王毅榮，金榮花，陳祺，方峰，羅漢，楊瑞鴻，黃山，李寶梓

(1.中國(guó)氣象局蘭州干旱氣象研究所/甘肅省干旱氣候變化減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)氣象局干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn) 開放實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省人工影響天氣辦公室，甘肅 蘭州 730020；3.國(guó)家氣象中心，北京 100081)

早在2000多年前成熟的運(yùn)氣學(xué)說(shuō)，是中醫(yī)獨(dú)特理論之一。最早記載于《黃帝內(nèi)經(jīng)》，其核心理論包括五運(yùn)和六氣兩部分組成，為研究人體健康疾病與自然氣候的關(guān)系，開辟了獨(dú)特的氣象醫(yī)學(xué)思維。運(yùn)氣理論創(chuàng)建了醫(yī)學(xué)氣候預(yù)測(cè)模型，可以對(duì)年、季等不同時(shí)間尺度的風(fēng)寒暑燥濕火六氣演變特征進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)自然界的氣象變化和疾病的發(fā)病作了預(yù)測(cè)與推演，并以此來(lái)指導(dǎo)臨床的預(yù)防和治療[1-2]，是一套完整的理論體系。運(yùn)氣學(xué)說(shuō)在漫長(zhǎng)中國(guó)醫(yī)療實(shí)踐中，展示出了極高的實(shí)用價(jià)值[3-5]。隨著歐洲文藝復(fù)興，特別是近200年西方現(xiàn)代醫(yī)學(xué)傳入中國(guó)之后，西醫(yī)理念逐漸深入人心，質(zhì)疑不解中醫(yī)之聲時(shí)有泛起[6-8]，傳統(tǒng)中醫(yī)理論的科學(xué)性亟待重新認(rèn)識(shí)。二十世紀(jì)五十年代后我國(guó)新建了大量氣象觀測(cè)站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了氣象要素資料的實(shí)測(cè)量化，利用現(xiàn)代氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，使評(píng)估運(yùn)氣學(xué)說(shuō)之科學(xué)性具有可行、可靠性。近年來(lái)對(duì)運(yùn)氣學(xué)說(shuō)(理論)已有大量研究驗(yàn)證[9-14]，大多受資料來(lái)源限制，驗(yàn)證往往帶有明顯的局地或節(jié)段特點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)學(xué)角度存在很大隨意和偶然性，加之我國(guó)氣候地域性強(qiáng)、變化復(fù)雜多樣[15]，局地和節(jié)段特點(diǎn)對(duì)我國(guó)全區(qū)時(shí)空代表性很低，科學(xué)說(shuō)服力不強(qiáng)。為降低統(tǒng)計(jì)隨機(jī)性，盡可能多的增大樣本及容量是不可缺少的。我們基于氣象觀測(cè)連續(xù)性好的實(shí)測(cè)資料，從醫(yī)學(xué)氣候預(yù)測(cè)模型開始，對(duì)其科學(xué)性開展評(píng)估檢驗(yàn)，從時(shí)空角度全面予以研究評(píng)估。本文重點(diǎn)研究了主運(yùn)對(duì)燥濕氣候預(yù)測(cè)能力，科學(xué)闡述了千古學(xué)說(shuō)的規(guī)律，雖時(shí)過(guò)境遷數(shù)千百年，今天亦明顯而客觀地呈現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)和科學(xué)價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 材料

本文選取了我國(guó)氣象連續(xù)觀測(cè)最長(zhǎng)的83個(gè)測(cè)站， 1951—2005期間55年近地面大氣相對(duì)濕度逐日實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)資料。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)測(cè)資料處理

采用了EOF(自然正交分解函數(shù)，empirical orthogonal function)和REOF(rotate empirical orthogonal function旋轉(zhuǎn)自然正交分解函數(shù))分解方法[16]，EOF和REOF在提取氣象要素場(chǎng)時(shí)空變化特征方面具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)[14]。以大寒日為年度起始分界日，本文對(duì)83站(氣象觀測(cè)站)55 a的相對(duì)濕度年距平序列資料進(jìn)行EOF和REOF分解。在自然界狀態(tài)下，空氣具有吸收水分的特征，濕度是指空氣中含有水汽的多少，相對(duì)濕度表示空氣中的所含相對(duì)水汽的多寡，是絕對(duì)濕度與同溫度下的飽和絕對(duì)濕度的比值。以相對(duì)濕度的正負(fù)距平劃分燥濕，將正距平定義為濕年(偏濕)，負(fù)距平定義為燥年(偏燥)。

1.2.2 運(yùn)氣推算

將公元記年轉(zhuǎn)為甲子記年，如1951年記為辛卯年。大運(yùn)是主管每年全年氣候變化的歲運(yùn)，又名中運(yùn)、歲運(yùn)，大運(yùn)有太過(guò)與不及。每年的年號(hào)凡逢天干甲和己年，大運(yùn)都屬于土運(yùn)，從土運(yùn)開始依次各年按天干五行順序排列，逢陽(yáng)的干年為太過(guò)，逢陰的干年為不及。太過(guò)即主歲的歲運(yùn)旺盛而有余，為本氣流行；不及即主歲的歲運(yùn)衰少而不足，克己之氣流行。依據(jù)《素問(wèn)·天元紀(jì)大論》“甲己之歲土運(yùn)統(tǒng)之，乙庚之歲金運(yùn)統(tǒng)之，丙辛之歲水運(yùn)統(tǒng)之，丁壬之歲木運(yùn)統(tǒng)之，戊癸之歲火運(yùn)統(tǒng)之?！焙汀端貑?wèn)·天氣交變大論》“歲木太過(guò)風(fēng)氣流行，歲火太過(guò)炎暑流行，歲土太過(guò)雨濕流行，歲金太過(guò)燥氣流行，歲水太過(guò)寒氣流行；歲木不及燥乃大行，歲火不及寒乃大行，歲土不及風(fēng)乃大行，歲金不及炎火乃行，歲水不及濕乃大行。”和五行生克辱的關(guān)系，定義值年大運(yùn)與燥濕氣候的對(duì)應(yīng)關(guān)系(見(jiàn)表1)。為便于計(jì)算將1951—2005年間，值年濕年記為1，燥年記為-1，構(gòu)成容量為55(55 a)的1與-1組成的數(shù)字序列，簡(jiǎn)稱為值年燥濕序列。

表1 值年大運(yùn)與燥濕對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 結(jié)果

2.1 值年大運(yùn)與燥濕演變一致性

圖1給出55 a平均相對(duì)濕度的全國(guó)分布，從中看出濕度最大值靠近我國(guó)地理位置的中部(最為濕潤(rùn))，濕度基本上從東向西逐漸遞減(愈加干燥)，分布格局與五行“西方燥金、中央土濕”的觀點(diǎn)一致。其主要成因是我國(guó)地理越向西部愈遠(yuǎn)離海洋，加之地形阻擋影響，夏季風(fēng)輸送水汽的能力逐漸降低造成西方最為干燥”；濕度大值區(qū)域湖泊和河流較多，易于蒸發(fā)水汽增多。

圖1 相對(duì)濕度

大運(yùn)年推算的濕年或燥年(標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1)與實(shí)測(cè)一致則記為正確，此外則記為不正確。全國(guó)83站55 a的燥濕樣本容量為4565(83X55)，燥濕年推算正確率為58.68%；其中74%的站，55 a內(nèi)的正確率超過(guò)56%。其空間分布(圖略)可以看到，準(zhǔn)確率存在著明顯區(qū)域特征。總體而言，青藏高原地區(qū)、云貴高原地區(qū)、大巴山脈地區(qū)、南嶺區(qū)域、燕山及太白山脈區(qū)域等高原高山高等高海拔地區(qū)準(zhǔn)確率較低，基本在55%以下；而低海拔的平原地區(qū)準(zhǔn)確率較高，尤其關(guān)中平原及黃河中下游流域一帶準(zhǔn)確率在70%以上。就五行方位角度可見(jiàn)，西部燥金之地和南方火熱地區(qū)準(zhǔn)確率低，而北方寒水、東方風(fēng)木之地準(zhǔn)確率高。如此顯著的空間分布差異性，是否與2000年前運(yùn)氣學(xué)說(shuō)發(fā)源于生存地理環(huán)境優(yōu)越的黃河流域，而高原大山氣候環(huán)境惡劣人跡罕至、認(rèn)識(shí)欠缺有關(guān)？值得深入探究。

對(duì)相對(duì)濕度距平序列進(jìn)行自然正交分解(EOF)，將原時(shí)空?qǐng)龇纸鉃橄嗷オ?dú)立的空間型，具有顯著性特點(diǎn)的前5個(gè)空間型解釋了總方差的73.14%。

第一空間型(EOF1)方差貢獻(xiàn)明顯高于其它型，EOF1及其主分量(PC1)反映出相對(duì)濕度場(chǎng)演變的最重要信息，揭示了我國(guó)燥濕變化的最主要特征。其空間(圖2)主要特點(diǎn)，數(shù)值由東北向西南遞減，最大值區(qū)在黃河河套附近，表明燥濕變幅由東北向西南逐漸減少，黃土高原地區(qū)是我國(guó)燥濕演變最敏感的地區(qū)，燥濕異常變化最容易在這表現(xiàn)出來(lái)，也是“雨濕流行，腎水受邪；燥氣流行，肝木受邪”燥濕邪氣之敏感區(qū)。

圖2 相對(duì)濕度EOF1

表2給出55 a的值年燥濕序列與EOF主分量序列間相關(guān)系數(shù)，看到燥濕序列與PC1相關(guān)系數(shù)為0.349 6，在a=0.01水平上二者相關(guān)顯著；與其他PC系數(shù)間幾乎不相關(guān)。值年燥濕序列與PC1正負(fù)符號(hào)一致率達(dá)66%，與其他PC系數(shù)符號(hào)一致率不足50%?？梢?jiàn)，我國(guó)燥濕氣候演變中，值年大運(yùn)觀點(diǎn)概括了最主要的變化規(guī)律。

表2 值年燥濕序列與PC主分量相關(guān)系數(shù)

注：**a=0.01水平上顯著

2.2 值年大運(yùn)的適宜區(qū)

旋轉(zhuǎn)自然正交分解(REOF)能按空間相關(guān)程度的高低分解成不同的空間型，REOF中隨著特征向量序數(shù)的增加，依據(jù)Scree法和North等理論判據(jù)法依此取前5個(gè)主分量做方差最大REOF分解，空間模反映空間相關(guān)程度。

表3給出55 a值年燥濕序列與REOF的主分量RPC相關(guān)系數(shù)，系數(shù)大小反映出值年燥濕序列與各空間模相關(guān)的密切程度，從表中可見(jiàn)，其二者顯著相關(guān)，其中與第四空間模REOF4相關(guān)程度最高，REOF2、REOF1、REOF3、REOF5依次降低。值年燥濕序列與RPC4、RPC2、RPC1、RPC3、RPC5主分量正負(fù)符號(hào)一致率分別為74%、72%、66%、64%、60%，這樣的一致率，當(dāng)今世界最高氣候預(yù)測(cè)水平也難以企及。

表3 值年燥濕序列與RPC主分量相關(guān)系數(shù)

注：**a=0.01水平上顯著，*a=0.05水平上顯著

圖3給出了前5個(gè)空間模態(tài)分布，圖中數(shù)值大小反映出區(qū)域內(nèi)相關(guān)程度，大值區(qū)就是區(qū)域內(nèi)相關(guān)程度最高。

圖3 次區(qū)域分區(qū)

第1空間模REOF1(方差貢獻(xiàn)19.93%，圖略)顯示出，黑龍江地區(qū)數(shù)值最大，與黑龍江高相關(guān)的地區(qū)構(gòu)成一個(gè)典型區(qū)域；第2空間模REOF2(方差貢獻(xiàn)18.82%，圖略)中，高相關(guān)的華南區(qū)域；第3空間模REOF3(方差貢獻(xiàn)16.34%，圖略)，黃河下游區(qū)域高相關(guān)的華北區(qū)域；第4空間模REOF4(方差貢獻(xiàn)15.64%，圖略)，渭河流域高相關(guān)黃土高原區(qū)域；第5空間模REOF1(方差貢獻(xiàn)12.27%，圖略)，新疆地區(qū)高相關(guān)的內(nèi)陸干旱區(qū)。

根據(jù)我國(guó)區(qū)域燥濕演變的相關(guān)程度之高低，將相關(guān)程度高的區(qū)域規(guī)劃到一起，空間模反映空間相關(guān)程度，利用其空間模分型。以相關(guān)系數(shù)0.55(在a=0.01水平上顯著)等值線劃分出5個(gè)典型區(qū)域(圖3)，按空間地理位置五方(東西南北中)大致歸為，1區(qū)為北方，2區(qū)為南方，3區(qū)為東方，5區(qū)為西方，4區(qū)為中央。

綜上所述，與我國(guó)近50多年的燥濕氣候?qū)崨r比較可見(jiàn)，以值年大運(yùn)為主的運(yùn)氣推算結(jié)果在我國(guó)仍然符合，除了在沙漠隔壁地區(qū)適宜性較低(但也具有參考價(jià)值和實(shí)際意義)，在中華古文明的發(fā)祥地，即西北中東部地區(qū)及渭河、涇河流域的黃土高原地區(qū)(4區(qū))最為適宜；華南地區(qū)、東北地區(qū)、華北地區(qū)適宜程度依次降低。按五行來(lái)說(shuō)，中央濕土之地適宜度最高，北方和南方較高，東部風(fēng)木之地和西部燥金之地最低。東西方的燥濕分布適宜度較低，與風(fēng)木和燥金與濕土之間存在的克制有明顯關(guān)系。

2.3 值年大運(yùn)地域性

分析五行生克關(guān)系，對(duì)值年大運(yùn)進(jìn)一步做地域修正，按照五行之西方燥金，依據(jù)五行理論“金克木”，將值年大運(yùn)中木氣年份修訂為燥氣流行(定為燥年)后，值年大運(yùn)燥濕系列與RPC5(西方區(qū)域)相關(guān)系數(shù)由0.339 1提高到0.413 8，信度顯著水平由原來(lái)的a=0.05提高到a=0.01水平之上。

五行之東方風(fēng)木，依據(jù)五行理論“木克土”，將值年大運(yùn)中原陽(yáng)木流行年份的濕修訂為燥(原陰木年份燥氣流行，木強(qiáng)而辱金)后，值年大運(yùn)燥濕系列與RPC3(東方區(qū)域)相關(guān)系數(shù)由0.387 9提高到0.442 6。

陰水值年土氣流行而濕，五行之北方寒水，水得以加強(qiáng)土氣不再流行，將陰水值年的濕年修訂為燥后，值年大運(yùn)燥濕系列與RPC2(東方區(qū)域)相關(guān)系數(shù)提高到0.460 7。

南方火熱和中央濕土之地，利用間接生克關(guān)系修正后效果不好。

可見(jiàn)，與流行燥濕直接相克關(guān)系的方位(區(qū)域)，采用五行方位關(guān)系修正后，各地相關(guān)程度各方位區(qū)域與中央濕土之地達(dá)到同等水平，運(yùn)氣學(xué)說(shuō)的準(zhǔn)確度再次提高。表現(xiàn)出運(yùn)氣學(xué)說(shuō)應(yīng)包含地域性因素。

2.4 六氣對(duì)燥濕的影響

上述以值年大運(yùn)為主建立的燥濕序列與我國(guó)實(shí)際燥濕，在時(shí)空兩方面都存在很好的正相關(guān)；進(jìn)一步加入司天在泉六氣的關(guān)系，根據(jù)五行生克關(guān)系建立新的燥濕推算序列，從計(jì)算結(jié)果看，一致率和相關(guān)系數(shù)等方面改善不是十分突出。

3 結(jié)論和討論

3.1 結(jié)論

55 a平均相對(duì)濕度的全國(guó)分布，濕度值基本上從東向西逐漸遞減(愈加干燥)，最大值靠近我國(guó)地理位置的中部(最為濕潤(rùn))，分布格局與五行“西方燥金、中央土濕”的觀點(diǎn)一致。

第一空間型(EOF1)方差貢獻(xiàn)明顯高于其它型，運(yùn)氣學(xué)說(shuō)推算之燥濕序列與PC1相關(guān)非常顯著；與其他分量的PC系數(shù)幾乎不相關(guān)，運(yùn)氣推演的關(guān)系概述了我國(guó)燥濕變化的最主要特征。黃土高原地區(qū)是我國(guó)燥濕演變最敏感區(qū)，燥濕年推算正確率為58.68%，其中74%的氣象觀測(cè)站點(diǎn)55a內(nèi)的正確率超過(guò)56%，黃河流域其他區(qū)域一致率相對(duì)較高，我國(guó)南部邊疆、青藏高原等地區(qū)相對(duì)較低。

以值年大運(yùn)為主的運(yùn)氣推算結(jié)果在我國(guó)仍然符合，發(fā)祥中華文明的黃土高原地區(qū)最為適宜，華南地區(qū)、東北地區(qū)、華北地區(qū)適宜程度依次降低。按五方(北方、南方、東方、西方和中央)比較，中央濕土之地適宜度最高，北方和南方較高，東部風(fēng)木之地和西部燥金之地最低。

采用五行方位關(guān)系修正后，各方位區(qū)域相關(guān)程度與中央濕土之地達(dá)到同等水平，運(yùn)氣學(xué)說(shuō)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度有明顯提高。

3.2 討論

氣候變化是氣候系統(tǒng)五大圈層相應(yīng)影響、共同作用的結(jié)果，局地氣候又存在對(duì)全球氣候的響應(yīng)，是氣候演變極其復(fù)雜多樣，使氣候預(yù)測(cè)成為科學(xué)難題，且預(yù)測(cè)水平不穩(wěn)定；但周期特征是氣候變化最主要的特征之一，為氣候部分演變預(yù)測(cè)提供了可能。如溫度和降水等以35年為周期變化的布呂克納周期，與太陽(yáng)活動(dòng)有關(guān)的氣候周期有5～6年、11年、22年、80～90年和180年等周期，幾乎都是5的倍數(shù)，與值年大運(yùn)學(xué)說(shuō)中的五行(五年周期)十分接近；運(yùn)氣學(xué)說(shuō)在我國(guó)廣大地區(qū)都具有很強(qiáng)的適宜性，在周期特征、階段性和地域差異方面都表現(xiàn)出明顯的各自特征。

在我國(guó)燥濕氣候演變方面，值年大運(yùn)理論關(guān)系概括了我國(guó)燥濕氣候演變的最主要、最基本規(guī)律，表明2000多年前《黃帝內(nèi)經(jīng)》提出運(yùn)氣學(xué)說(shuō)，所闡述的規(guī)律在當(dāng)代仍然具有很高的科學(xué)價(jià)值；對(duì)于燥濕氣候演變而言運(yùn)氣學(xué)說(shuō)適用于全國(guó)。雖然實(shí)測(cè)的相對(duì)濕度數(shù)據(jù)也不可避免地存在誤差等，會(huì)對(duì)評(píng)估效果造成一定偏差影響，但并不影響本研究的主要結(jié)論。運(yùn)氣學(xué)說(shuō)內(nèi)容豐富、深度和廣度之非常，限于篇幅，如六氣從化、主客加臨、司天在泉和演變中趨勢(shì)、階段性等特征及其對(duì)于氣候、病候影響等其他方面的評(píng)估，需要進(jìn)一步深入研究。