气候变暖打乱二十四节气

2017-03-31

百科知识 2017年5期

每年3月5日～7日，太阳到达黄经345度，是为“惊蛰”，它是二十四节气中的第三个节气。此时，天气回暖，春雷始鸣，惊醒蛰伏于地下冬眠的昆虫。《月令七十二候集解》中说：“二月节，万物出乎震，震为雷，故曰惊蛰。是蛰虫惊而出走矣。”

惊蛰过，桃始华，万物复苏。这时，气温快速回升，雨水增多。农民们常把惊蛰视为春耕开始的日子。眼下，不少地方已进入春耕时节；但在气候变暖的背景下，人们发现，近些年桃花往往在惊蛰节气到来之前就已然红了。这不禁令人多少有些疑惑，古老的二十四节气是不是变了？它们还有用处吗？

“中国的第五大发明”

2016年底，我国申报的“二十四节气”成功入选人类非物质文化遗产代表名录。作为中国人通过观察太阳周年运动，认知一年中时令、气候、物候等方面的变化规律所形成的知识体系，二十四节气不仅指导着中国的传统农业生产和人们的日常生活，而且是传统历法体系的重要组成部分，至今已沿用2000多年。在国际气象界，这一时间认知体系被誉为“中国的第五大发明”。

“春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连。秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。”二十四节气形象地反映了四季交替的气候特征，含有时令顺序、物候变化、农作物生长情况等方面的标志性意义，例如“大寒”“大暑”“惊蛰”“芒种”等；特别是与农业生产活动紧密相连，对农业生产具有重要的参考价值。在农村，还有许多跟二十四节气有关的农业谚语和歌谣。

二十四节气的概念起源于我国古代的黄河流域。早在春秋时期，古人即定出仲春、仲夏、仲秋和仲冬四个节气；到秦汉年间，二十四节气已完全确立。以后，经过不断改进与完善，到西汉初期，二十四节气在《淮南子》中的《天文训》中被完整记载下来。公元前104年，我国第一部有完整文字记载的历法——《太初历》开始把二十四节气订为历法，明确了二十四节气的天文位置。

作为一个天文学概念，二十四节气以地球围绕太阳运转的天文位置为区分。以地球围绕太阳公转的一个周期作为一个轮回，太阳从黄经零度起，沿黄经每运行15度所处的日子被命名为一个节气；太阳每年运行360度，共经历24个节气，换算下来，每月有两个节气。

这种天文二十四节气反映了地球公转所产生的周期变化，所以每个节气在现行的公历中的日期基本固定，“上半年来六廿一，下半年来八廿三”，即：上半年的节气日期多在公历的6日、21日，下半年的节气多在公历的8日、23日，前后只差一两天。

二十四节气不准了？

二十四节气中的每个节气对于人类活动有指导意义的内涵主要在于其相应的气候特征。

在过去的100多年（1880～2012）中，全球平均温度上升了0.85±0.2℃。近几十年，包括中国在内的很多地区的“自然”春天提前来临。四季的平均温度升高，生长期延长，霜期缩短，四季的起始时间提前或推迟。

人们发现，在全球变暖的大背景下，二十四节气的一些指示效应似乎不准了，许多与节气相关的农谚和经验变得不再适宜。有研究者认为，这些传统的节气已经不太适应现状，因为它们未能将气候变化的因素考虑在内。

那么，今天的二十四节气的气候特征到底发生了哪些变化呢？

近年来，中国科学院大气物理研究所副研究员钱诚等学者根据1960～2008年全国549个气象站的近地面气温观测资料，用统计方法定量分析了近50年来我国二十四节气的气候变化情况，还单独分析了惊蛰、清明、小满和芒种这4个和物候现象密切相关的气候节气的地理分布变化特征，并由此有了一些新的发现。相关研究结果发表在2011年《科学通报》期刊上。2016年，钱诚等科研人员在《理论和应用气候学》期刊上发表论文，进一步量化了城镇化对二十四节气气候变化的影响。下面我们来看下相关研究结论。

全国平均的日平均气温资料显示，在二十四节气中，最冷的节气是大寒，平均气温达-3.51℃；最热的节气是大暑，平均气温达23.59℃。2000多年前我国劳动人民总结出来的这两个季节性极端阶段，在当前全球变暖的大背景下并没有发生本质改变。

立春是二十四节气中的第一个节气，顾名思义，代表春天即将开始。就近几十年全国平均情况而言，立春的日平均气温还在0℃以下，平均气温为-2.4℃，离真正意义上的春天还很远。当节气到了惊蛰时，日平均气温为2.84℃，蛰伏在地下的虫类感受春天的温暖而出动。此时，气温逐渐升高，土壤化冻，作物返青，故而农谚说：“过了惊蛰节，春耕不能歇。”

俗话说，春争日。春分的到来给从事农业劳作的人们一种时间上的紧迫感。春分时的平均气温已达6.14℃。目前，气象学上普遍采用10℃作为春季开始的阈值。从全国平均情况来看，这个温度一般出现在清明以后，此时的日平均气温达9.76℃。而春色到了清明，花柳已十分茂盛。因此，从物候角度看，5℃比10℃可能更适合作为春季开始，即冬/春转换的阈值温度。这一温度出现的时间一般在惊蛰和春分之间。

从天文学和气象学来说，夏至是一个季节转换的节气，此时全国的日平均气温已达21.83℃，因此，目前以22℃作为夏季开始的阈值温度是符合全国平均情况的。这样一来，从夏至到处暑（日平均温度为21.78℃）之间的两个月左右正好就是夏季。

处暑之后便进入秋季，历经白露、秋分、寒露、霜降，气温逐渐降低。立冬（日平均温度为6.66℃）过后，日平均气温下降到5℃以下。因此，以5℃作为秋/冬季节转换的阈值也比较符合当前的全国平均情况。

大雪节气之后，日平均气温下降到0℃以下，接着就是冬至的到来。北半球的冬至日虽然白昼最短，地面接收的太阳辐射最少；但由于地面在夏秋时节儲存的热量的热惯性，冬至日这一天并不是一年中最冷的，平均气温为-2.23℃。到了大寒节气前后，地面储存的热量消耗殆尽，这段时间才是一年中最冷的时期。

这是现代二十四节气的一些平均统计规律（如下图所示）。

气候变暖的影响

除了上述规律外，随着气候变暖，二十四节气也在发生一些相应的变化。比如，最冷的时段，即日平均气温在0℃以下的时段呈现整体逐步抬升的趋势：具有小寒和大寒特征的天气近些年几乎很少出现，具有立春、冬至特征的天气也在减少。1998～2007年这十年中，每年的平均大寒天数为14天，与20世纪60年代的年均32.4天相比，显著减少，2007年甚至没有一天的平均气温低于常年的大寒阈值温度。而达到常年大暑阈值温度的天数则显著趋于增加：1998～2007年间，大暑的平均天数为每年36.1天，远高于20世纪60年代的年均20天。

钱诚等人的研究表明，气温上升阶段的气候节气除了存在明显的年际变率外，都趋向于显著提前。其中，雨水、惊蛰和夏至是提前趋势相对较大的，分别提前14.6天、11天和9.7天，尤以雨水节气提前天数最多。与此同时，气温下降阶段的气候节气如立秋、冬至等，除了也存在明显的年际变率外，都有显著推迟的趋势，基本上要推迟五六天左右。

从上面的介绍可以看出，气候二十四节气的变化趋势给人的直观感觉是，全国平均气温的季节循环呈现整体抬升趋势，数据统计结果也证实了这一点。

1961～2007年，24个节气的增温幅度为0.53～2.43℃，以大暑节气的增温幅度最小，雨水的增温幅度最大，这与前面提到的雨水节气提前的天数最多是一致的。立春、雨水、惊蛰这三个节气的增温幅度都在2℃以上，它们在1961～2007年间分别增暖了2.37℃、2.43℃和2.21℃，比大寒的增温数值1.39℃要大很多。

之所以会出现这种变化，钱诚等人认为，可能是由于立春、雨水和惊蛰这三个节气的气温都在0℃附近，正值冰雪消融期，全球变暖加速了欧亚大陆冷季的冰雪融化，使得地表反照率降低，由此造成地表吸收的热量增加，导致地表进一步变暖。相比之下，大寒时节气温始终保持在0℃以下，冰雪仍然是冰雪，缺少冰雪融化-变暖的正反馈过程，因此增温趋势没有立春、雨水和惊蛰这三个节气大。同时，晚冬-早春时期的东亚冬季风减弱也可能对上述三个节气的增温趋势偏大起到部分作用。

另一个明显的特征是，早春到初夏的节气增温普遍比夏末到初冬的节气增温大，这与早春到初夏的节气提前日数普遍比夏末到初冬的推迟日数更多是一致的。

此外，1961～1970这十年与1998～2007这十年的前后对比结果（如上图所示）也支持了近50年来气温季节循环正在呈现整体增暖的趋势。由图中还可以推断出立春、小暑、大暑趋于提前，立秋、冬至趋于推迟，小寒、大寒趋于消失。

因此，总的来说，气候二十四节气的提前和推迟趋势是气温整体增暖造成的。

半干旱区气候变化更显著

惊蛰、清明、小满和芒种是四个反映物候的气候节气。研究显示，它们在全国各地普遍趋于提前，尤其在北方半干旱区均显著提前，分别达12～16天、4～8天、4～8天和8～12天。

其中，惊蛰提前的趋势最明显。惊蛰节气在农事上有着相当重要的意义，自古就被视为春耕开始的日子。具体来看，各地的气候惊蛰都趋于提前，华北地区的北京、天津及邻近站点，以及云南西部的提前时间最多，达16～20天。在北纬33度以北的站点几乎都是显著提前的。值得注意的是，惊蛰节气在东经105度以东地区提前的比西部更为显著。钱诚等人认为，东、西部虽然都受全球变暖的影响，但是东部直接受东亚冬季风减弱的影响，因而近50年来东部早春提前的趋势比西部显著。但在北纬33度以南的中南部地区，尤其是西南的四川盆地附近和云南东部，气候惊蛰的提前趋势几乎都不显著、提前的天数也几乎是全国最少的。与之相对应，近50年中这个地区的春季平均温度增暖不显著，个别站点甚至呈现降温趋势。

除四川盆地的阆中站点之外，气候清明在全国各站点都趋于提前；除新疆西北部、四川、云南东部和东南沿海部分地区之外，几乎都是显著提前的。提前趋势最大的是云南西部，达到12～20天；其次是华北平原、江淮流域的大片区域以及青藏高原东南部，提前时间达到8～12天。四川、云南等地的气候清明变化特征则与气候惊蛰基本一致。

至于小满节气，除云南、四川、山东的个别站点外，全国的气候小满都趋于提前，最大提前趋势出现在云南西南部，提前时间达12～16天；在北方半干旱带、江淮流域、东南部沿海一带，气候小满趋于显著提前，提前时间达4～8 天。

由于芒种节气和小满节气只差半个月左右，因而气候芒种的全国分布特征和气候小满非常接近，但普遍比气候小满提前的天数偏多，如在北方半干旱带、江南多数站點都趋于显著提前8～12天左右。

仍为生产生活重要参考

上述定量化结果是基于国家气象站网数据，这些站网多数位于城镇和城市边缘。对于城里人来说，这些定量化的信息是完全适用的。但是对于农村地区而言则有一定偏差。过去几十年中国快速的城镇化发展使气象站观测的数据处于全球变暖和局地城镇化的双重影响下。与城镇相比，农村的气候变化并没有上面说的那么大。2015年，钱诚与中国气象局的研究人员合作，利用高密度的一般气象站网数据，通过城乡对比研究发现，在二十四节气起源的黄河中下游地区（大致范围包括现今的陕西、山西、河南、山东、河北、北京和天津7个省市），就平均状况而言，1961～2010年城市站年平均气温增温趋势为0.25℃/10年，而乡村站的增温趋势只有0.14℃/10年，即城市站增温趋势有42%来自于城镇化影响；不同节气日的增温趋势中城镇化的贡献率达26%～64%不等；大寒天数减少趋势中有18%来自城镇化影响；气候学意义的节气中从雨水到立夏显著提前了5～17天，从白露到寒露普遍推迟了5天左右，其中城镇化的贡献达22%～69%不等。

专家认为，在目前这种气候变化的大背景下，各地应当因地制宜，适应气候变化，调整相应的农事活动和生活；但农业人口相比城镇人口可适度减小调整幅度。此外，二十四节气的气候特征除了温度以外，还应该考虑降水等其他要素，以便更完整地表述气候节气及其变化特征，具体相关研究还在进行中。

专家表示，虽然二十四节气的时间已经固定；但从历史发展来看，二十四节气的内涵是动态的、不断丰富的。近现代以来，农民也会根据气温、降水、物候的变化不断赋予其新的内涵，动态地修改和完善与节气相关的农谚。从这一角度看，正是由于二十四节气动态变化的内涵，它依然是当前人们生产、生活的参考。