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朱晦庵所引比喻虽确切,但言其然,而不明其所以然。镬中之水由燃烧达沸腾点而汽化上升,饭甑之盖,温度较低,故水汽遇之而凝结,此其理最明显。大地之上雨雪之成,殆亦类是。雨之所以成者,由于水汽温度低降达露点而凝结,而温度低降之原因则由于上升。特地面非若鼎镬之受爨炊,其上升之原动力则不同耳。
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然则地面上之空气曷为上升乎?其故有三,而其结果皆足以致雨。
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(1)由于海洋上或平地上之空气吹向山麓,逼迫使之上升。《天中记》(16)载:
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大小漏天,在雅州西北(今西川雅安县),山谷高深,沉晦多雨。黎县常多风,故有黎风雅雨之称。
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雅州之多雨固由于地面之高,易受上升之风也。世界雨量最多之地,首推印度喜马拉雅山麓之乞拉朋齐(Chirrapunji),每年达11000毫米,十倍于上海、南京等地常年所受之雨量。其雨量之所以丰沛,亦与四川雅安同一原因。此外如南美安第斯山,北美希埃拉山,欧洲之阿尔卑斯山,皆为多雨之区,亦职此故。
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(2)地壳内之热量,对于空气之温度虽不能生若干之影响,但垂丽于天之日球,其光芒达于地面,使岩石之温度激增,有类朱晦庵所喻之饭甑也。空气经蒸热而上升,遂以成云致雨。此等雨多为局部的,夏日之雷雨即其例也。火山爆发时挟巨量之热气熔岩上升,亦能致倾盆之大雨。
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(3)但大多数之雨量,均为风暴所造成。风暴之组织,本篇以限于篇幅,不能叙述。但据近代挪威教授皮雅克尼斯(Bjerknes)之说,则风暴中之所以降雨,乃由两种温度不同之空气,一来自南,一来自北,二者相遇,寒者重而热者轻,于是温暖之空气乃为寒冷之空气所逼而上浮。在温带中各处春、秋、冬三季之雨量,大抵起源于风暴。
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空气之上升,虽为降雨之最要条件,但必空中本含有多量之水汽而后始有效。是故沙漠中地面温度虽高,虽有风暴,而卒不降雨。滨海之地以及各岛屿上,雨量极为丰富,则以其空气之湿润也。
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综上所述,足知焚山放炮,虽足以酿成空气之上升,但力不足以致雨。美国之天然林,往往因故被焚,延烧数十百里,热气上腾,而成云者有之,但因而降雨者则尚未有所闻,至于禁屠迎会,其不能影响于云雨也盖明甚。
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然则气象台之设立,果足以阻止旱灾之流行欤?曰,是又不然。气象台之责任,首在调查各地雨量之多寡,以及历年来雨量变迁之情形。次则在于说明各年度、各地方雨量变迁之原因。知雨量变迁之原因,则虽不能消弭旱灾于无形,但亦可防患于未然。我国之调查雨量,虽于后汉已见其端,至明初而制度大备。但迄今欧、美各国,虽均从事于此,独我国返落人后。国内各地历年雨量之记录,反赖法、日、英、俄诸国人士得以保存。
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我国各处雨量多寡不一,多者如香港达2000毫米,牯岭达2600毫米,少者则新疆疏勒年仅87毫米。西藏之拉萨与江孜不过200毫米至350毫米,但旱灾并不视乎一地点雨量之多寡而定。盖雨量稀少之处,其所种植之农产,耕耘之制度,以及人口之多寡,均与雨量丰沛之处不同。古代人民已按各地之环境,相地之宜,而培适当之农产品。故雨量最少之地,未必为旱灾最酷之处也。
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旱灾之多寡,实视乎一地雨量变更之程度而定。设甲乙二地,平均雨量每年均为1000毫米,苟甲地雨量年年无大出入,总在1000毫米左右,而乙地则有时仅500毫米,而有时则达1500毫米,其总平均之数虽与甲地不相上下,但甲地风调雨顺,而乙地则水旱频仍矣。
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东亚各国,因在季风带内,故雨量多寡之变迁,远过于欧洲。雨量变迁之剧烈与否,在气象学上,以雨量之变率定之。以一地之平均雨量作为百分,则变率者,即各年雨量与平均相差之百分数。设甲地雨量第一年为1000毫米,第二年亦为1000毫米,其变率即等于零。又设乙地之雨量第一年为500毫米,第二年为1500毫米,其平均虽与甲地相等,但乙地雨量之变率即为50%。变率复可以两种方法定之:一曰平均变率,即各年变率之平均百分比也;二曰最高百分比或最低百分比,即在若干时期内,雨量最丰之年或最少之年之百分比也。
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依德国气象学家汉恩(Hann)之推算,则欧洲各处雨量之平均变率为12.5%,西伯利亚为25%。故西伯利亚雨量之变率,倍于欧洲,苟施以开垦,则旱潦势必多于欧洲。但在我国,则雨量之变率,较西伯利亚为尤大。如南京之平均变率为28%,至于黄河流域,变更当尤为剧烈。旱灾之来,在于雨量最少之年份,其理至明。1920年,北京雨量之数仅及常年44%,卒酿民九北方五省之旱灾。本年前5个月,上海雨量仅及常年的61%,内地尤少,南京不过常年的45%,若于梅雨期内不多降甘霖势亦必酿成旱灾也。欧洲50年间雨量最高之数达平均152%,最少之年达常年的54%。在同时期内,印度雨量之最高百分比达214%,最小百分比仅37%。知乎此,则印度之所以不时饥馑荐臻者,不难晓然也。我国各处极少50年继续不断之雨量记录,有之,则唯上海徐家汇之记录。自1873年至1922年50年中,上海雨量最高百分比为138%,最小百分比为60%。但上海以接近海洋,实不能代表中国全体。愈至内地则百分差亦愈大,如南京自1904年至1923年中,最高百分比即达160%,最小百分比为53%,已较欧洲之变率为大矣。
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以上所述,均关于气象台记录雨量与计算变率之方法。至于雨量多寡之能否预告于事先,乃另一问题。目前欧、美各国气象台,其预告天气仅限于36小时以内,其预告一周以内之天气者,已属鲜见。至于数月或半年以后之雨旸寒燠,则无一气象台愿做正式之预告者,诚以气象学尚未发达至一程度,可以预料半年后之天气而有把握也。
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但有若干气象家,业已尽力研究长期预告之方法,而尤以印度与日本之气象家为尤。因两国均多旱灾,欲避免其切肤之痛也。印度气象局局长英人沃克(Walker),且已研究得有良好之结果,可以于年终时预料翌年印度夏季之雨量,其正式预告不久将施诸实行,若再加以年月,旱灾之来,或可预防于事先也。
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但气象学家欲为长期的预告,其术固何由乎?依现时所知,则最有希望之途径有三:(1)以过去本地或他方之气候状况,测本地将来之气候状况。(2)以现在海流之情形,测将来之天气。(3)以日光之发射热量之多寡,测将来之气候。试分述之:
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(1)印度气象局局长沃克之能在本年之冬预告翌年夏季之雨量者,即用此术。沃氏研究世界各地历年来气候状况之变化,广为搜罗,遂知各地气候要素均互有关系,如手臂之相连,其结果具见英国气象局所出之报告中。由此研究,沃氏断定印度冬季气压之高下,足以左右翌年夏季雨量之丰歉,而其预告即根据于此。
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日本中央观象台台长冈田武松氏对于此项研究,亦颇有所贡献。冈田以日本米之收获量,与阳历7、8两月之温度最有关系,故其研究特注意于日本7、8两月之温度。据冈田研究结果,知上海在阳历1月至3月间气压之变率,极足以影响于日本7、8月间之温度,其相关系数达0.78之多,关系可谓密切。故知上海春季之气压,实足预料来秋日本米价之平昂也。
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(2)洋流对于大陆上气候之影响,至为深厚。欧洲西北部各国气候之所以良好,其受赐于墨西哥洋流者,颇非浅鲜。近来气象学家日渐感觉测量海水温度之重要,以其足以影响于大陆上之雨量,且可赖以测旱潦也。如美国加利福尼亚州之麦克尤恩(G.F.McEwen),在1923年秋即能预料该处是年冬季雨量之缺少,盖美国西部沿海海水温度高,即为次季雨量稀少之预兆也。明诗综引琼州谚云:“海水热,谷不结。海水凉,谷登场。”(17)
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虽为俚谚,实有至理存于其中,其详细原理,当另为文论之。约而言之,则我国各处气压冬高而夏低,是以雨量夏丰而冬欠。若春、夏之交,海水热,则其结果能使海洋之气压低减,而大陆上之气压增高,雨量必减少,而灾象成矣。
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日本自大正二年东北地方北海道等地发生大饥馑,遂引起一般人士预知天气之渴望。于是农商务省农务局、东京帝国大学、西原农事试验场、北海道帝国大学等诸机关均开始研究长期预告天气之问题。当时远藤、安藤、稻垣诸博士,对于长期预告天气之方法曾各发表意见,大抵注目于海水之温度与太阳中之黑子,为解决此问题之枢纽。
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(3)地球上之所以有冬夏昼夜,所以能降雨生风,全赖于日光。日光之强弱,稍有变迁,则地球上之气候立受影响。美国史密森学社(Smithsonian Institution)自19世纪末叶以来,即注意于日光辐射量之测定。至近20年来,其测量方法乃益臻精密,证明日球所发射之热量日有变迁。至1922年7月间,南美洲阿根廷中央观象台,乃根据史密森学社天文台每日所报告日光辐射量之多寡,以预测一周以内之降雨量,结果甚为佳良。将来日光研究更为精密,则长期之天气预告亦意中事也。
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日中黑子与日光辐射量,亦至有关系。日中黑子之发明,首在我国,故历史上自晋代以后,即有记录。其能影响于气候,当可无疑,特其能影响至如何程度,则不可知耳。但将来日光辐射之测量更臻精密而后,其足以为长期预告之利器,亦在意料中也。
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旱灾之多,在世界上我国当首屈一指。则政府人民,当如何利用科学以为防御之法,研究预知之方,庶几亡羊补牢,惩前或可以毖后。若徒恃禁屠祈雨为救济之策,则旱魃之为灾,将无已时也。
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