首份龙卷风科学报告。明清西方气象学传入后,传统智慧与近代科学结合,推动理论向“气压”“大气环流”等现代概念转变。
圆罂测雨量,肤寸知深浅
今天的我们可以通过精确的仪器知道下雨量,古人其实也有类似的工具,最早的测雨器记载见于南宋数学家秦九韶所著的《数书九章》。

宋代圆罂。资料图
该书第二章收录了有关降水量计算的四个例子,分别是“天池测雨”“圆罂测雨”“峻积验雪”和“竹器验雪”。“天池测雨”法其实是用天池盆来收集雨水,通过计算获得地面降水量。事实上,天池盆也不是专用工具,而是预防火灾、蓄雨水的容器。圆罂大概是水缸。不管是“天池盆”,还是“圆罂”,虽然是生活器具,却是事实上的“雨量器”。
早期,我国对于衡量雨量多少,并没有一个统一的标准,有时指降雨持续时间的长短,有时指受雨面积。唐宋开始,雨水的多少和降雪一样,开始由尺寸来进行计算,如“肤寸”“寸余”“数寸”“及尺”“近尺”“盈尺”“三四尺”等。
到明朝时,出现了由国家制定的统一的圆筒形测雨器,供给地方州县使用。
清康熙十六年,即1677年,我国出现了专门从事气象工作的部门,统一制作了测雨器,开始对地方下达逐日记录晴雨的命令,观测雨、雪、风、雷等天气现象,并在中国历史上形成首个地面气象观测网。靠这个观测网,京都(即北京)积累了从清雍正二年(1724年)至清光绪二十九年(1903年),连续180年的观测记录——《晴雨录》。这成为中国现存档案中,连续时间最长的雨量观测资料,可以说是中国气象走向定量化的一个标志。

乾隆年间设立的测雨台。资料图
清朝的雨量器,已接近现代水文使用的雨量器了,它上面刻有标尺。与现代测雨工具最接近的当数“乾隆测雨台”了,它以黄铜制造,为圆筒形,筒高一尺五寸,圆径七寸,置于测台之上,用于量雨,测台正面书有“测雨台”三个大字,旁边则是“乾隆庚寅五月造”的字样。
观云识阴晴,古谚断雨雪
我国是世界上最早观测云的国家之一,早在公元前1217年,便有“东云自南,雨”的记载。古人在从事生产劳动的过程中,经过长期观察,逐渐掌握了天气演变规律,积累了丰富的天气预测经验。
东汉时期,王充在《论衡》中写道:“云雾,雨之征也。”《晋书·天文志》中有:“云甚润而厚,大雨必暴至。”可见,当时我国的气象观测已经具备了简单的预判功能。
唐朝时,黄子发撰写的《相雨书》是我国最早根据物象、天气征兆预测未来天气变化的专辑。
宋朝时,民间已将云的动向与天气变化挂钩。孔平仲在《谈苑》中有“云向南,雨潭潭;云向北,老鹳寻河哭;云向西,雨没犁;云向东,尘埃没老翁”的说法。元代出现了许多与云相关的气象谚语,娄元礼著述的《田家五行》中包含了“日落云里走,雨在半夜后”等。
明代出现了对应某种天气更为详细生动描述云天变化的图集,其中,茅元仪的《武备志》中有云图51幅,手抄本《白猿献三光图》附有云图132幅,以工笔水墨定格了流动的天际变幻。这种对云相物候的执着观测,在20世纪焕发新生——1924年中国气象学会在青岛成立,将千年观云智慧注入现代科学血脉。首任会长竺可桢立足传统“望气”之术,创造性地提出中国暖锋云系的辨识特征,在古绢云图与现代气象图谱间架起承前启后的观测桥梁,为东亚季风区云物理研究奠定了独特的科学基础。