古人如何觀云測風(fēng)識雨晴

霍壽喜

在我國古代，氣象學(xué)還不是一門成熟、獨(dú)立的學(xué)科，但觀測天氣氣候的變化，卻是自古就有的人類科學(xué)活動(dòng)之一。殷商時(shí)代的甲骨文里就有文字記載氣象方面的觀測資料，殷墟甲骨文卜辭中也有天氣預(yù)測和實(shí)況的記載。

測風(fēng)量雨不簡單

古代最原始的測風(fēng)器主要用于測量風(fēng)向。

用布帛之類掛在竿上，后來改用雞毛做成條形或扇形的羽葆，風(fēng)吹羽葆揚(yáng)，與羽葆指向相反的方向即為風(fēng)向。條形、扇形羽葆的重量不同，古人分別稱作五兩、八兩，使用時(shí)可因地制宜，比如楚地風(fēng)小，宜用五兩；北方和沿海風(fēng)力較大，宜用八兩；等等。

除觀測水平方向的風(fēng)外，古人也觀測自下而上和自上而下的旋風(fēng)以及方向混亂的亂風(fēng)。例如，把自上而下吹的風(fēng)叫作“頹風(fēng)”，也叫“焚輪風(fēng)”，自下而上吹的風(fēng)叫作“飆風(fēng)”，也叫“扶搖風(fēng)”等，可見對風(fēng)的觀測非常細(xì)致。

《左傳》中還首次論述了“八風(fēng)”（即八種風(fēng)向），與現(xiàn)代氣象觀測學(xué)中的基本風(fēng)向定義是一致的。

世界上第一個(gè)給風(fēng)定級的人，是我國唐代的李淳風(fēng)。他官居太史令，集數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和氣象學(xué)家于一身，公元645年著《乙巳占》記載了測風(fēng)環(huán)境、測風(fēng)工具和測風(fēng)辦法，把風(fēng)力分為八級：一級動(dòng)葉，二級鳴條，三級搖枝，四級墜葉，五級折小枝，六級折大枝，七級折木飛砂石或伐木（折木），八級拔木樹和根。這八級風(fēng)，再加上“無風(fēng)”和“和風(fēng)”（指溫和、塵埃不起的風(fēng)）兩個(gè)級，合為十級。這和現(xiàn)代氣象觀測學(xué)對風(fēng)級的描述已經(jīng)非常接近了，比英國的“蒲福風(fēng)力等級”早了一千多年。

最早的測雨器記載見于南宋數(shù)學(xué)家秦九韶所著的《數(shù)書九章》（1247年）。

該書第二章為《天時(shí)類》，收錄了有關(guān)降水量計(jì)算的四個(gè)例子，分別是“天池測雨”“圓罌測雨”“峻積驗(yàn)雪”和“竹器驗(yàn)雪”。其中“天池測雨”所描述的“天池盆”已經(jīng)和現(xiàn)代氣象觀測所使用的雨量筒非常接近了，而方法上則采取“平地得雨之?dāng)?shù)”來度量雨水，堪稱世界上最早的雨量計(jì)算方法，為后來的雨量測定奠定了理論基礎(chǔ)。

書中把“降雪”也納入“降雨量”的范疇，只可惜，在降雪量測量方面，只實(shí)測降雪的厚度，并沒進(jìn)一步折算為降水量。

到了明清時(shí)期，測風(fēng)量雨有了集中的場所——觀象臺，不僅有氣象觀測，還有天文觀測。各地州、縣也承擔(dān)著觀測任務(wù)，凡有災(zāi)異現(xiàn)象，特別是風(fēng)災(zāi)、雨災(zāi)等氣象災(zāi)害，都必須呈奏，諸如《晴雨錄》《雨雪糧價(jià)》之類，各地官員也有大量的有關(guān)當(dāng)?shù)靥鞖?、氣候及氣象?zāi)害的奏折。如今，在中國第一歷史檔案館，還珍藏著大量古代有關(guān)天文地理、黃河水文、氣象災(zāi)害方面的資料。

與現(xiàn)代測雨工具最接近的當(dāng)數(shù)“乾隆測雨臺”了，它以黃銅制造，為圓筒型，筒高一尺五寸，圓徑七寸，置于測臺之上，用于量雨，測臺正面書有“測雨臺”三個(gè)大字，旁邊則是“清乾隆庚寅五月造”的字樣。

測量濕度有絕技

我們通常說的“空氣濕度”一般都是指“相對濕度”，它是空氣中實(shí)際水汽壓與當(dāng)時(shí)氣溫下的飽和水汽壓之比，用百分?jǐn)?shù)表示，百分?jǐn)?shù)越大，表明空氣濕度越大。

古人當(dāng)然不知道相對濕度的百分?jǐn)?shù)，但大致的空氣干濕概念還是有的：濕度越小表示空氣越干燥，濕度越大表示空氣越潮濕。早在西晉，傅玄就有一首《炎旱詩》問世，詩中的“河中飛塵起，野田無生草”就寫出了空氣的干燥和旱情的嚴(yán)重。宋代梅堯臣的《梅雨》詩中就有“濕菌生枯籬，潤氣醭素裳”，其中的“潤氣”就是潮氣、濕氣。古人甚至還能根據(jù)空氣濕度的大小進(jìn)行天氣預(yù)測，唐代黃子發(fā)著的《相雨書》里便有“壁上自然生水者，天將大雨”“石上津潤出液，將雨數(shù)日”等記載。

空氣濕度肉眼是看不到的，怎樣大致評估出空氣濕度的大小，其實(shí)就涉及空氣濕度的測量了。

我國是最早發(fā)明測濕儀器的國家。東漢王充在《論衡·變動(dòng)篇》中曾經(jīng)談到，琴弦變松，天就要下雨。琴弦變松，是天變潮濕、弦線伸長造成的，表示空氣濕度較大。可見，古代的弦琴也可當(dāng)作原始的空氣濕度測量儀器?，F(xiàn)代毛發(fā)濕度計(jì)中的“毛發(fā)”，其實(shí)就是對古代琴弦的微縮和精確。

元末明初婁元禮在《田家五行》一書中也說，如果質(zhì)量很好的干潔弦線忽然自動(dòng)變松寬了，那是因?yàn)榍俅渤睗竦木壒?；出現(xiàn)這種現(xiàn)象，預(yù)示著天將陰雨。他還談到，琴瑟的弦線所產(chǎn)生的音調(diào)如果調(diào)不好，也預(yù)兆有陰雨天氣，這其實(shí)也是因?yàn)樽兯蓪捔说南揖€，其音準(zhǔn)敏感度降低了，合乎科學(xué)道理。

在《史記·天官書》中曾提到一種把土和炭分別掛在天平兩側(cè)，以觀測掛炭一端天平升降的儀器。這其實(shí)就是原始的“濕度計(jì)”。原理是：天氣干燥了，炭就輕，天平就傾向于土；天氣潮濕了，炭就重，天平就傾向于炭。也就是古人說的“燥故炭輕，濕故炭重”?！痘茨献印ぬ┳逵?xùn)》曰：“夫濕之至也，莫見其形，而炭已重矣?！狈g成現(xiàn)代漢語就是：濕氣到來的時(shí)候，人是看不見的；但是炭已經(jīng)表現(xiàn)出沉重了。這就進(jìn)一步闡明了這個(gè)測濕儀器能測量出看不見的水汽多少。顯然，這樣的測濕儀器在測量方式和精確度上，比“琴弦測濕“又進(jìn)了一步。

最接近現(xiàn)代濕度計(jì)的測濕儀器的發(fā)明者，當(dāng)數(shù)清代發(fā)明家黃履莊。1656年出生的黃履莊，發(fā)明或改進(jìn)過許多光學(xué)儀器（如探照燈、望遠(yuǎn)鏡、顯微鏡），也發(fā)明過許多“驗(yàn)器”，其中的驗(yàn)冷熱器，就是現(xiàn)代“溫度計(jì)”的雛形；而驗(yàn)燥濕器，就是現(xiàn)代“濕度計(jì)”的雛形，它利用弦線吸濕伸縮的原理，測量空氣中的濕度，比瑞士人索修爾發(fā)明的毛發(fā)濕度計(jì)早了一百多年。

觀云也能識天氣

天上的云，姿態(tài)萬千，變幻無常。通過看云，常?？梢宰R別陰晴風(fēng)雨，預(yù)知天氣變化。

我國古代勞動(dòng)人民也很重視云的觀測，《詩經(jīng)·小雅·信南山》曰：“上天同云，雨雪雰雰?！币馑际钦f，下雪的云，在天空中是均勻一色的。的確，冬季下雪之前，云層常常是比較均勻的高層云，而當(dāng)下雪時(shí)，就變成雨層云了，云的分布同樣也比較均勻。

唐代李肇《國史補(bǔ)》中也有“暴風(fēng)之候，有炮車云”的話。炮車云就是底部平坦，云頂隆起，群峰爭奇，漸漸頂部伸展，呈砧狀，很像炮車?！暗撞科教?，云頂隆起”可以是濃積云；當(dāng)砧狀結(jié)構(gòu)形成時(shí)，那就絕對是對流強(qiáng)烈的積雨云了。

古人還根據(jù)云層的形狀、薄厚、顏色及其變化，總結(jié)出了一系列“看云識天氣”的諺語，有的還流傳至今。

和“暴風(fēng)之候，有炮車云”類似的天氣諺語有“天有城堡云，地上雷雨臨”。其中的“城堡云”和“炮車云”形狀相仿，都是可以產(chǎn)生雷陣雨的云體。

不僅有“看云預(yù)測雨”的諺語，也有“看云預(yù)測晴”的諺語。如“天上魚鱗斑，曬谷不用翻”，這里的“魚鱗斑”指的是一種透光高積云，這種云體比較高，也不厚，一般預(yù)示著持續(xù)晴日。

隨著勞動(dòng)人民觀云測天經(jīng)驗(yàn)的積累，天氣諺語越來越豐富，于是就匯集成書，便于集中參考。在唐代有關(guān)民間天氣經(jīng)驗(yàn)的書籍中，最有名的是黃子發(fā)的《相雨書》。這本書收集了唐代以前的一些天氣預(yù)測經(jīng)驗(yàn)，有些至今還很有價(jià)值。例如書中說：云中出現(xiàn)黑色和紅色，就會下冰雹。而現(xiàn)在進(jìn)行人工防雹作業(yè)時(shí)，也必須判斷是否有雹云，其中“察云色”是個(gè)重要的判斷方法。雹云的顏色先是頂白底黑，而后云中出現(xiàn)紅色，形成白、黑、紅的亂紋云絲，云邊呈土黃色。這其實(shí)和《相雨書》描述的可能下冰雹的云的顏色基本一致。

《呂氏春秋》是中國歷史上第一部有組織按計(jì)劃編寫的文集，有關(guān)“應(yīng)天時(shí)”的篇章，屬于自然學(xué)說內(nèi)容，其中就有篇章把云按形狀分為“山云”“水云”“旱云”“雨云”四種。雖然用現(xiàn)在的眼光看，這樣的分類過于簡單，但在春秋戰(zhàn)國時(shí)代，能有這樣的分類和論述已經(jīng)非常了不起了。

古人借助于手工描摹和文字說明，也制作出了許多云圖。目前發(fā)現(xiàn)的最早古代云圖是馬王堆三號墓出土的《天文氣象雜占》（西漢帛書）和敦煌出土的《占云氣書》（唐天寶初年）。明代茅元儀《武備志·占度載》中的《玉帝親機(jī)云氣占候》，里面有五十一幅云圖。明代典籍《正統(tǒng)道藏》中有《雨暢氣候親機(jī)》《雨曬氣候親機(jī)》兩篇，內(nèi)有云圖三十九幅。

古人制作的這些云圖，其實(shí)都是“云觀測”成果，可以直接運(yùn)用到“看云識天氣”的實(shí)踐之中。以明清時(shí)期的《白猿獻(xiàn)三光圖》為例，其中載有一百三十二幅云圖，每幅圖上都有說明，以日、月、星和銀河作背景，根據(jù)各種云的特征和變化，描繪成云圖，可用于天氣預(yù)報(bào)，而且絕大部分圖文都符合現(xiàn)代氣象觀測學(xué)基本原理。

古代文人也有自己的看云心得?！坝休p虛之艷象，無實(shí)體之真形”，這是陸機(jī)在《浮云賦》的開頭對游移于空中的浮云的描寫。接著他又寫道：“或如鐘首之郁律，乍似塞門之寥廓?！睙o形的浮云又被詩人賦予了空間立體的形象，使人感到晴日的云彩，既固有悠悠飄移的習(xí)性，又可生恢恢壯觀的場面。

云和雨往往是不可分的。早在西漢，董仲舒就在《雨雹對》說：“攢聚相合，其體稍重，故雨乘虛而墜。風(fēng)多則合速，故雨大而疏；風(fēng)少則合遲，故雨細(xì)而密?！狈g成現(xiàn)在的文字就是：雨滴是由小云滴受風(fēng)合并變重下降而成的。風(fēng)大使云滴合并得快，這就使下降的雨滴大而比較疏。風(fēng)小使云滴合并得慢，這就使下降的雨滴細(xì)而比較密。這種從微觀角度說明雨滴的形成過程，基本上和現(xiàn)代暖云降雨理論是相符合的。

古代詩人不僅知道云中含水的常識——“縱使清明無雨色，入云深處亦沾衣。”（唐·張旭《山中留客》）似乎也清楚云雨轉(zhuǎn)換之道理——“云騰致雨，露結(jié)為霜?！保铣ぶ芘d嗣《千字文》）

只是古人對云的認(rèn)識還處于直觀的感性階段。晉人張協(xié)在《雜詩十首》之三中寫道：“騰云似涌煙，密雨如散絲?！庇矛F(xiàn)代氣象觀測學(xué)的眼光看，這種似涌煙生密雨的騰云顯然就是碎雨云，它高度低，移動(dòng)快，而且上有蔽光云層，所以地面上的人看它，當(dāng)然就形似涌煙了，有像“涌煙”一樣的云，就有密如散絲的雨。