乔瑜：澳大利亚的天气周期论与现代气象学的萌生(1830-1900)

内容提要：干旱与洪水的交替扰动是殖民地时代澳大利亚天气周期论最初形成的自然基础。建立在数据回溯基础上的天气周期论代表了公众在全新环境中借助知识工具认知外部世界，并服务于生产生活的生态应对。作为一种来自南半球的殖民知识，融合了民间生态智慧与物理学理论的长周期论，逐渐发展成为现代气象学的重要理论，促进气象学科学化，并启发了此后数十年间的全球气象研究。在天气周期论创建之初，在此基础上的气象预测却引发了巨大争议，成为未能通过科学团体的内部检验、悬而未决的思想实验。19世纪末澳大利亚气象学者亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森之间的学术争论，折射出澳大利亚气象学在国际学术转型时期的迅速发展与困境。

关键词：澳大利亚　天气周期论　气象学　亨利•拉塞尔　查尔斯•艾吉森

　　天气周期论一直是气象学重要的组成部分。19世纪80年代，澳大利亚气象学界发生了轰动一时的天气周期论论争事件。1887年，悉尼天文台台长、新南威尔士政府气象官亨利•拉塞尔(Henry Russel)前往欧洲参加在巴黎举行的国际天文摄影大会。亨利•拉塞尔在欧洲期间，由他的助手天文台的绘图师查尔斯•艾吉森(Charles Egeson)作为代理气象官主持天文台的气象观测与研究。从当年的四月开始，查尔斯在悉尼当地的《晚报》发布多次天气预报。查尔斯基于太阳黑子运动和气候变化之间关系的研究，认为澳大利亚的降雨量变化存在三十三年左右的周期，他在《晚报》发表的天气预测正是以该周期为基础的。根据他的预测，澳大利亚会在19世纪90年代发生一次严重程度堪比1827至1830年的旱灾。亨利•拉塞尔回国后公开反对查尔斯在纸媒发表气象预测的行为，并试图阻止他继续在报纸发布天气预报，理由是这些预测在公众间制造了不必要的“恐慌”。但是，此举遭到查尔斯与《晚报》的共同拒绝。两人的矛盾最终导致查尔斯被悉尼天文台解雇。然而，从1895年开始，查尔斯的预测被事实应验，澳大利亚东部经历了殖民以来持续时间最长、最为残酷的干旱期，即澳大利亚历史上的“联邦干旱”(Federation Droughts)。

　　从事情发生直至20世纪初，澳大利亚当地和新西兰的报纸上有不少报道聚焦亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森之争。这说明当时天气周期论不仅是专业气象工作者、气象观察的爱好者，也是普通人关心的公众议题。换言之，该事件不仅仅是气候史的内史问题。由于亨利•拉塞尔本人曾在19世纪70年代提出过十九年的天气周期论，二人的矛盾一度被媒体描述为气象学家的学术纷争，只不过位高权重的亨利•拉塞尔最终捍卫了自己的学术权威地位。此后很长一段时间内，在新南威尔士殖民地以及澳大利亚联邦成立后编修的气象学专著和文集中，都对查尔斯及其三十三年周期论只字不提。但在国际学术界，查尔斯的三十三年周期论分别在19世纪90年代末与20世纪初被爱德华德•布鲁克纳(Eduard Bruckner)和威廉•洛克耶(William Lockyer)继承和发展。20世纪70年代，随着国际气象学界对于太阳黑子与全球气候变化之间关系的热切关注，这一跨三十年(transtridencadal)的周期论被命名为BEL周期，至今被天文学家和气象学家所讨论。与这段轶事相关的细节也由历史学者重新爬梳。艾米莉•奥高曼关注以亨利•拉塞尔为代表的早期气象学者的研究。她认为，在澳大利亚殖民地时代，由于缺乏早期的监测数据，气象学者吸收了大量来自民间甚至土著的“业余知识”，让气象学的科学与客观性大打折扣，这很可能也是亨利•拉塞尔不愿意查尔斯进行公开预测的原因之一。朱莉娅•米勒的研究则重点关注了19世纪中后期的天气周期论，尤其是亨利•拉塞尔的十九年天气周期论。朱莉娅指出，与民间的热切关注相反，该理论提出后在科学界一直颇受质疑。她认为，十九年周期论对20世纪中后期气象学研究的意义未被足够重视，它是拉塞尔科研生涯中被曲解和低估的成果。克莱尔•芬碧则将天气周期论史学研究的时间线继续向前推进，她从具体的气候环境与知识生产的关系入手，分析天气周期论的诞生，认为这些理论的出现与新南威尔士殖民地的数次干旱密切相关。她本人也非常关注澳大利亚气象史学本身的演变，认为19世纪30年代之前澳大利亚殖民地已经诞生与天气周期论相关的民间天气知识。以上几位学者的研究构成了该问题的基本学术框架。此外，也有学者对殖民时代澳大利亚天气数据和气候史的重建工作进行梳理，启发了本文的撰写，并提供了部分资料基础。

　　由此可见，在事件发生之初，亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森之间的龃龉既是气象学者之间的学术争执，也是殖民地重要的公众议题。当代历史学者的研究也从上述两个层次探讨这一事件，并将其纳入殖民地天气知识的积累与澳大利亚现代气象学的诞生进程中来讨论。艾米莉的研究拓展了事件的知识社会学分析，但是并未注意到澳大利亚殖民地时代天气周期论本身的普遍性与持续性。朱莉娅等人的研究考察了包括十九年周期论在内的天气理论的产生及其前瞻性意义，但是并未剖析天气周期论受民间追捧却遭遇学者质疑的深层次原因，也未对亨利和查尔斯之争进行阐释。鉴于此，本文试图分析19世纪澳大利亚气象学痴迷颇受质疑的周期论的原因，重点关注三个问题：其一，这与殖民地的具体天气条件、社会经济状况有何关联？其二，这些看起来千差万别的周期论之间存在怎样的立场争执和内在联系？其三，周期论在气象学发展进程中又处于怎样的位置？厘清这些细节或许有助于我们理解这桩“冤案”的发生。而在更普遍的意义上，本文还将展现作为一种环境知识的天气周期论是如何进入科学大厦，进而影响科学本身发展的。

一、旱与涝的二重奏——天气周期论的生态基础

　　殖民地时代以来澳大利亚的历史资料提供了大量的气象史信息。具体说来，19世纪60年代之前的气象记录是丰富而零散的，多为经验性的描述，而非定量的观察记录，但是对影响较大的旱涝事件都有记载。早期殖民者的日记与信件为历史学家展现了短时的天气特征、农作物和家畜的生长状况；探险家在日记中会记录河流、湖泊的水位和植被状况；殖民地政府向伦敦提交的政府报告中也会记载相关内容。部分殖民地的报纸会有天气报告，报刊文章和读者来信也会对重要的天气事件有所涉及。除非发生洪水的特例，这些资料一般都记录干旱而非湿润的气候。19世纪60年代以后，各殖民地气象局和监测站点网络纷纷建立，提供了更多精确的定量数据，可供气候史研究。对这些资料和部分研究成果进行梳理，就可以比较明确地看到澳大利亚被殖民以来旱期与雨期的更迭，并对当时人们的生活、观念和情感有更感性的认识，这也正是周期论风靡殖民地的生态和社会基础。

　　1788—1890年，欧洲人最早定居的新南威尔殖民地有50年都出现了不同程度的干旱。其间可分为四个干旱期：1790年至1792年、1798年至1799年、1802年至1803年、1809年至1815年。1813年，居住在新南威尔士殖民地的欧洲人首次翻过蓝山，到达西部平原，这里的情况也验证了干旱在空间上的蔓延。从1824年、1826年至1829年，新南威尔士和昆士兰殖民地经历了殖民以来持续时间最长的干旱期。气象观察家威廉•杰文斯(William Jevons)和探险家查尔斯•斯图特(Charles Stuart)的记录都证实了这一点。正是这场旷日持久、涉及范围广的干旱使新南威尔士殖民地濒临饥荒，并引发最早关于气候周期性的讨论。后文将对此进一步论述。

　　1835年至1843年，干旱笼罩了新南威尔士、塔斯马尼亚、昆士兰、南澳大利亚和维多利亚五个殖民地，尤以1835年至1839年的新南威尔士最为严重。威廉•杰文斯记载了新南威尔士内陆的巴瑟斯特和亨特地区因缺水导致的“农作物的普遍歉收”。当时，正在内陆地区的探险家托马斯•米切尔(Thomas Mitchell)也在报告中写道，新南威尔士州中部波根河和达令河附近的地区受到干旱的影响。1838年1月开始，维多利亚州、昆士兰州、南澳大利亚出现干旱的报道，气象学者卡拉汉(Jeff Callaghan)和赫尔曼(Peter Helman)则将1838年列为昆士兰东南部的旱年，并指出1837年至1839年间澳大利亚东海岸经历了严重的降雨不足。1845年至1850年，新南威尔士部分地区出现了短期的干旱。跟随查尔斯•斯图尔特进入澳大利亚中部地区的探险队员路易斯•皮尔斯(Louis Piesse)注意到新南威尔士西部达令河水位很低，并且1845年的水量比1844年更少。福利(J. C. Foley)则注意到，在此期间靠近新南威尔士东部的亨特河已经变成一连串的池塘。1857年和1858年，新南威尔士再次出现旱情。随后1859年初南澳的干旱甚至导致了山火，造成两人死亡，多处房屋被烧毁。随后威廉•杰文斯着手研究殖民地的气候，并试图验证周期论。澳大利亚再次出现密集的干旱气候报道已是60年代中后期，以1864至1865年、1868至1869年最为严重。整个70年代，只有1876至1877年有过短暂的旱季。进入80年代后，东部地区在1883—1885年及1888—1889年均出现了较为严重的干旱。而亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森的论争也就发生在19世纪的最后一个旱期。

　　再来看相对湿润的年份。与整个19世纪的经历很不一样，欧洲人几乎是在最为潮湿的季节开始定居悉尼附近的植物湾。1788年开始的数场暴雨延误了房屋和基础设施建设。1793年12月的暴风雨导致一艘船在码头搁浅。1796年、1797年、1799年是丰收的年份，这种情况延续到19世纪初的数年。当时拥有大片牧场的威廉•温特沃斯(William Wentworth)记载道：“1804年收成极好，有一半以上的粮食可以用于出售。”1805年3月大雨持续不断，4月雨水淹没了低洼的农场。在此后的1806年、1809年霍克斯伯里(Hawkesbury)河发生了洪水泛滥，当时的霍克斯伯里河流域农地是整个新南威尔士殖民地的粮仓。洪灾不仅破坏了房屋和道路，造成了人员伤亡，致使庄稼歉收。1816年6月洪水再次来袭，居民纷纷吸取教训提前撤离，被迫放弃了可能被淹没的房屋和农场。

　　此后，在经历了19世纪20年代末漫长的旱期后，1829至1841年间部分地区再次出现降雨量较高的年份。新南威尔士南部的干旱则延续了较长时间，所以干旱和高降雨量的年份会有一些重叠。1836至1837年被认为是澳大利亚被殖民以来最潮湿的年份。1837年的夏天“牧场郁郁葱葱，不再是常见的棕色”。这种情况一直持续到19世纪40年代初。实际上根据气象学家杰丽•格里斯等人的研究，1863至1875年是整个澳大利亚比较湿润的时期，具体可分为三个湿润期，即1863至1864年、1866至1868年、1870至1875年。在这段湿润期，南澳的农民冲出1865年政府工程师乔治•高雅德(George Goyder)在南澳北部标出的农业“安全”线，即“高雅德线”，开始在线外开垦麦地，并多次提议建造水库和蓄水灌溉。1871年公众甚至开始讨论高雅德线存在的必要性，然而80年代末干旱再次来袭，1900年后这些新开垦的麦地都因此被放弃。除此之外，1889至1893年也被认为是澳大利亚东南部较为湿润的年份。

　　以现代气象学的观点来看，澳大利亚是世界上降雨量起伏最剧烈的国家之一，其东南部也是世界上降雨量变化最大的地区。这就导致澳大利亚的气候表现为持续性的湿润期或旱期的交替，有时旱季与雨季会在短时间内急剧反转。随着定居点的扩大及农牧业的发展，欧洲定居者也慢慢形成了关于气候和天气的经验性知识。农牧场主、农业工人都需要了解当地气候的特征与天气的变化以备农时，因此，对于更加精确的气候信息的需求更为迫切。从19世纪40年代开始，农牧业成为澳大利亚国民经济的重心。澳大利亚历史学家汉考克说：“羊毛使澳大利亚成为一个有偿付能力的国家，并最后成为一个自由国家。”无论是羊毛的生产，还是小麦的种植，都极其仰仗温润的天气条件。殖民地的多家报纸会在旱季收到大量居民来信咨询未来的天气状况。自19世纪20年代，干旱和雨涝的频繁交替是澳大利亚天气周期论形成的自然基础，这是当地民众关于天气和气候知识最早的理论，而后被定居者记忆与传承。

二、殖民地天气周期论的盛行

　　澳大利亚最早的专业气象机构成立于19世纪30年代末。虽然此前殖民地没有精确系统的降雨、温度记录，但随着殖民地气象学研究的发展，基于地方性观察和数据归纳的天气周期论也成为这个时代澳大利亚气象学研究及与此相关的公共讨论的重要内容。早期的天气周期论并非来自职业学者，而是气象观察爱好者。在短短的几十年里，人们依靠记忆和零散的天气状况记录，开始更广泛地了解当地多变的气候。其中较有代表性的是民间气象观察者史密斯•霍尔(Smith Hall)提出的七年周期论。1830年，兼具银行家、出版家和社会活动家多重身份的史密斯•霍尔在一本小册子《新南威尔士殖民地的状况》中，正式提出七年周期论。他认为，悉尼的天气处于以七年为轮换单位的雨旱交接中，每一个周期以雨水较为丰沛的七年开始，以降雨量较低、干旱的七年结束，周而复始。史密斯•霍尔在描述这一周期时使用的是“septennial”一词，即七年一次或者连续七年的。其实在霍尔明确提出七年周期论之前，悉尼当地的报纸也有过讨论天气的周期性变化。1822年《悉尼公报》一篇文章的作者写道，他已经观察到“以七年为周期的干旱和潮湿交替发生”，上一个他有印象的潮湿期始于1805年的洪水，结束于1811年，而现在他们即将迎来下一个干旱期。1826至1829年，殖民地的很多地方持续干旱。1828年和1829年当地报纸出现了更多关于七年周期论的报道。1828年《悉尼箴言报》的多篇文章报道了当地七年一次的雨旱更迭，并将旱年视为在这里进行农业耕作的重要障碍。还有报道提出：“这场持续数年的干旱应该即将结束。”有的报道甚至预测，“一场足以再次淹没霍克斯伯里的大雨”即将到来。《悉尼箴言报》还曾刊登一篇关注航海气象的文章，文中提到每六到七年，在南太平洋海域航行的船只就容易遭遇海平面下冰山的伏击，这显然与海平面的升降有关。霍尔认为，这种节律与新南威尔士潮湿、干旱的交替几乎是一致的。

　　需要指出的是，当时并不存在关照澳大利亚殖民地全境的天气周期论，以本地雨量、河流水量等数据为基础的跨度各异的周期论，都只针对区域内的天气情形。比如，19世纪50年代淘金热后墨尔本人口陡增，1865年《时代报》上一篇尝试总结墨尔本降雨规律的文章也认定当地处于七年为周期的干旱与潮湿交替中。除此之外，在开拓小桉树区殖民地时，当地流行过2—3年的周期说。维多利亚殖民地西北部的天鹅山(Swan Hill)则盛行另一种说法：“干旱的天气每10年1次。”

　　在缺乏长期气象观测的情况下，民间周期论的盛行展现了殖民地居民是怎样理解天气的长期变化和反常气候现象的。围绕气候规律的公开讨论确认了澳大利亚气候的周期性特征，干旱不再被理解成反常现象或一次性的事件。周期论本身也承担了天气预报的功能。1829年10月的一场大雨过后，有居民认为：“根据四十年来的经验，这次降雨只是解除干旱的前奏，旱季将在圣诞节彻底结束。”1830年1月，勘测员费尔顿•马修(Felton Mathew)在日记中写道：“旱灾过后，大雨袭来，气候的反复无常很快就会被遗忘。”对于在这里居住和开垦的农牧民来说，周期论意味着好的年景还会回来的可能性。

　　与此同时，官方气象学也开始逐步发展，主要表现为各地专业气象机构的建立，专业气象从业人员的招募与培训，气象设备的标准化使用，以及气象观测网络的扩大。1838年大旱之后，英国殖民部敦促新南威尔士总督乔治•吉普斯爵士(Sir George Gipps)在澳大利亚东南部(悉尼、墨尔本和麦格理港)建立气象站，并保存当地的气象记录，以促进科学调查和移民工作。澳大利亚早期的气象工作仅限于单个观测站，19世纪50年代以后各个殖民地之间才逐步建立了协调的观测网络。维多利亚殖民地土地部的罗伯特•史密斯(Robert Smyth)是气象观测网络的最初倡议者，1855年6月他开始着手整理维多利亚各站点的长期同步观测数据，以便对澳大利亚气象有整体的了解。他还说服维多利亚测量局局长安德鲁•克拉克(Captain Andrew Clarke)邀约南澳大利亚和新南威尔士两地的气象学家，共同建设这一网络，并通过电报通信实现了几乎实时的观测。

　　各地的专业气象工作者基于本地雨量、河流水量等数据也总结出跨度各异的周期论。塔斯马尼亚当地的气象学者根据1830至1850年的数据，提出一年湿润一年潮湿的交替变化，即两年周期论，其中比较特殊的情况从1848开始，连续两年比较湿润，而紧接着1850和1851年比较干燥。新南威尔士殖民地温瑟(Windsor)气象站的气象学家基于1860—1874年的观测数据，提出三年周期论，这一理论也得到悉尼天文台1863—1875年监控数据的印证。詹姆斯•朗肯根据在澳大利亚内陆的观测提出了时长较为模糊的周期论，认为干旱的季节往往会跨年，雨季亦然，所以和东南部沿海不大一样，澳大利亚内陆的天气呈现的是数年的干旱与数年的湿润交替。朗肯的理论不同于强调年际变化的短周期论，而接近于后来的长周期论，即干旱与潮湿的交替组合在较长时段内反复出现。受此启发，亨利•拉塞尔提出了十九年周期论。短周期论大多基于数据的回溯，这与民间观察者的做法类似，不过气象学者使用的工具更规范。随着气象网络的建成，可供参考的数据也更丰富。长周期论则将气候变化与更大尺度内的地球物理现象的周期性变化联系在一起，不仅停留于数理逻辑的归纳总结，还尝试对周期性的气候变化提供更科学的阐释。

　　悉尼气象台是殖民地时代澳大利亚和整个大洋洲最重要的天文台，大量地方站点的数据都在此汇集。作为台长的亨利•拉塞尔掌握着最全面的气象数据。他对殖民地流行过的七年周期论和各地基于地方性数据提出的天气周期论也比较了解。他明确指出了后者的缺陷，认为其忽视了两个重要变量：夏季巨大的蒸发量和信风对湿度的影响。1877年，基于三十多年的降雨和地表径流数据，并结合太阳活动与气候变化之间关系的分析，亨利•拉塞尔出版了《新南威尔士的气候：描述、历史与表格》一书，正式提出十九年周期论。他认为，总结每年天气的年度特征是很困难的，突发的天气(暴雨)会骤然改变气候曲线，但是，摸索长时段的天气变化规律是可行的。无论短周期论，还是长周期论，都展示了气候的某种规律性变化，其意义就在于在必要时为农牧民提供预警。但是，亨利•拉塞尔极少在学术发表以外的场合提倡十九年周期论。他认为1890年新南威尔士东南部将遭遇洪水，并以私相授受的方式将预测结果传达给部分农牧场主。事后他曾在一篇文章中写道：“十九年的周期论是有效的，拯救了殖民地的万千财产。”尽管如此，拉塞尔的十九年周期论还是遭受了一些学者的质疑。悉尼大学的物理学家理查德•希尔弗(Richard  Threlfall)认为：“我们拥有充分且可靠的(气象)数据不过二十年，明确十九年的周期论为时尚早。”

　　作为亨利•拉塞尔的助手，查尔斯•艾吉森也是天气周期论的研究者。同样根据悉尼天文台的数据，他发现了一个更长的周期：降雨、雷暴和盛行西风都以33—34年为周期规律性反复，而后两者的峰值都与太阳黑子的剧烈活动高度吻合。查尔斯预测：当时(1889年)处于低潮的太阳黑子活动将在1893—1894年达到峰值，而悉尼等地也将迎来降雨量最大的年份。这一判断实际上与亨利•拉塞尔是一致的。此外更重要的是，查尔斯推测出，19世纪90年代末至20世纪初会出现重大旱灾，与1827—1829年的大旱时类似，1893年降雨量攀升至峰值之前还会出现短期的旱情。《晚报》的预测在坊间引起热议，可能受天气影响地区的牧场主甚至开始低价抛售土地。1889年，查尔斯的研究成果《太阳黑子孕育的随机性天气系统：太阳运动与地方性气候关系的原创研究》出版。业余的天气观察家、农牧民纷纷写信给查尔斯和殖民地的报纸、杂志，要求媒体提供更多预测信息。但是，查尔斯的预测并未得到同行的认可，不仅亨利•拉塞尔认为他对干旱的预测缺乏证据，维多利亚、南澳殖民地的气象官也都拒绝为查尔斯背书，昆士兰的气象官直接指出当时的气象和大气物理学研究不足以支撑他的论断。

　　总之，随着澳大利亚气象数据的积累和气象监测网络的逐步建立，气象学者群体基于数据回溯不断更新短周期论。在此基础上，掌握最大体量、最长时段气候数据的亨利•拉塞尔和查尔斯•艾吉森，不满足于单纯的经验性知识积累与总结，提出天气长周期论，试图使之更科学化。但是，天气长周期论遭遇了同行不同程度的质疑，并未通过科学团体的检验。可能出于审慎的态度，亨利•拉塞尔很少进行公开预测，而年轻的查尔斯似乎并没有这样的顾虑，最终导致师徒二人的关系分崩离析。事实上，亨利•拉塞尔和查尔斯•艾吉森天气周期论的创建和分歧，在一定程度上反映出国际气象学的发展和转型。

三、国际气象学的转型与天气周期论

　　现存的天气观察和记录最早可以追溯至西亚的楔形文字泥板书，公元前4世纪亚里士多德著有《天象论》(Meteorologica)，古希腊的公共日历(parapegmata)也是一种追踪天文和天气周期，从而预测天气并指导日常生活的历书。但是近代以前，人们关于气象的认识一直被神秘主义和迷信色彩所笼罩。17世纪中期直至启蒙时代，对天气的观测和数据记录成为非常重要的自然哲学研究，科学家们试图在天气记录中寻找解释自然运转规律的可能性。换言之，记录、分析、阐释气象数据是理解自然规律的重要手段。与此同时，整个近代早期，欧洲国家及其殖民地也都一直保持着出版和使用历书的传统。

　　18世纪末，对大气及其活动感兴趣的研究者、物理学者与天文学家创立了作为现代科学的气象学。气象学彻底摆脱传统的定性和描述性方法，转向对经验数据的量化分析。天气观察家不再倾向于使用他们的记录来验证自然哲学，他们发展新的理论来验证数据的重要性。工业的发展提供了标准基本统一的观测仪器来测量大气的温度、湿度、压力和风速，这使得人们能从大气的观测资料中进行总结、归纳，并能与物理学原理相结合。到了19世纪末，气象学家们仍然无法准确预测天气。直至20世纪初，挪威大气科学家威廉•比耶克尼斯(Vilhelm Bjerknes)等人用流体动力学和热力学方程来描述地球大气的运动状态，才最终促成气象学在科学大厦站稳脚跟。这种思路实际上就是今天数值天气预报的基本思想。

　　19世纪的气象学因缺少绝对可靠的方法去验证而颇具争议，这也使得作为一个学术共同体的气象学界受到广泛的质疑。1838年的《爱丁堡评论》宣称，只有基于观察和实验，且直接从现实中得出或是运用数学推理得出的知识才可靠。因此，天气预报也是不被信任的。1854年，英国下议院的一位议员在会上说：过不了多久，人们将能预知伦敦24小时之后的天气。但所有议员听后哄堂大笑。1860年，格林尼治皇家天文台台长乔治•艾里甚至明令禁止任何形式的天气预报。与欧洲大陆相比，澳大利亚的气象学起步晚，而且缺少使用标准化仪器测量获得的长时段数据。尽管从19世纪60年代开始，澳大利亚的所有殖民地都已经开始进行官方气象学研究，但是此时的气象学处境比较尴尬，更像是天文学的附庸，在公共服务中气象业务往往由邮政部门兼营。澳大利亚干湿交替的气候特征和极度依赖天气变化的农业生产，使得这里的人们对天气预报的要求比欧洲大陆更加强烈，尤其对于那些生产生活与天气变化紧密相关的农牧业群体更是如此。

　　随着科学技术的提高，国际气象学开始转型，气象学知识的运用呈现出更大的可能性。人们最期待的就是天气预测，即在大范围同时进行观测，且迅速交换信息的天气观测系统。此时，气象学研究不再是学者个人案头的冥思苦想，气象学家也不再是少数分散在各地的气温、气压的记录者和研究者，电报的成熟使用和天气图的广泛运用使气象学朝着网络化科学的方向转变。19世纪30年代，西北欧各国的气象学会和天气观测网络纷纷建立，气象学工作者通过电报分享观测数据。他们不仅对各自地区的天气特征有所了解，对宏观的天气形势也建立起总体的认识。而直至20世纪初，大部分的气象网络观测点都集中在北半球。澳大利亚的气象学也恰恰诞生在国际气象学的转型时期。亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森的研究实际上都隶属于这一学术潮流。亨利•拉塞尔出任新南威尔士政府天文官后，开始有计划地增加气象站的数量。他邀请了不少非专业的气象业余爱好者参与记录降雨和温度的工作，并根据牧场主的日记和记录建立回溯性的气候数据。1870至1882年，新南威尔士气象站的数量增加到290个，其中有50个台站直接向天文台报告，240个私人观察员定期提供报告。由此，澳大利亚的气象学者开始为国际气象学提供来自南半球的数据。气象工作者对较短时间内天气走向的预判成为可能，但是预测一周甚至更长时间内的天气状况仍然是愿景。

　　国际气象学理论也因这一愿景而百花齐放。气象学者共同致力于完成一项跨越时代的实验：证明地球大气不是混乱而不可捉摸的，相反人们可以研究它、理解它，并且最终对它进行准确的预测。这些理论可以分为互为表里的周期论和天体气象学理论。这两条路径都沿袭各自的近代学术传统：17世纪弗朗西斯•培根等人曾提出了跨度超过30年的天气周期论，稍晚时代的意大利天文学家乔万尼•巴蒂斯塔•利奇奥里(Giovanni Battista Riccioli)率先将地方性的天气变化与太阳活动联系起来。两者的区别在于：天气周期论是富于实践意义的，认为天气的变化是循环往返的，风暴、潮湿、干燥将以可预见的模式重复出现，一个周期的天气将与下一个周期类似。短天气周期论在民间的繁荣更加凸显了周期论的功能性而非科学性意义。天体气象理论则富有解释意义，它认为天气是受月

　　球或行星的运行、太阳黑子运动、地表电流等因素控制的，即月球或者其他行星是气象变化的推动力。

　　事实上，亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森的长周期论是企图融通上述两种学术传统的尝试。这种创新并非二人独有，澳大利亚的气象学家从一开始就深受国际气象学风尚和本土气象学特质的影响。亨利•拉塞尔在《新南威尔士的气候：描述、历史与表格》一书中明确表示，他正是在与斯里兰卡、毛里求斯、英国等地同行通信的过程中对气候的周期论有了新的想法。这几处的专业气象观测均早于澳大利亚，也拥有更加丰富的数据。19世纪六七十年代，斯里兰卡、毛里求斯等地气象研究者相继提出了较长的天气周期论。不同于澳大利亚本土的短周期论，长周期关注的并非旱季与雨季在短时期内的交替上演，而是类似的气候特征在不同周期内的重复出现。其中在英国工作的理查德•西蒙斯(Richard Symonds)提出了十二年周期论。在毛里求斯工作的马特•梅尔德伦(Mart Meldrum)提出了十一年周期论。梅尔德伦热衷研究太阳黑子与降雨量之间关系。他认为，当太阳黑子活动最剧烈时，毛里求斯的降雨量也最高，飓风也最为频繁。他还注意到，包括澳大利亚布里斯班和阿德莱德在内的七个监测站的数据也与这一论断吻合。亨利•拉塞尔本人并不赞成太阳黑子与降雨量之间关系的研究，认为同一种因素对不同地区气候产生的影响是不一样的，有时表现为程度的差异，有时表现为截然相反的效果。例如，悉尼干旱时南澳正因同一原因降雨，但是这种反差会规律性出现。因此，包括太阳黑子、彗星、木星公转角度的大尺度气候研究直接影响了查尔斯，也启发了拉塞尔。从理论创见而言，将天气周期论与天体气象理论结合起来，从地球外部的日地关系追踪降雨量等气象变化的研究进一步确认了周期论的科学性，也扩展了周期论的适用性。

　　但在实际操作层面，亨利•拉塞尔作为澳大利亚本地专业气象机构的从业者和管理者，比较谨慎地遵守国际气象学的规则，决不越矩。从1877年2月到1888年3月，他在《悉尼先驱晨报》上根据多地气象站的数据，发布南澳、维多利亚、新南威尔士和昆士兰等地前一天的天气状况：包括温度、风向和气压等。这并非天气预报系统，而是对刚刚过去的天气的即时回顾。查尔斯则更注重本地居民对于气候预报的诉求。

　　理论上的突破与实践中的保守应该也和亨利•拉塞尔的职业经历及其在科学界的地位有关。1836年亨利•拉塞尔出生于新南威尔士殖民地，他是悉尼大学最早期的学生，毕业后进入悉尼天文台从事恒星观测和气象研究。1870年他成为第一位澳大利亚本土培养的政府气象官。作为殖民地最杰出的科学家，分别于1871年和1875年成为英国皇家天文学会和皇家气象学会会员。他是澳大利亚气象研究专业化过程的见证者，更是致力于气象学的规范与标准化建设的实践者。不同于以往在民间流行的周期论，查尔斯的预测来自殖民地天文台的专业从业者，对于普通居民来说，更具科学性与权威性。在亨利•拉塞尔看来，《晚报》发布的天气预报，是第一次由专业人员将未有定论的气象研究成果呈现给了公众。他们供职于同一研究机构，极有可能使用高度雷同的气象数据，却得出了不一样的结论。这种做法不仅会引发他所说的“公众的恐慌”，还会危及成长中的气象科学本身的公信力。在这种情形下，查尔斯基于十九年周期论发表的预测，沦落为没有严谨理论支撑、缺少前期实验验证、更得不到行政机构支持的公共科学实验，而他本人也在很长一段时间被澳大利亚气象学史除名。

　　综上所述，天气周期论是气象学漫长发展史重要的组成部分，它从诞生伊始便是为了实现气象预测这一气象学的终极目标。自殖民时代以来，澳大利亚建立在数据积累与运算基础上的天气周期论的民间争鸣是这一古老传统的延续，代表了人们在全新环境中借助知识与理论工具认知外部世界并服务生产生活的知识创造。19世纪末气象学转型期，亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森提出的长周期论是学者将数学与物理学工具引入气象学研究，试图融会贯通以促进气象学科学化、现代化的重要理论创建。尽管当时这些理论成为悬而未决的思想实验，引发了巨大争议，却也启发了此后数十年间的气象学研究。正如前文所述，查尔斯以太阳黑子运动与气候变化关系为解释核心的三十三年周期论被爱德华德•布鲁克纳和威廉•洛克耶所继承，而亨利•拉塞尔所倡导的天气长序列要素观测值的波动与规律性变化也成为现代气象学的共识。

结语

　　综上所述，干旱与洪水的交替扰动是澳大利亚天气周期论最初形成的自然基础，天气周期论是居民们在陌生环境中创生的环境知识。欧洲人开始在这里定居时，整个国际学术界还没有完备的专业化术语描述天气的变化过程。作为大自然的一部分，天空几乎成为人们最难定义的对象。分散在世界各地坚持对气温、气压、降水进行观测、记录的研究者早已都对各自地区的天气特征有所了解，但对宏观的天气形势缺乏总体认识。在这个时代，通信的性质决定了天气分析只能在历史回溯的基础上进行，重要气象参数的空间分布只有在事件发生后才能得到检验。澳大利亚早期的天气周期论也同属于这一传统，在官方气象学诞生之前，天气周期论表现为一种半专业的民间智慧，继而在新大陆的特定气候条件与国际气象学的转型过程中迅速演变，从“预言”走向“预测”。

　　数个世纪以来，当众多学科在科学革命后呈现出百花齐放的态势时，气象学还未能真正跻身学术大厦，气象学家们迫切需要像牛顿发现万有引力一样，提出气象学的普遍规律，继而预测天气变化。因此，不同于早期的天气观察家，作为专业气象学者的亨利•拉塞尔和查尔斯•艾吉森还承担着使用包括天气周期论在内的理论工具为现代气象学验明正身的职责。换言之，气象学的实用性与规律性寻找更加紧密地结合在一起，气象学必须是严格的科学也必须为日常生活服务，进而成为对环境进行控制的基础。而澳大利亚的特殊性在于，公众更加迫切寄希望于专业气象工作者提供关于陌生环境的专业气象知识，助力农牧业生产和管理，于是专业学者纷纷捡起古老的周期论。亨利•拉塞尔和查尔斯•艾吉森与前代气象观察者的不同之处还在于，他们对于更广范围内气象观测数据和国际气象学术网络的洞悉，作为一个整体的空间不再是一系列地区的集合，在气象学意义上不再彼此独立，而是互相联动的。新工具和技术的发明让气象学者跨越海洋和陆地，实现对天气变化的追踪和精确记录。澳大利亚的气象学者借此为全球气象学提供了一套来自南半球的知识。但是，19世纪末科学界更对于气象学是否是一门独立严谨的现代科学仍然存在争议。亨利•拉塞尔与查尔斯•艾吉森之间的争端正是基于此而爆发。从现代科学的角度看，气象学是一门复杂的科学，它依赖于许多从属原理，需要将精确的理论与一系列精细多样的观测结合起来，才能慢慢走向完善。

　　（注释略）

　　（作者：乔瑜，首都师范大学历史学院副教授）