加载中…
个人资料
荘讀子
荘讀子
  • 博客等级:
  • 博客积分:0
  • 博客访问:21,473
  • 关注人气:12
  • 获赠金笔:0支
  • 赠出金笔:0支
  • 荣誉徽章:
相关博文
推荐博文
谁看过这篇博文
加载中…
正文 字体大小:

竺可桢:东南季风与中国之雨量

(2018-12-09 13:46:59)
分类: 竺可桢涂长望赵九章叶笃正
东南季风与中国之雨量
(一)中国古籍上关于季风之记载
季风西文作Monsoon,源于阿拉伯字Mausim,意即季候也。我国古称信风。此风在阿拉伯海及印度洋中流行最盛。中古时代,南亚海上贸易全为阿拉伯人所操纵,当时海洋船舶来往,惟风是赖,故阿拉伯商人于季风向背之季候,亦知之最稔。我国晋代高僧法显,于安帝隆安三年(公元399年),自长安出发,经敦煌、鄯善赴天竺寻求戒律,越十五载,取道南海而归。依日本安永重镌沙门法显自记游天竺事称“法显住此(摩梨帝国在恒河河口)二年,写经及画像,于是载商人大舶,泛海西南行,得冬初信风,昼夜十四日,到师子国。……法显住此国二年,更求得沙弥塞律藏本,得长阿含杂阿含,复等一部杂藏,此悉汉土所无者。得此梵本已,即载商人大船上,可有二百余人,后系以小舶,海行艰险,以备大舶毁坏。得好信风,东下三日,便值大风。……如是九十许日,乃到一国,名耶婆提。……停此国五月日,复随他商人大舶上,亦二百许人,赉五十日粮,以四月十六日发,法显于舶上安居,东北行趣广州。”
由此可知当时季风对于航行之重要,法显之所以居留耶婆提(即今爪哇)至五阅月之久者,非欲观光上国,乃以风向不利于行耳。盖法显于阴历十一月间抵耶婆提时值东北季风盛行南海,故必须待至翌年初夏,风转西南或东南始克返棹耳。
降及宋元时代,虽大食、波斯与中国通商,往来频繁,远胜两晋六朝,而南海商船来往之惟季风是赖,一如曩昔。宋周去非著《岭外代答》谓“国家绥怀外夷,于泉广二州,置提举市舶司。故凡蕃商急难之欲赴诉者,必提举司也。岁十月提举司大设蕃商而遣之。其来也常在夏至之后。……诸蕃国之富盛多宝货者,莫如大食国,其次阇婆国,其次三佛齐国。……诸蕃之入中国,一岁可以往返;惟大食必二年而后可。大抵蕃舶风便而行,一日迁移。一遇朔风为祸不测。”十月遣之,以东北季风可资南返。夏至后始至,则以待东南季风也。
东南季风不特古代蕃舶借以北来,而我国夏季雨泽甘霖之得以长驱直入而达黄河、长江流域,实亦利赖之也。在我国古籍所载东南季风之名称不一。《风俗通》谓“五月有落梅风,江淮以为信风。”《玉芝堂谈荟》引《风土记》谓“南中六月则有东南长风号黄雀风。”苏东坡《舶?风》诗“三时已断黄梅雨,万里初来舶?风。”其诗引中有云:“吴中梅雨既过,飒然清风弥旬,岁岁如此,湖人谓之舶?风。是时海舶初回,此风自海上与舶俱至云尔。”盖信风可兼指冬夏季风,而舶?风则专指夏至后东南季风而言。
(二)季风之成因
季风之成由于大陆与海洋对于热量吸收与热量放射缓速之不同。大陆面部为泥沙岩石,在炎日之下吸收热量固易,而寒冬子夜之放射热量亦速。海洋流动不息,水之比热量大,兼能蒸发,故海水冬不易冷,夏不易热。因是之故,大陆冬严寒夏酷暑,而海洋则较大陆冬温而夏凉。二者相差之数尤以温带中为最甚。海陆气温之寒暖既相差悬殊,则空气之密度亦因以不同。冬季则大陆空气密度大,气压高,而海洋上之空气密度小,气压低,夏季则反是,而风于是生焉。冬季由大陆吹向海洋,夏季则自海洋吹入大陆,即所谓季风是也。复因地球自转之影响,风自高气压吹向低气压时,其在北半球则常略偏向右方。如图1所示。全球大陆之辽阔莫过于亚洲,故亚洲之季风亦特著。印度位于亚洲之南,故其季风冬东北而夏西南;我国地处亚洲东部,故季风冬西北而夏东南。
(三)印度之季风
印度农产之富不亚于我国,而印度之农作物之所赖以滋生繁殖之雨泽,则全取给于源自印度洋之夏季风。因夏季风对于印度农产之重要,故印度与英国之气象学者,研究不遗余力。季风之结构,在印度亦知之特详。故欲讨论中国之季风,不得不首述印度季风之梗概。印度年可分三季,自12月至2月为冬季,3月至5月为夏季,6月至11月为雨季。冬季东北风盛行,雨量稀少。夏季则亢旱酷暑,江流干涸。但1至6月则风转西南,速率加强,温度骤减。且其风来自南印度洋,经行四千英里之海面,故饱含雨泽,抵印度而后,受印度半岛西高止山(Western Chats)及喜马拉雅山之梗阻,诸凡印度半岛西部以及西孟加拉、阿萨姆(Assam)邦,均受倾盆大雨。惟其地之在山之背风一面者,雨量较为稀少。此等霖雨赓续自6月以迄于10月,其雨季之长短与地位之南北有关。夏季风之来,有印度之西南部而渐延及于东北部。故平均西南季风到达之期,在西岸孟买(Bombay)为6月3日,中部各邦为6月10日,孟加拉省为15日,东部各邦为20日,德里为6月30日至7月初,则全印度已浸淫于西南潮湿季风之中,历7,8两月不衰。9月则季风渐向南退,雨量亦渐减。惟西南季风,其来也势力甚猛,不出三星期,即满布全印;其退也则较渐,为时需三阅月,至12月而西南季风遂绝迹矣。印度农产之丰稔与否,与西南季风之盛衰及来往之迟早关系密切。如光绪二十五年(1899年)西南季风到达较迟,光绪九年(1883年)早退一月,均酿成印度之大灾荒,即其例也。
(四)我国季风与印度季风之异同
我国与印度地处毗邻,冬季同受西伯利亚高气压之箝制,夏季同受中亚低气压之支配,宜二地季风之合若符节。但因地域位置、山川形势之不同,我国季风显然与印度季风有出入之处,其大要亦可得而言也。
我国因地处亚洲东部,冬夏季风之风向,势不能与印度一致,已如上述。但南至闽粤诸省,则夏季亦多西南风,冬季亦多东北风,与印度如出一辙。惟印度之夏季风强于冬季风,而我国则反是,除极少数区域而外,冬季风概强于夏季风。且我国之夏季风其来也渐,自北而南,凡需两阅月。4月初东南季风已见于广东沿岸,至6月底其势力始扩张至东北诸省。冬季风之来也其势骤,不出一月而已弥全国矣。此其原因,乃由冬季西伯利亚高气压之中心实在蒙古,密迩华北,故我国各部所受影响,自必远较印度为大也。
即以雨量而论,我国与印度虽同属于季风雨量区,雨量之大部分均降于夏季,但冬夏燥湿,相去之程度,亦自有别,如表1所示。
据表1则知,印度各处其冬季较我国雨量更少,而夏季则更为潮湿。尤可注意者,则降雨之原因,在我国与在印度截然不同。
夏季风侵入印度分为两股:一由阿拉伯海向东北至德干(Deccan)半岛,一由孟加拉湾向北及西北至恒河流域。阿拉伯海之季风,受阻于德干半岛西岸之西高止山,孟加拉湾之季风,则以喜马拉雅山之横亘于前,故均被迫而上升,自印度洋中吹来饱含湿气之暖流,至此遂凝结而降霖雨。据前英国气象局局长辛普森(Simpson)之研究,知印度之雨多受地形之影响,故可称之为地形雨。我国沿海无高山峻岭,足阻东南季风之深入,即闽、粤、赣、湘边境之武夷、南岭诸山系,高度均在2000米以下,虽局部受多量之地形雨,但尚不足以为屏障,而遏东南季风之前进。长江以北自江苏以达河北,均为冲积平原,东南季风更可横行无阻。我国东部雨量,实多得诸于风暴之酝酿,可称之为风暴雨。直至云贵高原以及川陇高山嵯峨之地,地形雨始占重要。如四川峨眉山岭一年中雨量达1939毫米之多,与云南江心坡野人山一带雨量之每年可达2500毫米者,实同一原因也。俗有“蜀犬吠日”“天无三日晴”之谚。《玉芝堂谈荟》卷十九引杜工部诗“地近漏天终岁雨”,注梁益之间,四时多雨,俗称漏天。则以梁益之多地形雨也。
(五)我国东部雨泽下降之主动力
我国东南季风来自海洋,含充分水气,其为雨泽之源,可无疑义。惟此等水气何由凝结而成雨泽,颇可资研讨,推其原因,必有一种因素,使此气流上升,体积膨胀,温度低降,而所含之水气乃得凝结为云雨冰雪。上升愈高,速率愈大,则所降之雨泽亦愈多。所以致气流上升之道凡三:曰地形,曰日光辐射,曰风暴;而风暴复有飓与台之别。我国东部各省无绵亘不绝之高山,虽据天台、庐山、泰山、崂山诸测候所之记载,其雨量胜于平地,但此等孤立山峰所成之地形雨,均囿于局部小面积,无关宏旨。日光辐射于地面,使岩石泥土炎热可炙,下层空气与地面相接触,则温度升高体积膨胀而上腾成对流。由对流作用而使近地面之潮湿空气扶摇直上,因以行云致雨者,是即夏季之热雷雨,以阳历7,8两月为多。自表2中上海、南京、北京、南通、广州、济南六处之雷雨分布,已可知其大概矣。
北京、济南之雷雨集中于夏季6,7,8三个月,至长江流域则春季3,4,5各月雷雨亦渐盛行,至广州则春季雷雨之多,不亚于夏季矣。
风暴有台风与温带风暴之别。台风源于热带,故称热带风暴,与温带风暴性质不尽相同。台风初由东南趋向西北,入温带后改道由西南趋向东北。温带风暴则概自西向东,或自西南趋东北,或自西北趋东南,鲜有自东趋西者。此二者皆能使地面附近之空气上升,因以腾云致雨,而其种因则不同。温带风暴由于来源不同,温度、速度悬殊之两种空气相遇于一处,结果遂成所谓不连续面,热气流受冷气流之袭击而上升,遂以造成云雨。我国冷气流,冬季来自西伯利亚与蒙古,夏季则取给于东北太平洋。暖气流则渊源于南海,东南季风即挟载暖气流至中国之最重要工具也。闽、粤一带地处南陲,冷气流至此已成强弩之末,故温带风暴鲜有莅止者。长江流域在冬春之交为冷暖气流互相消长之地,故3,4,5,6各月长江流域飓之数亦特多。华北与东北则春、冬、秋各季风暴之数远在长江流域之后,但一交夏令,则飓风反多于长江流域。盖当6,7月之交,东南季风盛行于我国,长驱直入以至蒙古边境,此时冷热空气流交错之处北移,不连续面亦随之以北,华北、东北之雨量乃因以激增。
台风或热带风暴则起源于赤道左近,北半球之东北信风与南半球之东南信风相汇集而成旋流。此二种气流温度不相上下,故无不连续面存在其间。但因二者风速、风向不相同,故卷成涡流;涡流既生,气压降低,而四方气流群趋之,使中心之气流上升遂成旋风。太平洋中菲律宾群岛之东部,于夏秋之交,为南北两半球信风交错之处,故是处最易产生台风。台风成立而后,渐向西北移动,由吕宋、琉球、台湾而侵闽、粤、江、浙之沿海。凡其所至吸引附近空气卷入漩涡,而使之上升,酿成滂沱大雨。自1904年至1915年12年间太平洋中凡有247个台风,其中侵入我国大陆者凡54个,其季节之分配如下。
此54个台风中,大多数均在闽粤沿海上陆,其在温州以北上陆者只3个,一在8月,二在7月。足知台风之影响以闽粤沿海为最大,而江、浙次之,至于长江内地以及华北则鲜有波及者。
综上所述足知降于我国各部之雨泽,乃由东南季风自南海挈载而来。然东南季风所含水气非使其上升则不能酿成云雨。而上升之到或由于山岭之梗阻,或由于日光辐射之吸收,或由于不连续面,或由空中之旋流,因是而有地形雨、雷雨、飓风雨与台风雨之别。在我国东部连绵不绝嶙峋巍峨之山岭,尚只限于局部,故地形雨不占重要位置。雷雨除华南而外,只限于夏季6,7,8各月。台风雨影响于闽粤沿海最大,而集中于7,8,9各月。飓风雨则各月皆有,惟华北在冬季因空气干燥,故虽有飓风而无雨;华南则冷气流已成强弩之末,故终年飓风甚鲜;长江流域所受于飓风雨赐者独多,此所以长江流域各月雨量之分配亦较华南、华北为平匀也。
(六)苏东坡舶?风诗之是否合乎事实
古之所谓舶?风即今之所谓东南季风,既如上述。但东南季风为自南海中挈载雨泽来中国之工具,而舶?风古人均以为主旱,二者似相背谬其理固安在乎?明陶宗仪编《说郛》引汉崔实《农家谚》有:“舶?风云起,旱魃深欢喜”之句。《农政全书》谓:“东南风及成块白云,起至半月,舶?风,主水退,兼旱。无南风则无舶?风,水卒不嫩退。”均与苏东坡“三时已断黄梅雨,万里初来舶?风”之诗句相合。明谢在杭《五杂俎》云:“江南每岁三、四月苦霪雨不止,百物霉腐,俗谓之梅雨,盖当梅子青黄时。自徐淮而北则春夏常旱,至六七月之交愁霖雨不止,物始霉焉。”《玉芝堂谈荟》谓:“芒后逢壬立梅,至后逢壬断梅。”《农政全书》所引梅雨之期与《玉芝堂谈荟》相合,又谓夏至“后半月为三时,头时三日,中时五日,末时七日。”东坡谓“三时已断黄梅雨”,则夏至后半月始断梅,与《五杂俎》及《玉芝堂谈荟》所引微有不合。但梅雨之迟早因地域之不同而异。据近时记载,我国长江下游自汉口、九江以达南京、上海,平均于6月10日即芒种后三、四日入梅,7月10日记小暑后三、四日出梅。自长沙、岳州、温州以南则入梅与出梅之期均较早。东坡所詠系吴中梅雨,其断梅之期与现时所实测者乃相吻合也。
梅雨期间于断梅后,长江下流之气候截然不同,此可于南京(1922—1931)与上海(1920—1929年)二地之记录窥其一斑。
阳历7月5日至9日可称小暑一候,10日至14日可称小暑二候。宁沪各地断梅在于小暑一候与二候之间,出梅以后雨量与湿度骤形低落,平均温度激增2,风速骤加每小时4公里,足知东坡所谓“吴中梅雨既过,飒然清风弥旬”又信而有征焉。
在长江流域东南季风于4月间已见其端倪,但至7月初黄梅以后而鼎盛。加以梅雨期中,风速较微,出梅以后,风速顿增,此所以梅雨后之东南季风,为古人所注目,而特加以舶?风之名也。表6根据徐家汇观象台马德赉(Moidry)所统计上海30年间(1877—1906年)各月平均风向百分数。
表6分风为16向。但古人观察以目,不能如斯精密,若以ESE,SE,SSE三向均作为东南风论,则4月份东南风占36.1%,5月占43.9%,6月占45.8%,7月占49.6%,8月占42.8%。
据近来宁沪两地之观测,舶?风之主水退亦合乎事实。上海7月间东南风盛行,已如表6所示,其影响于天气实非浅鲜。凡7月间,东南风甚竞则荒旱,东南风衰颓则雨量丰盛,揆诸过去50年之记录而不爽。自1880—1929年50年间,上海7月平均雨量为159.5毫米。而东南风(包含ESE,SE,SSE三向)之平均钟点为395小时,兹将此50年中,择其雨量最少者5年及最多者5年,比较其东南风所占之钟点而列表如下。
上表中凡属霪潦,东南风之钟点均在平均以下;凡属亢旱,则东南风之钟点均在平均以上。其中惟1898年东南风虽不竞,而雨量稀少,乃由南风特多,占196小时之故也。
据南京过去5年之记录,在夏季(6,7,8各月)以东南风降雨之机缘最为稀少,如下表所示,适与舶?风主旱之说相合也。
由上表可以知南京夏季以北风与东北风降雨之机缘为最大,而以东南风及西南风降雨之机缘为最小。此种状况视地域而异,北至北京,南至香港,各风向降雨可能性之分配,即略有不同,如下表所示。
北京、香港虽因纬度高下之不同,与南京各风向降雨可能性之分配微有不同;但夏季降雨机缘最大为北、东北、西北各向,机缘最小为南、西南、东南各向则一也。
(七)舶?风所以主旱的原因
东南风虽来自海洋,所含水气较北风为多,乃反主旱,此中原因,颇耐人寻味。但吾人若知空中水气之所以凝结而成为雨泽者,乃由空气上升膨胀所致,则思过半矣。以南京而论,据过去5年(1929—1933年)之记录,夏季各风向中绝对湿度(即空中所含之湿气)以西南风为最大,东南次之,而以西北与东北风为最小,适与降雨可能性相反。但以温度而论,则以西南风为最高,东南风次之,而以西北、东北风为最低,如下表所示。
故西南风或东南风若与东北风或西北风相遇,则一冷一暖,暖气流势必为冷气流所逼而上升,若腾举至相当高度,则其中水气即凝结为雨泽而下降。故每逢降雨,地面虽为冷气流,而所降之雨泽,则大部得自暖气流也。此虽理论,但可根据事实以证明之。济南虽在黄河流域,但其各风向降水可能性之分配,与南京颇相类似,即以南、东南与西南风之降水机缘为最小,而以北及东北风之降水机缘为最大。但距济南仅50公里,而海拔1500米以上之泰山玉皇顶,则各风向之降雨可能性乃完全不同,以西南风为最大,南风次之,而以西风西北风与东北风为最小,如下表所示。
济南附近西南风降雨可能性之所以小者,徒以乏术上升之故。一遇冷气流则被逼上升而成风暴雨,其成雨之原因,虽与泰山玉皇顶之地形雨有别,但暖气流被逼上升,而所含水气凝为雨泽则一也。
凡暖气流与冷气流相遇则成不连续面,不连续面为温带风暴造成之要素已如上所述,自表3中可检查得黄河流域(纬度35°—40°)之风暴以3月与7月为最多,而长江流域(纬度30°—35°)则风暴以4月与6月为最多。3,4月间东南季风尚未盛行姑不具论。4月以后西伯利亚高气压衰退,来自南海之东南季风,始能长驱深入。但在6月间,此暖气流在长江流域高度只四、五公里,尚非根深蒂固,在地面常与自东北来之冷气流,相接触而成不连续面,因此长江流域之风暴乃连贯而来,以酿成稻米种植所是赖之梅雨。及至7月上旬,东南季风增深加厚,高度直达10公里,地面风速加强,其前锋直达华北与蒙古,长江流域之冷空气,一扫而空,不连续面移至黄河流域,是以长江流域之风暴减少,而华北之风暴则增多。此所以梅雨以后,长江流域天气晴朗,而华北反性潮湿。前节所引《五杂俎》谢在杭所云,乃确合事实。且东南季风势力之强弱,与梅雨之多寡久暂,其关系亦极明显,尤足以知东坡诗“三时已断黄梅雨,万里初来舶?风”之有科学上之根据。
历年长江流域,舶?风强弱不一,而雨量之多寡,即大不相同。以常情而论,东南季风愈强,则自南海中所挈载之雨泽愈多,所降水量亦应愈大。但舶?风与梅雨及风暴之关系既如上述,其结果与常人所臆想者,乃适相反。如以上海而论,7月间之风力与雨量,有相当的关系,凡风力愈大,则雨量愈少;风力愈小,则雨量愈多。相关系数达-0.634之多。上海7月间时有台风过境,当其莅止,则狂风暴雨相继而来,风力之强,似足以增益雨量;但上海7月间,风力与雨量之相背驰,初不因此而更改,如表12所示,足知舶?风影响于雨量势力之大也。但尤可注意者,以上海一隅而论,7月风力强虽可以减少7月本地之雨量,但北京78月雨量,则反因之以增进。反之,上海7月风力弱,则北京即有亢旱之虞,二者相关系数为+0.583。
所谓相关系数者,乃所以表示甲乙二物间相互关系之程度。苟甲之变动全由乙之变动而来。如立方体容积之大小与其边长短之关系,则其相关系数即为1.0。苟甲乙二物间毫无关系,如日本地震之多寡,与天空中流星发现之次数,则其相关系数即为零。二物间之关系,相合则为正,相背则为负。上海7月间之风力与上海及北京7月间之雨量,其相关系数虽一正一负,而其数字均超出0.5以上,足知其间确有关系。
上海风力之能影响及于各处之雨量,实不仅限于7月,亦不仅限于上海与北京。如7月间上海风力与同月天津雨量(1901—1931年)之相关系数为+0.342,约差数为0.1069。8月份北京雨量与同月上海风力之相关系数为+0.312,约差数为0.1298。要之夏季舶?风强,则长江下流主旱,而京津平原主潦,似无疑问也。近顷涂长望君制有中国雨量与世界气候一文,搜集中国各处雨量分为四区,与世界各地之气候相互比较,制成相关系数分布图,俾欲知中国各区夏季雨量之消长,与世界各处气候之关系者,得阅图而一目了然。据涂君计算,华北沿海区域夏季之雨量与长江三角洲夏季之雨量,有相反之关系,其相关系数为-0.22,足与本文互相参证。涂君所计算者,包含区域既广,且合6、7、8各月,故其相关系数为数不大。
1931年7月长江流域之水灾,为祸之烈近代少有。当时江、淮、湘、汉同时泛滥,据救济水灾委员会报告书,谓被水区域共凡7万平方英里,受灾人民凡2500万人,淹毙人数约14万人,农村损失20亿元,可称浩劫。而推厥原因,实由于舶?风之不竞,上海、南京一带7月份风力均远在平均下,长江中游东北风盛行,因之造成不连续面,风暴乃络绎而来,1月中凡达7次之多,长江下游各处雨量,达400毫米以至600毫米;同时华北颇感荒旱,如图2所示。翌年1932年7月,则情形适与上年相反,舶?风势力强盛,直达华北畅行无阻,因之长江流域下游雨量稀少,而华北则雨量丰沛,如图3所示。此实为舶?风主旱之例证也。

本文刊载于《中国现代科学论著丛刊》——气象学(1919—1949),1954年,科学出版社。

0

阅读 评论 收藏 转载 喜欢 打印举报/Report
  • 评论加载中,请稍候...
发评论

    发评论

    以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。

      

    新浪BLOG意见反馈留言板 电话:4000520066 提示音后按1键(按当地市话标准计费) 欢迎批评指正

    新浪简介 | About Sina | 广告服务 | 联系我们 | 招聘信息 | 网站律师 | SINA English | 会员注册 | 产品答疑

    新浪公司 版权所有