中國區(qū)域運氣學說適宜性研究I
——燥濕氣候

王毅榮，金榮花，陳祺，方峰，羅漢，楊瑞鴻，黃山，李寶梓

(1.中國氣象局蘭州干旱氣象研究所/甘肅省干旱氣候變化減災重點實驗室/中國氣象局干旱氣候變化與減災重點 開放實驗室，甘肅 蘭州 730020；2.甘肅省人工影響天氣辦公室，甘肅 蘭州 730020；3.國家氣象中心，北京 100081)

早在2000多年前成熟的運氣學說，是中醫(yī)獨特理論之一。最早記載于《黃帝內經》，其核心理論包括五運和六氣兩部分組成，為研究人體健康疾病與自然氣候的關系，開辟了獨特的氣象醫(yī)學思維。運氣理論創(chuàng)建了醫(yī)學氣候預測模型，可以對年、季等不同時間尺度的風寒暑燥濕火六氣演變特征進行預測，對自然界的氣象變化和疾病的發(fā)病作了預測與推演，并以此來指導臨床的預防和治療[1-2]，是一套完整的理論體系。運氣學說在漫長中國醫(yī)療實踐中，展示出了極高的實用價值[3-5]。隨著歐洲文藝復興，特別是近200年西方現代醫(yī)學傳入中國之后，西醫(yī)理念逐漸深入人心，質疑不解中醫(yī)之聲時有泛起[6-8]，傳統中醫(yī)理論的科學性亟待重新認識。二十世紀五十年代后我國新建了大量氣象觀測站網，實現了氣象要素資料的實測量化，利用現代氣象觀測數據，使評估運氣學說之科學性具有可行、可靠性。近年來對運氣學說(理論)已有大量研究驗證[9-14]，大多受資料來源限制，驗證往往帶有明顯的局地或節(jié)段特點，統計學角度存在很大隨意和偶然性，加之我國氣候地域性強、變化復雜多樣[15]，局地和節(jié)段特點對我國全區(qū)時空代表性很低，科學說服力不強。為降低統計隨機性，盡可能多的增大樣本及容量是不可缺少的。我們基于氣象觀測連續(xù)性好的實測資料，從醫(yī)學氣候預測模型開始，對其科學性開展評估檢驗，從時空角度全面予以研究評估。本文重點研究了主運對燥濕氣候預測能力，科學闡述了千古學說的規(guī)律，雖時過境遷數千百年，今天亦明顯而客觀地呈現其優(yōu)勢和科學價值。

1 材料與方法

1.1 材料

本文選取了我國氣象連續(xù)觀測最長的83個測站， 1951—2005期間55年近地面大氣相對濕度逐日實測數據資料。

1.2 方法

1.2.1 實測資料處理

采用了EOF(自然正交分解函數，empirical orthogonal function)和REOF(rotate empirical orthogonal function旋轉自然正交分解函數)分解方法[16]，EOF和REOF在提取氣象要素場時空變化特征方面具有非常明顯的優(yōu)勢[14]。以大寒日為年度起始分界日，本文對83站(氣象觀測站)55 a的相對濕度年距平序列資料進行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，相對濕度表示空氣中的所含相對水汽的多寡，是絕對濕度與同溫度下的飽和絕對濕度的比值。以相對濕度的正負距平劃分燥濕，將正距平定義為濕年(偏濕)，負距平定義為燥年(偏燥)。

1.2.2 運氣推算

將公元記年轉為甲子記年，如1951年記為辛卯年。大運是主管每年全年氣候變化的歲運，又名中運、歲運，大運有太過與不及。每年的年號凡逢天干甲和己年，大運都屬于土運，從土運開始依次各年按天干五行順序排列，逢陽的干年為太過，逢陰的干年為不及。太過即主歲的歲運旺盛而有余，為本氣流行；不及即主歲的歲運衰少而不足，克己之氣流行。依據《素問·天元紀大論》“甲己之歲土運統之，乙庚之歲金運統之，丙辛之歲水運統之，丁壬之歲木運統之，戊癸之歲火運統之。”和《素問·天氣交變大論》“歲木太過風氣流行，歲火太過炎暑流行，歲土太過雨濕流行，歲金太過燥氣流行，歲水太過寒氣流行；歲木不及燥乃大行，歲火不及寒乃大行，歲土不及風乃大行，歲金不及炎火乃行，歲水不及濕乃大行?！焙臀逍猩巳璧年P系，定義值年大運與燥濕氣候的對應關系(見表1)。為便于計算將1951—2005年間，值年濕年記為1，燥年記為-1，構成容量為55(55 a)的1與-1組成的數字序列，簡稱為值年燥濕序列。

表1 值年大運與燥濕對應關系

2 結果

2.1 值年大運與燥濕演變一致性

圖1給出55 a平均相對濕度的全國分布，從中看出濕度最大值靠近我國地理位置的中部(最為濕潤)，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”的觀點一致。其主要成因是我國地理越向西部愈遠離海洋，加之地形阻擋影響，夏季風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 相對濕度

大運年推算的濕年或燥年(標準見表1)與實測一致則記為正確，此外則記為不正確。全國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內的正確率超過56%。其空間分布(圖略)可以看到，準確率存在著明顯區(qū)域特征?？傮w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)準確率較低，基本在55%以下；而低海拔的平原地區(qū)準確率較高，尤其關中平原及黃河中下游流域一帶準確率在70%以上。就五行方位角度可見，西部燥金之地和南方火熱地區(qū)準確率低，而北方寒水、東方風木之地準確率高。如此顯著的空間分布差異性，是否與2000年前運氣學說發(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、認識欠缺有關？值得深入探究。

對相對濕度距平序列進行自然正交分解(EOF)，將原時空場分解為相互獨立的空間型，具有顯著性特點的前5個空間型解釋了總方差的73.14%。

第一空間型(EOF1)方差貢獻明顯高于其它型，EOF1及其主分量(PC1)反映出相對濕度場演變的最重要信息，揭示了我國燥濕變化的最主要特征。其空間(圖2)主要特點，數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)是我國燥濕演變最敏感的地區(qū)，燥濕異常變化最容易在這表現出來，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主分量序列間相關系數，看到燥濕序列與PC1相關系數為0.349 6，在a=0.01水平上二者相關顯著；與其他PC系數間幾乎不相關。值年燥濕序列與PC1正負符號一致率達66%，與其他PC系數符號一致率不足50%。可見，我國燥濕氣候演變中，值年大運觀點概括了最主要的變化規(guī)律。

表2 值年燥濕序列與PC主分量相關系數

注：**a=0.01水平上顯著

2.2 值年大運的適宜區(qū)

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

表3給出55 a值年燥濕序列與REOF的主分量RPC相關系數，系數大小反映出值年燥濕序列與各空間模相關的密切程度，從表中可見，其二者顯著相關，其中與第四空間模REOF4相關程度最高，REOF2、REOF1、REOF3、REOF5依次降低。值年燥濕序列與RPC4、RPC2、RPC1、RPC3、RPC5主分量正負符號一致率分別為74%、72%、66%、64%、60%，這樣的一致率，當今世界最高氣候預測水平也難以企及。

表3 值年燥濕序列與RPC主分量相關系數

注：**a=0.01水平上顯著，*a=0.05水平上顯著

圖3給出了前5個空間模態(tài)分布，圖中數值大小反映出區(qū)域內相關程度，大值區(qū)就是區(qū)域內相關程度最高。

圖3 次區(qū)域分區(qū)

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

根據我國區(qū)域燥濕演變的相關程度之高低，將相關程度高的區(qū)域規(guī)劃到一起，空間模反映空間相關程度，利用其空間模分型。以相關系數0.55(在a=0.01水平上顯著)等值線劃分出5個典型區(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，與我國近50多年的燥濕氣候實況比較可見，以值年大運為主的運氣推算結果在我國仍然符合，除了在沙漠隔壁地區(qū)適宜性較低(但也具有參考價值和實際意義)，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。按五行來說，中央濕土之地適宜度最高，北方和南方較高，東部風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，與風木和燥金與濕土之間存在的克制有明顯關系。

2.3 值年大運地域性

分析五行生克關系，對值年大運進一步做地域修正，按照五行之西方燥金，依據五行理論“金克木”，將值年大運中木氣年份修訂為燥氣流行(定為燥年)后，值年大運燥濕系列與RPC5(西方區(qū)域)相關系數由0.339 1提高到0.413 8，信度顯著水平由原來的a=0.05提高到a=0.01水平之上。

五行之東方風木，依據五行理論“木克土”，將值年大運中原陽木流行年份的濕修訂為燥(原陰木年份燥氣流行，木強而辱金)后，值年大運燥濕系列與RPC3(東方區(qū)域)相關系數由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，水得以加強土氣不再流行，將陰水值年的濕年修訂為燥后，值年大運燥濕系列與RPC2(東方區(qū)域)相關系數提高到0.460 7。

南方火熱和中央濕土之地，利用間接生克關系修正后效果不好。

可見，與流行燥濕直接相克關系的方位(區(qū)域)，采用五行方位關系修正后，各地相關程度各方位區(qū)域與中央濕土之地達到同等水平，運氣學說的準確度再次提高。表現出運氣學說應包含地域性因素。

2.4 六氣對燥濕的影響

上述以值年大運為主建立的燥濕序列與我國實際燥濕，在時空兩方面都存在很好的正相關；進一步加入司天在泉六氣的關系，根據五行生克關系建立新的燥濕推算序列，從計算結果看，一致率和相關系數等方面改善不是十分突出。

3 結論和討論

3.1 結論

55 a平均相對濕度的全國分布，濕度值基本上從東向西逐漸遞減(愈加干燥)，最大值靠近我國地理位置的中部(最為濕潤)，分布格局與五行“西方燥金、中央土濕”的觀點一致。

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

以值年大運為主的運氣推算結果在我國仍然符合，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，東部風木之地和西部燥金之地最低。

采用五行方位關系修正后，各方位區(qū)域相關程度與中央濕土之地達到同等水平，運氣學說預測的準確度有明顯提高。

3.2 討論

氣候變化是氣候系統五大圈層相應影響、共同作用的結果，局地氣候又存在對全球氣候的響應，是氣候演變極其復雜多樣，使氣候預測成為科學難題，且預測水平不穩(wěn)定；但周期特征是氣候變化最主要的特征之一，為氣候部分演變預測提供了可能。如溫度和降水等以35年為周期變化的布呂克納周期，與太陽活動有關的氣候周期有5～6年、11年、22年、80～90年和180年等周期，幾乎都是5的倍數，與值年大運學說中的五行(五年周期)十分接近；運氣學說在我國廣大地區(qū)都具有很強的適宜性，在周期特征、階段性和地域差異方面都表現出明顯的各自特征。

在我國燥濕氣候演變方面，值年大運理論關系概括了我國燥濕氣候演變的最主要、最基本規(guī)律，表明2000多年前《黃帝內經》提出運氣學說，所闡述的規(guī)律在當代仍然具有很高的科學價值；對于燥濕氣候演變而言運氣學說適用于全國。雖然實測的相對濕度數據也不可避免地存在誤差等，會對評估效果造成一定偏差影響，但并不影響本研究的主要結論。運氣學說內容豐富、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、階段性等特征及其對于氣候、病候影響等其他方面的評估，需要進一步深入研究。