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古人如何测量降水量

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我们常用“倾盆大雨”来形容雨大势急。在古代“盆”除了用于生活外,还是一种原始雨量器。今天我们来看看古人是怎么测降水的?还有哪些生活器皿被古人用来测量了呢?

从中国漫长的历史看,历朝历代都非常重视降雨和干旱,把它们和国家的命运甚至联系在了一起。在安阳出土的甲骨文里,其中第57片和片跟降水有关,分别刻有“土从雨”和“不雨、其雨、翌日大雨、辛又大雨”的记载。这实际上就是按“无雨、小雨、大雨”三个量级,以日为单位记录的降雨过程。《诗经》里也有雨、雪、雾、冰雹、霜、霾、露、云等多种降水和水分形态的词汇。

早在东汉时,包括雨、雪在内的降水测量工具已有明确的要求。《后汉书·礼仪志(中)》记载:“自立春至立夏,尽立秋,郡国上雨泽。”古人测量降水分为测雨和测雪两部分,从南宋秦九韶《数书九章》中记载的数学题来看,分别有“天池测雨”、“圆罂测雨”和“峻积验雪”、“竹器验雪”等几种方式。

“天池盆”、“圆罂”、“峻积”、“竹器”都取自生活实用器,虽比较简陋,却是事实上的“雨(雪)量器”。到明朝时,则出现了较为标准的降水测量器。明永乐末年,朝廷备有全国统一的“雨量器”。清朝的雨量器已接近现代,上面刻有标尺。康乾时期,清廷将这种改进后的雨量器发到地方各州县,供给地方州县使用,方便上报降水情况。

与此同时,还有另一种雨量观测在流行,这就是“雨水入土深度”。比如,民间和文人笔下,就有“一犁雨”的说法。这个犁,就是耕地的犁。这里,古人已经引入雨水进入土壤深度的概念表明当时已经注重雨水的实际效果,接近现在水文学所说的土壤含水量。

基于降水有雨、雪、冰雹(或霰)三种形式,近现代的测量方式主是以下几种方式:

雨量计,在地面观测降水常用雨量计观测,量筒承接着下落的雨滴,底部有一个翻转装置,当雨量达到一定量时翻转一次,这个量是固定的,则可以通过翻转的次数来描述降水的强度和总量。

雨滴谱仪,通过光学的方式测量雨滴的大小和强度。发射端发射红外光或者激光,当雨滴下落时会遮挡接收端接收光信号,通过光信号的变化得出雨滴物理特性。

雷达探测,雷达能够大范围探测降水,很方便地得出降水区域和强度。但其可靠性值得考虑!

随着技术的不断发展,不断对降水进行认识和直观精确的观测,现代自动气象站和远程遥感,特别是卫星遥感,已经逐步取代传统雨量计,为科学家提供更频繁、更密集的观测,也将对科学研究有着重要的意义。



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