【专家谈科普之三】张家诚:环境与气候的模式化

  编者按:

  一个合格的科学家并不等同于一个合格的科普工作者,科普工作者应是“活的百科全书”,是在越来越宽的知识面上知道得越来越多的人。而当那些满怀热情,又能触类旁通的专家出现时,无疑会带给大众惊喜。当专家邂逅科普,会碰撞出怎样的火花?敬请关注中国气象网“专家谈科普”系列文章,同时也欢迎各位相关领域的科普专家不吝赐稿。

  张家诚,气象学家。湖南溆浦人(1927.7-)1951年毕业于清华大学气象系。1958年获苏联列宁各勒水文气象学院地理学副博士学位。历任中央气象台预报科副科长,国家气象局气象科学研究所所长,气象科学研究院副院长、研究员,中国气象学会第十九至二十一届理事。主要从事长期天气预报和气候变迁的研究。主持完成的中国历史气候普迁规律的研究,1982年获国家自然科学奖四等奖。

  环境与气候的模式化

  现代气候科学认为,太阳辐射,大气下垫面,大气环流与人类活动是气候形成与变化的四大因子。气候学的内容就是围绕四大因子及其相互关系展开的。

  有意义的是,在我国古代,人们深感人类与环境有不可分离的紧密关系,提出了”天人合一”的环境观,并以一个义深理邃的概念模式,即天,地,人三才之道作出具体的解释。

  《周易。说卦》给三才之道作了纲领性的定义, “是以立天之道曰阴曰阳,立地之道曰柔曰刚,立人之道曰仁曰义,兼三才而两之,故易六画而成卦。”在《易经。系辞下》概括说:“六者非它也,三才之道也。”

  因此,中国古代的三才之道同现代气候形成的认识内容基本相同,只是说法有所不同,因而两者完全可以互通互补。其中,现代气候学还提到大气环流,但大气环流是太阳辐射与地球影响的二级产物,所以并不构成两者的本质差异。

  才指的是才能或功能,三才即能量,物质与操控三种功能,它们分别由天地人三种物质体现。这三种功能都有自己的规律性,道虽不同,却构成一个和谐的系统,具有生生不息的特点。所以,三才之道对一切人类活动都有指导意义。

  太阳辐射是地球表层的唯一能源,在天道中具有主导的意义。”立天之道曰阴曰阳”,指的是辐射量的影响主要在其阴阳变化中。这同汽车十分相似,打开油门,汽车就能前进,关了油门,也就停车。另外,还有不同的能量档次,开关与换档,以阴阳变化调控能量的效果恰到好处。

  日夜与季节分别是地球的自转与公转形成的,发挥太阳辐射使用开关与换档的效果。夜晚与冬季属于辐射的关闭或低档状态,相当于阴,而白天与夏季属于辐射处于开放状态或高档,相当于阳。自然界通过阴阳操控太阳辐射的影响。

  太阳辐射只有得到地面物质的响应后,才能对地球环境产生影响。因此,”立地之道曰柔曰刚”就成为必需考虑的又一重要方面。大气下垫面的物质不同,柔刚性质也就不同。海陆是大气的两种柔刚迥然不同的下垫面,对地球环境有着至关重要的影响,地球两种不同的气候就是因为海陆柔刚差别造成的。

  自然环境不等于自然界,只有影响可及的那部分自然界才能是环境影响场,其核心部分位于大气,海洋与陆地之间的界层里,大气与陆地的界层更是环境的中心地区。这里集中三大基础圏层的优势,所以生存条件最为优良,是高级生物与人类生存的主要基地。

  这里有陆地的刚性平台,使人类与生物能够同当地环境长久相处,达到熟极生巧的程度,人们才有可能建设好农田,房屋与道路,更能深入利用这里的环境资源与避免灾害。有利于人类在更和谐的环境条件下,开拓发展的前景。

  不难发现,任何环境资源与灾害都是两个或三大圏层的共同影响的结果。就水而论,虽然陆上水来源于大气的降水,但是如果大地能及时排水,绝不会产生洪涝灾害。尽管长期没有降水,但如果地上或地下能够蓄足充分的水量,也不会产生干旱。

  因此,在三才之道里,把”分阴分阳,迭用柔刚”作为环境形成的原因是有深意的。

  三才之道里也重视人的影响,提出”立人之道曰仁曰义”,说明了,太阳辐射与大地共同组成自然环境。但同样的环境,可以产生完全不同的效益。其关键在于人类的思想与作法。同自然环境相比,人类本来微不足道。但人类有思想有技术,所以在同样的环境条件下有成功,也有失败,有富也有穷,完全决定于人以哪个观点,态度来对待出现的环境问题,因此,”立人之道曰仁曰义”,关键在于指导思想。这将是另文的内容。

  在中国古农书,医书等传统科学著作中无不采纳三才之道作为自己的指导思想,有极其精辟的论述。“天时,地利,人和”已经成为全民的共识。得到广泛的应用。全国解放前,每个中国人的家庭中堂的神龛上无不高挂”天地国亲师”几个大字,早晚上香敬奉,说明了,对自然环境与人文传承的敬仰, 已经在中国民间形成了一道特殊的文化景观。

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