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氣候變暖打亂二十四節(jié)氣

2017-03-31 17:04
百科知識 2017年5期
關(guān)鍵詞:小滿物候平均氣溫

每年3月5日~7日,太陽到達(dá)黃經(jīng)345度,是為“驚蟄”,它是二十四節(jié)氣中的第三個(gè)節(jié)氣。此時(shí),天氣回暖,春雷始鳴,驚醒蟄伏于地下冬眠的昆蟲?!对铝钇呤蚣狻分姓f:“二月節(jié),萬物出乎震,震為雷,故曰驚蟄。是蟄蟲驚而出走矣?!?/p>

驚蟄過,桃始華,萬物復(fù)蘇。這時(shí),氣溫快速回升,雨水增多。農(nóng)民們常把驚蟄視為春耕開始的日子。眼下,不少地方已進(jìn)入春耕時(shí)節(jié);但在氣候變暖的背景下,人們發(fā)現(xiàn),近些年桃花往往在驚蟄節(jié)氣到來之前就已然紅了。這不禁令人多少有些疑惑,古老的二十四節(jié)氣是不是變了?它們還有用處嗎?

“中國的第五大發(fā)明”

2016年底,我國申報(bào)的“二十四節(jié)氣”成功入選人類非物質(zhì)文化遺產(chǎn)代表名錄。作為中國人通過觀察太陽周年運(yùn)動,認(rèn)知一年中時(shí)令、氣候、物候等方面的變化規(guī)律所形成的知識體系,二十四節(jié)氣不僅指導(dǎo)著中國的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活,而且是傳統(tǒng)歷法體系的重要組成部分,至今已沿用2000多年。在國際氣象界,這一時(shí)間認(rèn)知體系被譽(yù)為“中國的第五大發(fā)明”。

“春雨驚春清谷天,夏滿芒夏暑相連。秋處露秋寒霜降,冬雪雪冬小大寒?!倍墓?jié)氣形象地反映了四季交替的氣候特征,含有時(shí)令順序、物候變化、農(nóng)作物生長情況等方面的標(biāo)志性意義,例如“大寒”“大暑”“驚蟄”“芒種”等;特別是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動緊密相連,對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的參考價(jià)值。在農(nóng)村,還有許多跟二十四節(jié)氣有關(guān)的農(nóng)業(yè)諺語和歌謠。

二十四節(jié)氣的概念起源于我國古代的黃河流域。早在春秋時(shí)期,古人即定出仲春、仲夏、仲秋和仲冬四個(gè)節(jié)氣;到秦漢年間,二十四節(jié)氣已完全確立。以后,經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善,到西漢初期,二十四節(jié)氣在《淮南子》中的《天文訓(xùn)》中被完整記載下來。公元前104年,我國第一部有完整文字記載的歷法——《太初歷》開始把二十四節(jié)氣訂為歷法,明確了二十四節(jié)氣的天文位置。

作為一個(gè)天文學(xué)概念,二十四節(jié)氣以地球圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的天文位置為區(qū)分。以地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的一個(gè)周期作為一個(gè)輪回,太陽從黃經(jīng)零度起,沿黃經(jīng)每運(yùn)行15度所處的日子被命名為一個(gè)節(jié)氣;太陽每年運(yùn)行360度,共經(jīng)歷24個(gè)節(jié)氣,換算下來,每月有兩個(gè)節(jié)氣。

這種天文二十四節(jié)氣反映了地球公轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的周期變化,所以每個(gè)節(jié)氣在現(xiàn)行的公歷中的日期基本固定,“上半年來六廿一,下半年來八廿三”,即:上半年的節(jié)氣日期多在公歷的6日、21日,下半年的節(jié)氣多在公歷的8日、23日,前后只差一兩天。

二十四節(jié)氣不準(zhǔn)了?

二十四節(jié)氣中的每個(gè)節(jié)氣對于人類活動有指導(dǎo)意義的內(nèi)涵主要在于其相應(yīng)的氣候特征。

在過去的100多年(1880~2012)中,全球平均溫度上升了0.85±0.2℃。近幾十年,包括中國在內(nèi)的很多地區(qū)的“自然”春天提前來臨。四季的平均溫度升高,生長期延長,霜期縮短,四季的起始時(shí)間提前或推遲。

人們發(fā)現(xiàn),在全球變暖的大背景下,二十四節(jié)氣的一些指示效應(yīng)似乎不準(zhǔn)了,許多與節(jié)氣相關(guān)的農(nóng)諺和經(jīng)驗(yàn)變得不再適宜。有研究者認(rèn)為,這些傳統(tǒng)的節(jié)氣已經(jīng)不太適應(yīng)現(xiàn)狀,因?yàn)樗鼈兾茨軐夂蜃兓囊蛩乜紤]在內(nèi)。

那么,今天的二十四節(jié)氣的氣候特征到底發(fā)生了哪些變化呢?

近年來,中國科學(xué)院大氣物理研究所副研究員錢誠等學(xué)者根據(jù)1960~2008年全國549個(gè)氣象站的近地面氣溫觀測資料,用統(tǒng)計(jì)方法定量分析了近50年來我國二十四節(jié)氣的氣候變化情況,還單獨(dú)分析了驚蟄、清明、小滿和芒種這4個(gè)和物候現(xiàn)象密切相關(guān)的氣候節(jié)氣的地理分布變化特征,并由此有了一些新的發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2011年《科學(xué)通報(bào)》期刊上。2016年,錢誠等科研人員在《理論和應(yīng)用氣候?qū)W》期刊上發(fā)表論文,進(jìn)一步量化了城鎮(zhèn)化對二十四節(jié)氣氣候變化的影響。下面我們來看下相關(guān)研究結(jié)論。

全國平均的日平均氣溫資料顯示,在二十四節(jié)氣中,最冷的節(jié)氣是大寒,平均氣溫達(dá)-3.51℃;最熱的節(jié)氣是大暑,平均氣溫達(dá)23.59℃。2000多年前我國勞動人民總結(jié)出來的這兩個(gè)季節(jié)性極端階段,在當(dāng)前全球變暖的大背景下并沒有發(fā)生本質(zhì)改變。

立春是二十四節(jié)氣中的第一個(gè)節(jié)氣,顧名思義,代表春天即將開始。就近幾十年全國平均情況而言,立春的日平均氣溫還在0℃以下,平均氣溫為-2.4℃,離真正意義上的春天還很遠(yuǎn)。當(dāng)節(jié)氣到了驚蟄時(shí),日平均氣溫為2.84℃,蟄伏在地下的蟲類感受春天的溫暖而出動。此時(shí),氣溫逐漸升高,土壤化凍,作物返青,故而農(nóng)諺說:“過了驚蟄節(jié),春耕不能歇?!?/p>

俗話說,春爭日。春分的到來給從事農(nóng)業(yè)勞作的人們一種時(shí)間上的緊迫感。春分時(shí)的平均氣溫已達(dá)6.14℃。目前,氣象學(xué)上普遍采用10℃作為春季開始的閾值。從全國平均情況來看,這個(gè)溫度一般出現(xiàn)在清明以后,此時(shí)的日平均氣溫達(dá)9.76℃。而春色到了清明,花柳已十分茂盛。因此,從物候角度看,5℃比10℃可能更適合作為春季開始,即冬/春轉(zhuǎn)換的閾值溫度。這一溫度出現(xiàn)的時(shí)間一般在驚蟄和春分之間。

從天文學(xué)和氣象學(xué)來說,夏至是一個(gè)季節(jié)轉(zhuǎn)換的節(jié)氣,此時(shí)全國的日平均氣溫已達(dá)21.83℃,因此,目前以22℃作為夏季開始的閾值溫度是符合全國平均情況的。這樣一來,從夏至到處暑(日平均溫度為21.78℃)之間的兩個(gè)月左右正好就是夏季。

處暑之后便進(jìn)入秋季,歷經(jīng)白露、秋分、寒露、霜降,氣溫逐漸降低。立冬(日平均溫度為6.66℃)過后,日平均氣溫下降到5℃以下。因此,以5℃作為秋/冬季節(jié)轉(zhuǎn)換的閾值也比較符合當(dāng)前的全國平均情況。

大雪節(jié)氣之后,日平均氣溫下降到0℃以下,接著就是冬至的到來。北半球的冬至日雖然白晝最短,地面接收的太陽輻射最少;但由于地面在夏秋時(shí)節(jié)儲存的熱量的熱慣性,冬至日這一天并不是一年中最冷的,平均氣溫為-2.23℃。到了大寒節(jié)氣前后,地面儲存的熱量消耗殆盡,這段時(shí)間才是一年中最冷的時(shí)期。

這是現(xiàn)代二十四節(jié)氣的一些平均統(tǒng)計(jì)規(guī)律(如下圖所示)。

氣候變暖的影響

除了上述規(guī)律外,隨著氣候變暖,二十四節(jié)氣也在發(fā)生一些相應(yīng)的變化。比如,最冷的時(shí)段,即日平均氣溫在0℃以下的時(shí)段呈現(xiàn)整體逐步抬升的趨勢:具有小寒和大寒特征的天氣近些年幾乎很少出現(xiàn),具有立春、冬至特征的天氣也在減少。1998~2007年這十年中,每年的平均大寒天數(shù)為14天,與20世紀(jì)60年代的年均32.4天相比,顯著減少,2007年甚至沒有一天的平均氣溫低于常年的大寒閾值溫度。而達(dá)到常年大暑閾值溫度的天數(shù)則顯著趨于增加:1998~2007年間,大暑的平均天數(shù)為每年36.1天,遠(yuǎn)高于20世紀(jì)60年代的年均20天。

錢誠等人的研究表明,氣溫上升階段的氣候節(jié)氣除了存在明顯的年際變率外,都趨向于顯著提前。其中,雨水、驚蟄和夏至是提前趨勢相對較大的,分別提前14.6天、11天和9.7天,尤以雨水節(jié)氣提前天數(shù)最多。與此同時(shí),氣溫下降階段的氣候節(jié)氣如立秋、冬至等,除了也存在明顯的年際變率外,都有顯著推遲的趨勢,基本上要推遲五六天左右。

從上面的介紹可以看出,氣候二十四節(jié)氣的變化趨勢給人的直觀感覺是,全國平均氣溫的季節(jié)循環(huán)呈現(xiàn)整體抬升趨勢,數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。

1961~2007年,24個(gè)節(jié)氣的增溫幅度為0.53~2.43℃,以大暑節(jié)氣的增溫幅度最小,雨水的增溫幅度最大,這與前面提到的雨水節(jié)氣提前的天數(shù)最多是一致的。立春、雨水、驚蟄這三個(gè)節(jié)氣的增溫幅度都在2℃以上,它們在1961~2007年間分別增暖了2.37℃、2.43℃和2.21℃,比大寒的增溫?cái)?shù)值1.39℃要大很多。

之所以會出現(xiàn)這種變化,錢誠等人認(rèn)為,可能是由于立春、雨水和驚蟄這三個(gè)節(jié)氣的氣溫都在0℃附近,正值冰雪消融期,全球變暖加速了歐亞大陸冷季的冰雪融化,使得地表反照率降低,由此造成地表吸收的熱量增加,導(dǎo)致地表進(jìn)一步變暖。相比之下,大寒時(shí)節(jié)氣溫始終保持在0℃以下,冰雪仍然是冰雪,缺少冰雪融化-變暖的正反饋過程,因此增溫趨勢沒有立春、雨水和驚蟄這三個(gè)節(jié)氣大。同時(shí),晚冬-早春時(shí)期的東亞冬季風(fēng)減弱也可能對上述三個(gè)節(jié)氣的增溫趨勢偏大起到部分作用。

另一個(gè)明顯的特征是,早春到初夏的節(jié)氣增溫普遍比夏末到初冬的節(jié)氣增溫大,這與早春到初夏的節(jié)氣提前日數(shù)普遍比夏末到初冬的推遲日數(shù)更多是一致的。

此外,1961~1970這十年與1998~2007這十年的前后對比結(jié)果(如上圖所示)也支持了近50年來氣溫季節(jié)循環(huán)正在呈現(xiàn)整體增暖的趨勢。由圖中還可以推斷出立春、小暑、大暑趨于提前,立秋、冬至趨于推遲,小寒、大寒趨于消失。

因此,總的來說,氣候二十四節(jié)氣的提前和推遲趨勢是氣溫整體增暖造成的。

半干旱區(qū)氣候變化更顯著

驚蟄、清明、小滿和芒種是四個(gè)反映物候的氣候節(jié)氣。研究顯示,它們在全國各地普遍趨于提前,尤其在北方半干旱區(qū)均顯著提前,分別達(dá)12~16天、4~8天、4~8天和8~12天。

其中,驚蟄提前的趨勢最明顯。驚蟄節(jié)氣在農(nóng)事上有著相當(dāng)重要的意義,自古就被視為春耕開始的日子。具體來看,各地的氣候驚蟄都趨于提前,華北地區(qū)的北京、天津及鄰近站點(diǎn),以及云南西部的提前時(shí)間最多,達(dá)16~20天。在北緯33度以北的站點(diǎn)幾乎都是顯著提前的。值得注意的是,驚蟄節(jié)氣在東經(jīng)105度以東地區(qū)提前的比西部更為顯著。錢誠等人認(rèn)為,東、西部雖然都受全球變暖的影響,但是東部直接受東亞冬季風(fēng)減弱的影響,因而近50年來東部早春提前的趨勢比西部顯著。但在北緯33度以南的中南部地區(qū),尤其是西南的四川盆地附近和云南東部,氣候驚蟄的提前趨勢幾乎都不顯著、提前的天數(shù)也幾乎是全國最少的。與之相對應(yīng),近50年中這個(gè)地區(qū)的春季平均溫度增暖不顯著,個(gè)別站點(diǎn)甚至呈現(xiàn)降溫趨勢。

除四川盆地的閬中站點(diǎn)之外,氣候清明在全國各站點(diǎn)都趨于提前;除新疆西北部、四川、云南東部和東南沿海部分地區(qū)之外,幾乎都是顯著提前的。提前趨勢最大的是云南西部,達(dá)到12~20天;其次是華北平原、江淮流域的大片區(qū)域以及青藏高原東南部,提前時(shí)間達(dá)到8~12天。四川、云南等地的氣候清明變化特征則與氣候驚蟄基本一致。

至于小滿節(jié)氣,除云南、四川、山東的個(gè)別站點(diǎn)外,全國的氣候小滿都趨于提前,最大提前趨勢出現(xiàn)在云南西南部,提前時(shí)間達(dá)12~16天;在北方半干旱帶、江淮流域、東南部沿海一帶,氣候小滿趨于顯著提前,提前時(shí)間達(dá)4~8 天。

由于芒種節(jié)氣和小滿節(jié)氣只差半個(gè)月左右,因而氣候芒種的全國分布特征和氣候小滿非常接近,但普遍比氣候小滿提前的天數(shù)偏多,如在北方半干旱帶、江南多數(shù)站點(diǎn)都趨于顯著提前8~12天左右。

仍為生產(chǎn)生活重要參考

上述定量化結(jié)果是基于國家氣象站網(wǎng)數(shù)據(jù),這些站網(wǎng)多數(shù)位于城鎮(zhèn)和城市邊緣。對于城里人來說,這些定量化的信息是完全適用的。但是對于農(nóng)村地區(qū)而言則有一定偏差。過去幾十年中國快速的城鎮(zhèn)化發(fā)展使氣象站觀測的數(shù)據(jù)處于全球變暖和局地城鎮(zhèn)化的雙重影響下。與城鎮(zhèn)相比,農(nóng)村的氣候變化并沒有上面說的那么大。2015年,錢誠與中國氣象局的研究人員合作,利用高密度的一般氣象站網(wǎng)數(shù)據(jù),通過城鄉(xiāng)對比研究發(fā)現(xiàn),在二十四節(jié)氣起源的黃河中下游地區(qū)(大致范圍包括現(xiàn)今的陜西、山西、河南、山東、河北、北京和天津7個(gè)省市),就平均狀況而言,1961~2010年城市站年平均氣溫增溫趨勢為0.25℃/10年,而鄉(xiāng)村站的增溫趨勢只有0.14℃/10年,即城市站增溫趨勢有42%來自于城鎮(zhèn)化影響;不同節(jié)氣日的增溫趨勢中城鎮(zhèn)化的貢獻(xiàn)率達(dá)26%~64%不等;大寒天數(shù)減少趨勢中有18%來自城鎮(zhèn)化影響;氣候?qū)W意義的節(jié)氣中從雨水到立夏顯著提前了5~17天,從白露到寒露普遍推遲了5天左右,其中城鎮(zhèn)化的貢獻(xiàn)達(dá)22%~69%不等。

專家認(rèn)為,在目前這種氣候變化的大背景下,各地應(yīng)當(dāng)因地制宜,適應(yīng)氣候變化,調(diào)整相應(yīng)的農(nóng)事活動和生活;但農(nóng)業(yè)人口相比城鎮(zhèn)人口可適度減小調(diào)整幅度。此外,二十四節(jié)氣的氣候特征除了溫度以外,還應(yīng)該考慮降水等其他要素,以便更完整地表述氣候節(jié)氣及其變化特征,具體相關(guān)研究還在進(jìn)行中。

專家表示,雖然二十四節(jié)氣的時(shí)間已經(jīng)固定;但從歷史發(fā)展來看,二十四節(jié)氣的內(nèi)涵是動態(tài)的、不斷豐富的。近現(xiàn)代以來,農(nóng)民也會根據(jù)氣溫、降水、物候的變化不斷賦予其新的內(nèi)涵,動態(tài)地修改和完善與節(jié)氣相關(guān)的農(nóng)諺。從這一角度看,正是由于二十四節(jié)氣動態(tài)變化的內(nèi)涵,它依然是當(dāng)前人們生產(chǎn)、生活的參考。

相關(guān)鏈接

敦煌遺書中的《詠廿四節(jié)氣詩》

“二十四節(jié)氣”是我國古代勞動人民通過觀察天文、氣候、物候等變化規(guī)律所形成的用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活的知識體系,在我國已家喻戶曉。與之對應(yīng)的二十四節(jié)氣詩也廣為傳唱。然而,可能很少有人知道,在珍貴的敦煌遺書中,就保存著一組傳自唐代的《詠廿四氣詩》。該詩創(chuàng)作于中晚唐時(shí)期,經(jīng)中原傳入敦煌,并最終保存下來,這是今天我們能見到的最早的以“二十四節(jié)氣”為主題的組詩,因而彌足珍貴。

《詠廿四氣詩》共有24首,均采用格律謹(jǐn)嚴(yán)的五言律詩格式,構(gòu)成一副大型組詩。組詩中每首詩對應(yīng)一個(gè)節(jié)氣,其內(nèi)容主要反映了我國中原地區(qū)的氣候,并與物候、農(nóng)事活動相結(jié)合,輔以生活與民俗等內(nèi)容。在節(jié)氣的變換中,詩文在準(zhǔn)確把握每個(gè)節(jié)氣特點(diǎn)與定位的基礎(chǔ)上,充分考慮了季節(jié)轉(zhuǎn)換、天氣變化和物候更迭等自然現(xiàn)象,妥當(dāng)?shù)剡x擇剪裁素材,從而展現(xiàn)每個(gè)節(jié)氣的獨(dú)特風(fēng)貌。立春、立夏、立秋、立冬是四季的肇端,春分、秋分、夏至、冬至是四季的高潮,小暑、大暑、處暑、小寒、大寒是冷熱的代表,雨水、谷雨、小雪、大雪是降水的體現(xiàn),白露、寒露、霜降是水汽的變幻,小滿、芒種、驚蟄、清明則是耕作的圖景。

【責(zé)任編輯】趙 菲

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