中国区域运气学说适宜性研究(Ⅱ)——寒热气候

王毅荣，伏芬琪，张尚祖，金荣花，陈祺，方峰，罗汉，庞朝云，丁瑞津

(1.中国气象局兰州干旱气象研究所,甘肃省干旱气候变化减灾重点实验室,中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室，甘肃 兰州 730020；2.甘肃省人工影响天气办公室，甘肃 兰州 730020；3.兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州 730022；4.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730019；5.国家气象中心，北京 100081)

运气学说最早记载于《黄帝内经》，创造性提出人体发病与自然气候之间存在着密切关系。同时，运气学说也是一套完整的医学气候预测模型，利用该模型进行简单实用的推演，使得人们能够预测年、季等不同时间尺度寒暑热火等邪气演变，进而对自然界的气象变化和疾病的流行作出预测。如在《黄帝内经·气交变大论篇》中，岐伯指出：“炎暑流行，金肺受邪；寒气流行，邪害心火。”“民病疟，少气咳喘，血溢血泄注下，嗌燥耳聋，中热肩背热。”或“民病身热烦心，躁悸，阴厥上下中寒、谵妄心痛，甚则腹大胫肿，喘咳，寝汗出憎风。”在近2 000多年的医疗实践中，运气学说展示出了极高的实用价值[1-3],近年来对运气学说(理论)的研究大多集中于局地或应用[4-7]，加之我国各地气候复杂多样[8-10]，对我国全区时空代表性不强，有必要从更大时空尺度上加以研究及改进。在六淫邪气中，寒热邪气是最为频发的一种[11-12]，基于我国寒热邪气时空演变特征，对运气学说寒热气候的适宜性予以研究，得到一些很有价值的结果，证实了运气学说继承和发扬的科学必要，体现中医宏观整体思维方法应对复杂系统的独特优势[13-14]。

1 材料与方法

1.1 材料

本文选取了分布在我国的，气象记录年代延续最长的83个气象观测站，收集并整理了55年(1951—2005年)间近地面大气温度逐日实测数据资料。

1.2 方法

为提取气象要素场时空变化特征，采用自然正交分解函数(empirical orthogonal function,EOF)和旋转自然正交分解函数(rotate empirical orthogonal function,REOF)方法对全国长期近地面温度时空场特征进行分解刻画，该方法有着十分明显的优势[15]；为分析寒热过程的复杂性，计算大气温度序列分形维数D (Fractal Dimension)[16]，其大小反映了次区域寒热变化过程线形态复杂程度。

以大寒日为年度起始分界日，对83站(气象观测站)55年的气温(剔去线性趋势)年距平序列资料进行EOF和REOF分解。以气温的正负距平划分热寒，将正距平定义为热年(偏热)，负距平定义为寒年(偏冷)。

大运是主管每年全年气候变化的岁运，又名中运、岁运，大运有太过与不及。每年的年号凡逢天干甲和己年，大运都属于土运，从土运开始依次各年按天干五行顺序排列。

将公元记年转为甲子记年，如1951年记为辛卯年，依次按天干地支组合排列。岁运的计算依据《素问·天元纪大论》“甲己之岁土运统之，乙庚之岁金运统之，丙辛之岁水运统之，丁壬之岁木运统之，戊癸之岁火运统之。”“岁火太过炎暑流行，岁水太过寒气流行；岁火不及寒乃大行，岁金不及炎火乃行。”(《素问·天气交变大论》)和岁运太过与不及和五行生克关系，定义值年大运与寒热气候(见表1)，为便于计算，将岁运寒热序列中热年记为1，寒记为-1。1951—2005年间的寒热序列构成了一个容量为55(55年)的取值为1或-1数字序列，简称为值年热寒序列。

表1 值年大运与对应热寒

2 结果

2.1 寒热一致性

55年气温(已剔去线性趋势)距平的第一空间型EOF1方差贡献51%，明显高于其它空间型，EOF1及其主分量(PC1)反映出全国气温场演变的最主要特征。年气温距平EOF1揭示寒热时空演变最主要特征是，我国寒热邪气最容易在黄淮流域地区体现出来，该区域是我国心肺最易受邪的地区；PC1曲线反应了我国寒热的年际趋势变化，在1951—2005年间，1988年之前以寒邪为主，之后以热邪为主；寒热邪气演变存在寒邪减弱、热邪加重的趋势，则心火受邪不断减轻，肺金受邪趋向加重。

PC1与岁运寒热序列间相关系数为0.272(在a=0.05水平上相关显著)，表明了五运概括了我国寒热演变的主要规律。大运年推算的寒热年与实测一致则记为正确，则全国83站55年正确率为60.2%，89%的站点正确率在56%以上；若按气象评分标准(预测与实况趋势一致或相反趋势距平不超过0.5 ℃)计，准确率达到86.6%。寒热正确率存在地域差异，大致是华南地区和西北东部地区相对较高，西南等地相对较低。

五运寒热与东部区(1区)相关性最高(表2)，我国中部区(2区)相对较低，西部区(3区)几乎不相关；与六气相关程度很低。

表2 RPC主分量与五运六气热寒序列相关系数

2.2 寒热复杂性

在五运寒热年基础上，综合六气“子午之岁，上见少阴；丑未之岁，上见太阴；寅申之岁，上见少阳；卯酉之岁，上见阳明；辰戌之岁，上见太阳；巳亥之岁，上见厥阴。厥阴之上，风气主之；少阴之上，热气主之；太阴之上，湿气主之；少阳之上，相火主之；阳明之上，燥气主之；太阳之上，寒气主之。”之后，构成五运六气寒热年序列与气温PC1间相关系数反而下降，55年正确率为52.3%，正确率在56%以上站点降到20%。可见，寒热演变就全国整体而言六气不够适宜，体现出寒热演变的区域复杂性。

分维数D值大小反映出变化过程线形态复杂程度，主要反映的是相邻峰谷差的平均变化。平均峰谷差越大，则过程线的起伏越大，过程线越复杂，表现在过程线局部峰谷变化频繁、峰谷落差大。采用rk=2k(k=0,1,2,3)作为时间序列度量的特征线度计算，得到全国1951—2005年间候气温分维数D，总体上D值由东南向西北递减，越过黄河河套向西地域分布变得凌乱，表明我国寒热年际变化由东南向西北变化幅度加剧、寒热行为愈趋复杂。

2.3 寒热地域性

从年气温距平的EOF1概括了51%方差(1951—2005年)，也反映出我国气温变化还存在着地域性差异。因此，利用REOF分解将空间相关程度高的区域划分在一起，前3个空间型统计学显著，解释了总方差的80%。依据空间模态分布中数值大小反映出区域内相关程度，大值区域内相关程度最高。第1空间模REOF1解释了38.24%方差，数值大值区在我国东北地区，构成了一个高相关典型区，简称为东部区；第2空间模REOF2解释了31.22%方差，大值区在我国中西部地区，构成了一个高相关典型区，简称中部区；第3空间模REOF3解释了11.02%方差，大值区在我国最西部，构成了一个高相关区域，简称西部区。

2.4 寒热邪气演变

以沈阳、西安和乌鲁木齐等分别代表1～3区，研究各次区域寒热时间分布特征。从55年总体气候态来看，沈阳、西安和乌鲁木齐代表站的气温曲线形态十分相似，各地暑热冬寒(冷)特征突出，4月初—10月底以热邪为主(平均气温高于历年平均)，其余时段寒邪为主。寒热变幅乌鲁木齐最大，西安变幅最小，可见东北区、中部区、西部区都是夏季肺金易受邪，冬季心火易受邪；其中乌鲁木齐区域热寒邪气都较重，西安区域寒热邪气相对较轻，沈阳介于二者之间。

图1给出1～3区REOF的时间系数(RPC)序列(含六阶主旨函数)及其小波分析，六阶主旨函数与原序列在a=0.01水平上相关显著。

图1 沈阳(a)、西安(b)和乌鲁木齐(c)区域时间系数RPC序列(左)及其小波分析(右)

图中可见，东部区(图1a)寒热阶段交替出现、波动较大；振荡在1960年代以15年周期为主，2000年代周期不明显，其余时段以准5年周期为主；1988年之前以寒邪为主，1970年代最盛，心火易受邪；1988年之后热邪为主，肺金易受邪。可见，寒热邪气演变的短周期、长周期和阶段性与“五运”周期一致性程度高。

中部区(图1b)大致寒热2阶段、波动较小；振荡以2～3年为主，在1980年代以前15～16年长周期也比较明显；1993年之前寒邪流行，心火易受邪；1993年之后热邪为主，肺金易受邪。可见，寒热邪气演变的短周期、长周期和阶段性与“五运”周期比较接近。

西部区(图1c)寒热邪气交替频繁、波动较大，振荡1970年代以10年期为主，其余时段以准8年周期为主；1950年代寒邪最重，1970年代、1980年代中初期寒邪较重，期间心火易受邪；其余时段以热邪为主，肺金易受邪。可见，寒热邪气在1970年代振荡和阶段性与“五运”周期接近，其余时段不一致。

由此可见，三个次区域寒热演变时段内存在的准5年、10年和15年振荡周期，与运气学说中“五运”基本周期(5年)是相一致，同时寒热也存在着周期不明显或周期远离5年的阶段。

准2～3年和8年较之于“五运”基本周期(5年)存在着“过或不及”，需要进一步订正；运气学说中用“六气从化、主客加临、司天在泉”等思想予以修正。

给出1～3区REOF的时间系数(RPC)序列和修订五运六气逐年修正寒热(热为1，寒为-1)对应关系。对于东部区，将值年大运中阴火寒年修订为热年(木生火，岁火不及修订为岁火太过)；对于中部区，土生金、土克水，故将值年大运中阴金、阴水年热修订为寒；对于西部区，本地金使弱金加强，金生水使弱水加强，故将值年大运中阴金和阴水年热修订为寒年；由此，相关程度显著水平再次提高，中部地区提高最为明显，成为比较适宜(表3)。五运六气与各区相关程度明显差异表明了，五运理论东部区最适宜，运气学说成书与流行于中原地区有一定的道理。

表3 RPC主分量与修正后五运、六气热寒序列相关系数

即按六气从化、主客加临、司天在泉等予以修正，五行观点认为五方主气不同，如西方燥金、东方风木、南方火热、北方寒水、中央湿土等，而五行之间又存在生克制化关系，结合逢阳的干年为太过，逢阴的干年为不及。太过即主岁的岁运旺盛而有余，为本气流行；不及即主岁的岁运衰少而不足，克己之气流行；《素问·天气交变大论》“岁火太过炎暑流行，岁水太过寒气流行；岁火不及寒乃大行，岁金不及炎火乃行。”和“子午之岁，上见少阴；丑未之岁，上见太阴；寅申之岁，上见少阳；卯酉之岁，上见阳明；辰戌之岁，上见太阳；巳亥之岁，上见厥阴。厥阴之上，风气主之；少阴之上，热气主之；太阴之上，湿气主之；少阳之上，相火主之；阳明之上，燥气主之；太阳之上，寒气主之。”及“少阴司天，热淫所胜，怫热至，火行其政……少阳司天，火淫所胜，则温气流行。”(《素问·至真要大论》)订正之后，显著水平再次提高，相关程度提高到显著水平，通过a=0.05水平信度检验，达到适宜水平。

3 结论和讨论

3.1 地域差异

从55年间我国寒热演变存在东部区、中部区和西部区等3类高相关典型区，我国寒热邪气演变由东南向西变化幅度加剧、或寒或热行为愈趋复杂；变幅西部区最大，中部区变幅最小，东北区介于二者之间。

3.2 周期特征

东部区寒热阶段交替出现、波动较大；振荡在1960年代以15年周期为主，2000年代周期不明显，其余时段以准5年周期为主；1988年之前以寒邪为主，1970年代最盛，心火易受邪；1988年之后热邪为主，肺金易受邪；寒热邪气演变的短周期、长周期和阶段性与“五运”周期一致性程度高。

中部区振荡以2～3年为主，在1980年代以前15～16年长周期也比较明显；1993年之前寒邪流行，心火易受邪；1993年之后热邪为主，肺金易受邪；寒热邪气演变的短周期、长周期和阶段性与“五运”周期比较接近。

西部区振荡1970年代以10年期为主，其余时段以准8年周期为主；1950年代寒邪最重，1970年代、1980年代中初寒邪较重，期间心火易受邪；其余时段以热邪为主，肺金易受邪；寒热邪气在1970年代振荡和阶段性与“五运”周期接近，其余时段不一致。

三个次区域寒热演变时段内存在的准5年、10年和15年振荡周期，与运气学说中“五运”基本周期(5年)是相一致，同是寒热也存在着周期不明显或周期远离5年的阶段。

3.3 “运气”修正

五运推演寒热准确率较高，全国83站55年正确率为60.2%，89%的站点正确率在56%以上；单纯六气推演在我国大部地方不够适合。准2～3年和8年较之于“五运”基本周期(5年)存在着“过或不及”，利用“六气从化、主客加临、司天在泉”等思想予以修正后效果大幅改善，都成为适宜区，其中全国东部区最适宜，中部区次之，西部最差。

值年大运学说中的五年周期与我国热寒气候演变准5年振荡周期十分一致，是运气学说概括了我国热寒气候演变最主要、最基本规律的内在根源；寒热气候演变中的准2～3年和8年较之于“五运”基本周期(5年)存在着“过或不及”，是“六气从化、主客加临、司天在泉”等思想存在的必然要求。予以修正后效果大为改善，在我国的地域适宜性大幅提高，但存在着难以量化和缺少气候趋势分析的不足，需要大力发掘加以提高。