霍寿喜

　　在我国古代，气象学还不是一门成熟、独立的学科，但观测天气气候的变化，却是自古就有的人类科学活动之一。殷商时代的甲骨文里就有文字记载气象方面的观测资料，殷墟甲骨文卜辞中也有天气预测和实况的记载。

　　测风量雨不简单

　　古代最原始的测风器主要用于测量风向。

　　用布帛之类挂在竿上，后来改用鸡毛做成条形或扇形的羽葆，风吹羽葆扬，与羽葆指向相反的方向即为风向。条形、扇形羽葆的重量不同，古人分别称作五两、八两，使用时可因地制宜，比如楚地风小，宜用五两；北方和沿海风力较大，宜用八两；等等。

　　除观测水平方向的风外，古人也观测自下而上和自上而下的旋风以及方向混乱的乱风。例如，把自上而下吹的风叫作“颓风”，也叫“焚轮风”，自下而上吹的风叫作“飙风”，也叫“扶摇风”等，可见对风的观测非常细致。

　　《左传》中还首次论述了“八风”（即八种风向），与现代气象观测学中的基本风向定义是一致的。

　　世界上第一个给风定级的人，是我国唐代的李淳风。他官居太史令，集数学家、天文学家和气象学家于一身，公元645年著《乙巳占》记载了测风环境、测风工具和测风办法，把风力分为八级：一级动叶，二级鸣条，三级摇枝，四级坠叶，五级折小枝，六级折大枝，七级折木飞砂石或伐木（折木），八级拔木树和根。这八级风，再加上“无风”和“和风”（指温和、尘埃不起的风）两个级，合为十级。这和现代气象观测学对风级的描述已经非常接近了，比英国的“蒲福风力等级”早了一千多年。

　　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》（1247年）。

　　该书第二章为《天时类》，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”。其中“天池测雨”所描述的“天池盆”已经和现代气象观测所使用的雨量筒非常接近了，而方法上则采取“平地得雨之数”来度量雨水，堪称世界上最早的雨量计算方法，为后来的雨量测定奠定了理论基础。

　　书中把“降雪”也纳入“降雨量”的范畴，只可惜，在降雪量测量方面，只实测降雪的厚度，并没进一步折算为降水量。

　　到了明清时期，测风量雨有了集中的场所——观象台，不仅有气象观测，还有天文观测。各地州、县也承担着观测任务，凡有灾异现象，特别是风灾、雨灾等气象灾害，都必须呈奏，诸如《晴雨录》《雨雪粮价》之类，各地官员也有大量的有关当地天气、气候及气象灾害的奏折。如今，在中国第一历史档案馆，还珍藏着大量古代有关天文地理、黄河水文、气象灾害方面的资料。

　　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，为圆筒型，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“清乾隆庚寅五月造”的字样。

　　測量湿度有绝技

　　我们通常说的“空气湿度”一般都是指“相对湿度”，它是空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比，用百分数表示，百分数越大，表明空气湿度越大。

　　古人当然不知道相对湿度的百分数，但大致的空气干湿概念还是有的：湿度越小表示空气越干燥，湿度越大表示空气越潮湿。早在西晋，傅玄就有一首《炎旱诗》问世，诗中的“河中飞尘起，野田无生草”就写出了空气的干燥和旱情的严重。宋代梅尧臣的《梅雨》诗中就有“湿菌生枯篱，润气醭素裳”，其中的“润气”就是潮气、湿气。古人甚至还能根据空气湿度的大小进行天气预测，唐代黄子发著的《相雨书》里便有“壁上自然生水者，天将大雨”“石上津润出液，将雨数日”等记载。

　　空气湿度肉眼是看不到的，怎样大致评估出空气湿度的大小，其实就涉及空气湿度的测量了。

　　我国是最早发明测湿仪器的国家。东汉王充在《论衡·变动篇》中曾经谈到，琴弦变松，天就要下雨。琴弦变松，是天变潮湿、弦线伸长造成的，表示空气湿度较大。可见，古代的弦琴也可当作原始的空气湿度测量仪器。现代毛发湿度计中的“毛发”，其实就是对古代琴弦的微缩和精确。

　　元末明初娄元礼在《田家五行》一书中也说，如果质量很好的干洁弦线忽然自动变松宽了，那是因为琴床潮湿的缘故；出现这种现象，预示着天将阴雨。他还谈到，琴瑟的弦线所产生的音调如果调不好，也预兆有阴雨天气，这其实也是因为变松宽了的弦线，其音准敏感度降低了，合乎科学道理。

　　在《史记·天官书》中曾提到一种把土和炭分别挂在天平两侧，以观测挂炭一端天平升降的仪器。这其实就是原始的“湿度计”。原理是：天气干燥了，炭就轻，天平就倾向于土；天气潮湿了，炭就重，天平就倾向于炭。也就是古人说的“燥故炭轻，湿故炭重”。《淮南子·泰族训》曰：“夫湿之至也，莫见其形，而炭已重矣。”翻译成现代汉语就是：湿气到来的时候，人是看不见的；但是炭已经表现出沉重了。这就进一步阐明了这个测湿仪器能测量出看不见的水汽多少。显然，这样的测湿仪器在测量方式和精确度上，比“琴弦测湿“又进了一步。

　　最接近现代湿度计的测湿仪器的发明者，当数清代发明家黄履庄。1656年出生的黄履庄，发明或改进过许多光学仪器（如探照灯、望远镜、显微镜），也发明过许多“验器”，其中的验冷热器，就是现代“温度计”的雏形；而验燥湿器，就是现代“湿度计”的雏形，它利用弦线吸湿伸缩的原理，测量空气中的湿度，比瑞士人索修尔发明的毛发湿度计早了一百多年。

　　观云也能识天气

　　天上的云，姿态万千，变幻无常。通过看云，常常可以识别阴晴风雨，预知天气变化。

　　我国古代劳动人民也很重视云的观测，《诗经·小雅·信南山》曰：“上天同云，雨雪雰雰。”意思是说，下雪的云，在天空中是均匀一色的。的确，冬季下雪之前，云层常常是比较均匀的高层云，而当下雪时，就变成雨层云了，云的分布同样也比较均匀。

　　唐代李肇《国史补》中也有“暴风之候，有炮车云”的话。炮车云就是底部平坦，云顶隆起，群峰争奇，渐渐顶部伸展，呈砧状，很像炮车。“底部平坦，云顶隆起”可以是浓积云；当砧状结构形成时，那就绝对是对流强烈的积雨云了。

　　古人还根据云层的形状、薄厚、颜色及其变化，总结出了一系列“看云识天气”的谚语，有的还流传至今。

　　和“暴风之候，有炮车云”类似的天气谚语有“天有城堡云，地上雷雨临”。其中的“城堡云”和“炮车云”形状相仿，都是可以产生雷阵雨的云体。

　　不仅有“看云预测雨”的谚语，也有“看云预测晴”的谚语。如“天上鱼鳞斑，晒谷不用翻”，这里的“鱼鳞斑”指的是一种透光高积云，这种云体比较高，也不厚，一般预示着持续晴日。

　　随着劳动人民观云测天经验的积累，天气谚语越来越丰富，于是就汇集成书，便于集中参考。在唐代有关民间天气经验的书籍中，最有名的是黄子发的《相雨书》。这本书收集了唐代以前的一些天气预测经验，有些至今还很有价值。例如书中说：云中出现黑色和红色，就会下冰雹。而现在进行人工防雹作业时，也必须判断是否有雹云，其中“察云色”是个重要的判断方法。雹云的颜色先是顶白底黑，而后云中出现红色，形成白、黑、红的乱纹云丝，云边呈土黄色。这其实和《相雨书》描述的可能下冰雹的云的颜色基本一致。

　　《吕氏春秋》是中国历史上第一部有组织按计划编写的文集，有关“应天时”的篇章，属于自然学说内容，其中就有篇章把云按形状分为“山云”“水云”“旱云”“雨云”四种。虽然用现在的眼光看，这样的分类过于简单，但在春秋战国时代，能有这样的分类和论述已经非常了不起了。

　　古人借助于手工描摹和文字说明，也制作出了许多云图。目前发现的最早古代云图是马王堆三号墓出土的《天文气象杂占》（西汉帛书）和敦煌出土的《占云气书》（唐天宝初年）。明代茅元仪《武备志·占度載》中的《玉帝亲机云气占候》，里面有五十一幅云图。明代典籍《正统道藏》中有《雨畅气候亲机》《雨晒气候亲机》两篇，内有云图三十九幅。

　　古人制作的这些云图，其实都是“云观测”成果，可以直接运用到“看云识天气”的实践之中。以明清时期的《白猿献三光图》为例，其中载有一百三十二幅云图，每幅图上都有说明，以日、月、星和银河作背景，根据各种云的特征和变化，描绘成云图，可用于天气预报，而且绝大部分图文都符合现代气象观测学基本原理。

　　古代文人也有自己的看云心得。“有轻虚之艳象，无实体之真形”，这是陆机在《浮云赋》的开头对游移于空中的浮云的描写。接着他又写道：“或如钟首之郁律，乍似塞门之寥廓。”无形的浮云又被诗人赋予了空间立体的形象，使人感到晴日的云彩，既固有悠悠飘移的习性，又可生恢恢壮观的场面。

　　云和雨往往是不可分的。早在西汉，董仲舒就在《雨雹对》说：“攒聚相合，其体稍重，故雨乘虚而坠。风多则合速，故雨大而疏；风少则合迟，故雨细而密。”翻译成现在的文字就是：雨滴是由小云滴受风合并变重下降而成的。风大使云滴合并得快，这就使下降的雨滴大而比较疏。风小使云滴合并得慢，这就使下降的雨滴细而比较密。这种从微观角度说明雨滴的形成过程，基本上和现代暖云降雨理论是相符合的。

　　古代诗人不仅知道云中含水的常识——“纵使清明无雨色，入云深处亦沾衣。”（唐·张旭《山中留客》）似乎也清楚云雨转换之道理——“云腾致雨，露结为霜。”（南朝·周兴嗣《千字文》）

　　只是古人对云的认识还处于直观的感性阶段。晋人张协在《杂诗十首》之三中写道：“腾云似涌烟，密雨如散丝。”用现代气象观测学的眼光看，这种似涌烟生密雨的腾云显然就是碎雨云，它高度低，移动快，而且上有蔽光云层，所以地面上的人看它，当然就形似涌烟了，有像“涌烟”一样的云，就有密如散丝的雨。