南宋杭州風觀測機構及器具、動因考

◎ 張立峰 賈 燕

提 要：史料中保存有一批南宋時期杭州珍貴的風觀測資料，是我國現存最早、最完整、持續時間最長的風觀測資料，具有較高的史料和科學價值。本文回顧了南宋時期杭州風觀測史料及價值，考證了南宋氣象機構的基本情況及風觀測史料的來源、觀測目的和意義等，為南宋杭州古都史提供了有科學意義的一頁。

南宋都城臨安是杭州古都史的巔峰時期，高度發達的政治經濟文化為后人留下了寶貴的歷史遺產。這其中，就包括一批珍貴的南宋時期杭州的風觀測資料，這些資料是目前我國歷史氣候資料中時間最早、持續時間最長、保存最完整和系統的風觀測資料。然而，令人遺憾的是，上述史料并未引起學界的廣泛關注。

與此同時，學界對于宋代的氣象工作，特別是南宋時期杭州地區的氣象觀測活動等研究還很少。郭應彪對宋代天學機構的沿革變化進行了探討，但詳于北宋，略于南宋，氣象則甚少涉及［1］。林正秋先生梳理了南宋太史局對日食、月食等天象的觀測與記錄情況，但未涉及氣象工作［2］。程民生對于宋代的氣象預報曾有詳細論述，但少有提及南宋時期［3］。王鵬飛曾論述過我國古代測風史，但也未提及宋代的情況［4］。

有鑒于此，筆者不揣冒昧，試從這一批南宋時期杭州的風觀測資料出發，對其基本情況、準確性驗證和科學價值進行分析。在此基礎上，對南宋時期杭州氣象工作情況進行回顧，追索和探討上述風觀測史料的來源、其觀測的目的和意義等，從而填補南宋古都史中氣象歷史文化和科技活動這一空白。

一 南宋時期杭州長時間風觀測史料與價值

據 《宋會要輯稿》記載，南宋都城臨安 （今浙江杭州）曾進行過較長時期的風觀測，并保留下來大量的觀測記錄［5］。這批風觀測資料不僅具有較高的史料價值，對于研究我國歷史氣候變遷也具有較高的學術價值。

（一）風觀測資料的基本情況

從時間序列上看，這批風觀測資料從紹興三十二年 （1162年）立秋開始，到嘉定十七年 （1224年）立秋結束，共持續62年之久。在每一年內，共有9次觀測活動，其具體觀測時間分別是元日 （正月初一）、立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬和冬至九個日期。每次觀測活動，以風向觀測為主并有記錄。風向的記錄采用八卦方位，即 “艮、震、巽、離、坤、兌、乾、坎”八個方位，依次代表“東北、東、東南、南、西南、西、西北、北”八個風向 （見表1）。有不少風向記錄同時采用卦位及方位來表述，如 “紹熙元年二月九日春分，風從東南方巽位上來”，“紹熙五年八月二十三日甲寅其日秋分，風從東南方巽位上來”［6］。

表1 南宋時期杭州風向觀測資料記錄

此外，資料中還有12條大風記錄，這些記錄絕大多數都是 《宋史·五行志》中缺載的。這些大風記錄有按照時辰記載的，如 “戌風緊大”“丑風緊大”“午風緊大”等；也有按方位記載的，如 “乾風緊大” “艮風緊大”等。在 “元日”、“四立”、“二至”和 “二分”九個日期以外的時間里出現大風也有記錄，如 “（嘉定十七年）五月二十六日壬戌其日夏至風從東南方巽位上來，三十日丙寅其夜風勢暴大”［7］，這年夏至日進行風向觀測后，在當月的三十日丙寅夜間出現大風天氣，盡管該日不屬于九個重要日期，但是由于出現大風也被記錄在案。

由此可見，南宋杭州當時的風觀測活動可分為定期和不定期兩類。一是在 “元日”、“四立”、“二至”和 “二分”九個特定日期進行的風向觀測；二是當有大風出現時進行的不定期觀測。從保存下來的資料看，顯然前者的執行情況好于后者。

這些風觀測資料的記錄方式也可以分兩類。一是從紹興三十二年 （1162年）至乾道九年 （1173年）、從淳熙十六年 （1189年）至紹熙五年 （1194年），是按照風向分類再逐年記錄的；二是從淳熙元年 （1174年）至淳熙十五年 （1188年）、從慶元元年 （1195年）至嘉定十七年 （1224年），是以年為順序按時記錄的。在上述62年中共保存風觀測資料286條，記錄的完整率達到51%。這些資料的缺失可能包括史料散佚等很多原因，滿志敏認為觀測制度或資料管理制度不健全可能是主要原因［8］。換言之，在南宋時期杭州已經具有了風觀測制度及觀測資料管理制度等。

（二）風觀測資料的準確性驗證

那么，上述風觀測資料的可靠性如何，風向的觀測是否準確呢？南宋著名愛國詩人陸游曾寫過 《己酉元日》詩［9］，這首詩描寫的正是淳熙十六年 （1189年）正月初一，也就是所謂 “元日”的情景。當時陸游受詔入朝，擔任軍器少監一職，恰在臨安 （今浙江杭州）參加元日朝賀大典。其詩云：

夜雨解殘雪，朝陽開積陰。

桃符呵筆寫，椒酒過花斟。

巷柳搖風早，街泥濺馬深。

行宮放朝賀，共識慕堯心。

詩中 “夜雨解殘雪”是說元日前夜有降水天氣過程。“桃符呵筆寫”言明書寫春聯的墨水都凍結了，氣溫比較低。“朝陽開積陰”則是說元日這天天氣轉為晴好。

杭州地處我國中緯度沿海地區，屬于季風氣候區，冬、夏季風向變化顯著。冬季受蒙古冷高壓控制，盛行偏北風；夏季受副熱帶高壓和低氣壓影響，盛行偏南風；春秋季節則是兩種環流形勢的交替時間。據此推斷，元日當天是由陰雨轉為晴冷天氣，一般是冬季冷高壓天氣系統控制杭州當地，應當吹偏北風。查找表1，元日當天杭州的風向為 “艮”，即東北風，說明當時杭州可能處于冷高壓前部控制，這與陸游在詩中描寫的天氣狀況是吻合的。由此可見，上述風觀測資料是比較準確可靠的。

（三）風觀測史料的科學價值

滿志敏曾對這些風觀測史料分析，發現在慶元二年 （1196年）之前的風向多是東北風，此后南風明顯增多。以慶元二年 （1196年）為界，將1162～1224年的風向資料分為1162～1196年和1197～1224年兩段，其長度基本相等 （見表2）。然后，統計兩個時段內偏北風 （東北、北、西北）和偏南風 （東南、南、西南）的比例。風向來源很能表明受何種性質氣團的影響，如冬季多南風說明影響杭州氣溫的氣流多從南方偏暖氣團中來，通常冬季溫度較高；反之，冬季多北風，則說明氣溫通常比較低。

表2 1162～1196年和1197～1224年杭州北風和南風比例

從表2看，在1162～1196年和1197～1224年這兩個時段中，杭州的北風和南風比例有著明顯差異。這在元日、立春和春分三個日期中表現得最為明顯。元日的北風比例從95%銳減至17%，立春則從89%減至56%，春分從65%減至25%。從總和的北風和南風比例看，也由67%減為41%。據此可以得出以下結論：1162～1196年間杭州地區北風比例較高，氣候相對寒冷；1197～1224年間杭州地區北風比例減少，氣候轉暖。即在12世紀和13世紀之交，杭州地區可能出現了氣候由冷向暖的轉換。

這一結論，與史料對氣候冷暖的記載是較為一致的。南宋史料記載，1195～1220年間杭州暖冬記錄次數明顯增加，連續多年冬春無冰雪記錄。在此之前，則多次出現冰雪、嚴寒、西湖凍結以及果木凍害等情況，甚至出現了錢塘江封凍的記錄。上述情況在進一步證明這些風觀測資料準確性的同時，也說明這些資料對于杭州歷史氣候環境的研究具有重要的科學價值。

二 南宋氣象工作機構及風觀測器具與動因

如此有系統的、持續62年之久的風觀測活動及觀測結果的記錄行為，不可能是私人所為，只能是由南宋官方主持進行的。但是，史料對南宋時期的氣象工作情況記載甚少，這一方面的研究也很少。追尋這些風觀測資料的來源，弄清楚其觀測目的，對于研究南宋杭州的歷史文化和科技活動都是有意義的。

（一）太史局——南宋氣象工作的機構

自古以來，我國對天象的觀察、記錄和研究工作就十分重視。其中，雨雪、風云等氣象現象也被列入天象觀測范疇。早在東漢時期，負責天象事宜的靈臺丞就有42個助手，其中有12人測晴雨，3人測風向，此后歷代王朝大體沿襲之［10］。到了北宋，負責天象事宜的官方機構以 “司天監”為主，元豐改制以后稱為 “太史局”，并一直沿用到南宋。《宋史》記載：“太史局掌測驗天文，考定歷法。凡日月、星辰、風云、氣候、祥眚之事。日具所占以聞。”［11］可見，太史局的職責主要包括天文、氣象現象的觀測，節氣、歷法的推算，以及對各類天文、氣象現象的占驗等。

北宋末年，宋室南渡，諸事草創。建炎三年 （1129年），南宋政府撤并了大批官署，主要原因是 “皆用軍興并省也”。同年 “五月辛卯，詔太史局天文官許將帶學生內中止宿，以備宣問天象”［12］，可見在南宋草創之際太史局仍然予以保留。紹興元年 （1131年），秘書省復置，太史局重新隸屬于秘書省［13］。其人員也得到補充，達到50人［14］。此后，太史局始終是南宋王朝負責天象事宜的官方機構，其機構人員、建制沿革見表3［15］。

表3 南宋天文機構人員建制沿革

續表

在太史局諸多人員中，“保章正”是負責天象觀測、占候風氣云雨的技術官員。他們 “以五云之物，辨吉兇水旱降豐荒之祲”［16］，即觀測不同方位的云，來判斷那一區域會出現豐荒水旱。研究表明，“保章正”的另一項職責就是觀測盛行風向是否和當時季節相合，以此來判斷氣候是否反常［17］。據此推斷，南宋時期杭州的風觀測資料應該是 “保章正”進行氣象觀測后的記錄。

（二）天象臺——南宋的氣象觀測平臺

南宋太史局遺址位于今天杭州吳山北麓的寶月山［18］，此地相對高曠，利于進行天象觀測活動。太史局在此建有渾儀臺，是觀測天象變化的專業平臺。據 《玉海》記載，慶元四年 （1198年）所建成的渾儀臺，“高二丈一尺”，折合米制至少高達6.3米。

古代天象臺又稱 “清臺”。《三輔黃圖》記載：“漢靈臺，在長安西北八里，始曰清臺，本為候者觀陰陽天文災變。”南宋詩人陸游有詩云：“清臺占五行，此事實殊常。”［19］對南宋 “清臺”的建筑布局及形制記載最為詳細的當屬數學家秦九韶，他把 “清臺”作為建筑工程算題，寫進著作 《數書九章》中。“正高一十二丈，上廣五丈，袤七丈。下廣一十五丈，袤一十七丈。其袤當東西，廣當南北。……臺下鋪石腳七層，先用磚包砌臺身，次用磚疊砌轉道，周圍五帶，并闊六尺。須令南北二平道，東西三峻道相間。”［20］這是一個南北略窄東西狹長、上下兩層疊加的長方形建筑，配有5條坡度不同的轉道。整座 “清臺”極為宏大高敞，正高近38米，下層長近54米，寬約47米，上層長約22米，寬近16米，臺頂建筑面積超過350平方米。

秦九韶的 《數書九章》成書于1247年，采用古代算經應用問題集的形式，所選問題大多結合當時社會發展的需要，具有較高的參考價值。秦九韶青少年時隨父移居杭州，其父曾任職工部郎中和秘書少監，工部郎中掌管營建，而太史局則為秘書省下屬機構，故而秦九韶能獲取詳盡的清臺營建或設計資料，并作為算題寫入其著作中。《玉海》記載的渾儀臺高僅二丈一尺，且建于慶元四年 （1198年），據此推斷 《數書九章》所載之清臺可能修筑于寧宗朝中后期或理宗朝中前期，即1198～1247年間。來自渾儀臺或者更為高大的清臺的測風資料，其風向受其他建筑擾動的可能性較小，在相當程度上代表了杭州當時的盛行風向。

（三）相風儀——風觀測的技術器具

對于南宋時期杭州的風觀測儀器，目前尚不完全清楚。但是，最遲到了唐代我國就已經出現木質或銅質相風烏，雞羽毛制作的相風羽葆，以及絲制或布帛類的占風旗等測風器具和技術方法。

唐代瞿曇悉達的 《開元占經》記載：“凡候風，必于高平暢達之地，立五丈竿，以雞羽八兩為葆，屬竿上，候風吹羽葆平直則占。亦可竿首作盤，作三足烏于盤上，兩足連上而外立，一足系下而內轉，風來則烏轉，回首向之烏口銜花，花旋則占之。”［21］唐代人一般選擇 “高平暢達”的地方樹立起五丈高的高竿，竿頂放置羽葆或相風烏來進行候風，這是唐代風觀測的器具和方法。

到了北宋，“蔣穎叔之為江淮發運也……嘗于所居公署前，立一旗曰占風旗，使人日候之，置籍焉。令諸漕綱日程亦各記風之便逆”［22］。可見，擔任江淮發運使負責漕運工作的蔣穎叔，是利用占風旗來對風進行觀測。在著名的 《清明上河圖》中，虹橋兩端立有木柱四根，其上有木質白鶴振翼欲飛，有學者研究認為這是宋代版的相風烏［23］。

南宋開禧二年 （1206年），方信儒在 《番塔》詩中云 “絕頂五更鈴共語，金雞風轉片帆歸”，所寫就是安置在廣東番禺懷圣塔上的測風金雞。在詩序中他還說來華的外國人每年會登塔禮拜，祈禱信風及時到來，“標以金雞，隨風南北。每歲五六月，夷人率以五鼓登其絕頂，以祈信風”［24］。據考證，此塔建于北宋初，南宋初金雞被盜去一腿，仍以獨腳金雞運行200余年，于明洪武二十年 （1387年）被臺風吹落。懷圣塔金雞是我國有詳細記載的測風金雞，也是我國南方最早建立的風信觀測裝置。

到了清代，《清會典》曾記載清代官方風觀測情況，“于觀象臺上建相風竿，上置相風烏，元日寅時及二至 （夏至、冬至）、二分 （春分，秋分）、四立 （立春、立夏、立秋、立冬），各以交節之時，驗風起何方，按占三日后具題”［25］，這是官方風觀測工作在清代延續的寫照，其觀測日期與南宋相同。雖然尚未發現對于南宋杭州風觀測所用器具和技術方法的直接記載，但是可以肯定，當時仍然沿襲使用相風烏、占風旗或羽葆等相風儀的可能性比較大。借助梳理唐代以來我國風觀測的基本情況，也可以大略推測南宋時期杭州風觀測工作的基本圖景。

（四）行八政——宋人風觀測的動因分析

我們看到，即使到了清代古人仍然保持在上述九個重要日期進行風觀測的傳統。那么，為什么要選在這九個日期進行風觀測，其中有什么重要的目的和意義呢？

古人認為從立春到冬至這八個節氣里，從八個方向吹來的風的占卜結果對統治很重要。《淮南子·天文訓》將八風與八個節氣相對應，稱之為 “八節風”：如春有條風 （東北風）與明庶風 （東風）；夏有清明風 （東南風）與景風 （南風）；秋有涼風 （西南風）與閭闔風 （西風）；冬有不周風 （西北風）與廣莫風 （北風）。它們分別在立春、春分、立夏、夏至、立秋、秋分、立冬和冬至出現［26］。

宋人認為 “八風以時，則陰陽變化道成，萬物得以育生，王當順八風、行八政”［27］，這其中體現的是八風調順則政通人和的政治思想。例如，“冬至，廣莫風至，誅有罪、斷大刑；立春，條風至，赦小罪、出稽留；春分，明庶風至，正封疆、修田疇……立冬，不周風至，修宮室、完邊城”。加之，元日是辭舊迎新的重要時間節點，于是就形成古人選擇上述九個重要日期進行風觀測的傳統。由此可見，“九風觀測”的政治屬性需求可能遠高于其自然屬性。盡管如此，這也在客觀上促進了宋人對風的系統觀測，有助于當時的人們對氣象現象的進一步認識。

總之，這批800年前杭州的風觀測資料，是今天我們能夠見到的觀測時間最早、持續時間最長、保存最為完整的風觀測記錄，是南宋時期杭州地區開展系統的氣象觀測活動的寶貴遺產。這些風觀測信息，可以幫助我們了解南宋太史局技術官員在天氣觀測方面的一些基本情況，也證明了我國在宋代就已經形成了基本的氣象觀測體系。宋人建立的氣象觀測體系雖然遠不能和今天相比，但考慮到當時低下的社會生產力和科技水平，已經難能可貴。應用這一歷史氣候信息，也證實了在南宋中期我國的氣候出現了一次冷暖轉換過程。因此，這些風觀測資料不僅具有較高的史料價值，也具有重要的科學價值。

注 釋

［1］郭應彪：《宋代天學機構及天學災異觀研究》，碩士學位論文，湖南科技大學，2012。

［2］林正秋：《南宋杭州天文臺對日蝕、月蝕的觀察》，《杭州科技》2009年第3期。

［3］程民生：《宋代的氣象預報》，《河北大學學報》（哲學社會科學版）2014年第4期。

［4］王鵬飛：《王鵬飛氣象史文選》，氣象出版社，2001，第86～90頁。

［5］（清）徐松：《宋會要輯稿》卷二百九十 “運歷二之二七至三六”。

［6］（清）徐松：《宋會要輯稿》卷二百九十 “運歷二之三十”。

［7］（清）徐松：《宋會要輯稿》卷二百九十 “運歷二之三六”。

［8］滿志敏：《中國歷史時期氣候變化研究》，山東教育科技出版社，2009，第235～240頁。

［9］（南宋）陸游：《劍南詩稿校注》卷二十。

［10］陳久金、楊怡：《中國古代的天文與歷法》，商務印書館，1998。

［11］（元）脫脫等：《宋史》卷一百六十四 “職官志·太史局”。

［12］（元）佚名：《宋史全文》卷十七上。

［13］（南宋）王應麟：《玉海》卷一百二十一 “秘書省”。

［14］（清）畢沅：《續資治通鑒·宋紀》卷一百九。

［15］陳曉中、張淑莉：《中國古代天文機構與天文教育》，中國科學技術出版社，2008。

［16］（南宋）章如愚：《群書考索》卷五十六 “占候類”。

［17］王鵬飛：《王鵬飛氣象史文選》，氣象出版社，2001。

［18］武德安主編 《吳山大觀》，杭州出版社，2005。

［19］（南宋）陸游：《劍南詩稿校注》卷五十九 “白龍”。

［20］（南宋）秦九韶：《數書九章》卷十四 “計作清臺”。

［21］（唐）瞿曇悉達：《開元占經》卷九十一 “風占”。

［22］（北宋）李廌：《師友談記》，“蘇仲豫言蔣穎叔敘立占風旗”條，中華書局，2002。

［23］傅伯星：《宋畫中的南宋建筑》，第163頁。

［24］（南宋）方信儒：《南海百詠》之 “番塔”。

［25］（清）昆崗、徐桐修 《清會典》（光緒朝）卷七十七。

［26］王鵬飛：《王鵬飛氣象史文選》：氣象出版社，2001。

［27］（南宋）高似孫：《緯略》卷二 “八風”。