1973年秋，作者访问了美国和加拿大，对有关异常天气和气候变化的想法及研究情况作了一次调查。在这一时期日本对异常天气和气候变冷这一问题已为人们所关注，可是在美国和加拿大，除了一部分专业研究人员外，其他人都好像不大关心这个问题。然而大约又过了五年，世界上才开始认识其重要性，成为当今的一个大问题。
人们感到异常天气的出现频率近几年来似乎特别高，但在全球范围内是否真正的具有这一趋向呢？对此，目前还没有确切的定论。而且对于气候的变化各有其说，学者中有的主张天气在变暖，也有的主张天气在变冷，出现了两种观点截然不同的学派，这也是在所难免的。因为在还没有充分认识和掌握气候变化规律的情况下，要预测气候的变化当然是不可能的。不从事这方面研究的人们对此产生意外感也并不奇怪。因为他不了解为什么撒哈拉是沙漠气候而日本却有梅雨季节。因此从专业角度来说从现在起应该学一点有助于了解气候动态的物理方面的基础知识。
另外希望搞清楚这一问题的社会方面的要求越来越迫切，与气候有关的各个机构都等待着气象科学工作者的正确回答。例如，根据作者的经验估计，在八十年代的展望以及到本世纪末的粮食问题研究会上将会首先要求提供长期天气预报，期待气象科学工作者负有社会责任。
从明年12月12日起将召开为期二周的世界气候会议（关于气候与人类的专家会议）。与会者中有一部分是气候专家（占全体与会者的25%）其余大体都是与气候有关的经济、农林、水产、水利资源、能源、保健等各学科领域的专家。会上将制订出一整套具体的方案。这是世界气候规划中的一个重要的组成部分，今后还将会大大地推进由世界气象组织主持进行的对气候的研究工作。并在地球大气开发计划第一个和第二个研究目标中列入了气候力学这一科研项目，它和中层大气国际协作观测计划相配合，这样，对气候的研究将成为气象学科研究领域一个主体。
什么是“异常天气”？
“异常天气”这样一种叫法在语感上往往容易被人们误解成是否会发生什么灾祸，因为在一般的情况下怎么会有异常天气呢？但实际并不是这么一回事。无论在什么时代，天气总是在变化着的，绝对不会是恒常的。即使称之为“异常天气”那也只不过是天气变化的一种现象而已，不能将它说成是异常。为了说明这不是一种异常现象，下面我们来分析一下产生这些现象的原因。为方便起见，我们不妨举一些极端的现象来说明这个问题。将地球上的天气以几万年为一时间尺度来表示，地球上出现过冰川期和间冰期，间冰期中出现过小冰河期和温暖最适期，这些气候变化现象都从属于大自然本来的面貌。绝对不是什么异常现象。根据这一见解，就可以说明：天气一直是在变化着的。
这作为理论或许可以成立，但实际上对于只能在地球上生存几十年的人及其社会来说，上面阐述的论据又怎样呢？如果现在突然一下子变成了冰川期时代的天气，那么人们一定会感到天气异常了吧！即使说它不是异常现象，但面对着江河海洋结冰封冻，在打不到粮食采不到水果，被变化了的天气逼得无路可走的情况下，无疑人们一定会感到天气是异常了。
异常天气用英语表示意思很清楚。叫做unusual weather。那么所谓的正常天气（usual weather）又是怎么一回事呢？所谓“正常天气”这一概念是世界气象组织根据过去三十年的统计资料提出来的。就是所谓的气候年平均值。假如过去三十年间发生的现象再次出现，就不能说是异常现象；如不是正常天气，即出现了过去三十年间没有出现过的天气现象那就是异常天气。如果取平均期不是三十年而是五十年，一百年的话，那么异常天气的范围也要作相应的变动，所以平均期取三十年并不是绝对的，而是工作上的一种假设。
能记得过去三十年情况的人，年龄都将近四十岁了，这一年龄的人在社会上处于最活跃的时期。应该将过去的经验发挥作用，把天气，气候的研究工作推向一个新的阶段，订出全面的科研规划。所以，从现实生活来说，取三十年平均期是很有利的，况且气候变化和太阳活动的周期都在三十年左右，这样看来取三十年作为平均期是恰如其分的。1976年夏，欧洲大陆以英国为中心一带，遇上了二百年未有的特大旱灾，而东北地区自开始进行气象观测以来，一直是低温多雨，光照不足造成了作物歉收。而且在紧接下来的冬天，美国五大湖为中心的广大地区遭受了建国以来从未见过的寒流和暴岚雪的袭击，严重地阻碍了美国经济的发展，致使国民生产总值下降。这次强寒流使日本的日本海一侧也被大雪封闭，低温和积雪创有观测以来的最高纪录。有生以来初次碰上这种天气的人一定会感到这是怪天气吧！因此我们感到，在说明什么是异常天气时，应该使它和人的感觉一致起来。
近几年的异常天气以及对它的评价
有人认为异常天气是近几年才发生的，其实并非如此，气候是经常变化的，随着时代的推移，出现了由不同的天气的平均状态（气候）形成的异常天气。所以异常天气不管在什么时代都会发生。图1就是实际例子。1910年以后，每十年累计一次气象要素，其中包括南、北两半球六十五个测站的日平均气温出现异常值的次数，无论取哪一个十年的累计数都可以看到有异常天气出现。它与图1下面所表示的北半球年平均地面气温偏差曲线相比较，可以看到，在复候温暖的二十世纪二十、三十年代，高温异常值的出现次数要多于低温异常值，而1940年以后，在气候开始趋向变冷的时期，低温异常值的出现要多于高温异常值。这就是说异常高温大多数出现在气候变暖期，而异常低温却多数出现在气候变冷时期，据此，我们就可以推论：气温异常值的出现反映了气候的变化状况。
进入七十年代以后，这种倾向仍然没有改变。图1表示了1974 ~ 19 H年四年间发生异常天气的情况。这是把北半球划分成经度、纬度各为5度的网络，如在网络的某一方框内发生异常天气就记数一次，这样做可以减少由于观测站疏密分布不均而造成的误差。从整个北半球来看，异常低温的发生次数大约比异常高温多1.4倍，异常多雨和异常少雨的情况几乎没有什么变化。但是各地的特点不同：亚洲为高温多雨，北美洲和美国北部正好与亚洲相反，是低温少雨，欧洲是显著的低温，不同的地区出现的异常天气这一点应引起我们的注意。易受北极寒流影响的北美洲和欧洲经常发生异常低温。被称之为“气候变化的晴雨表”的北美洲经常发生异常的低温和少雨，这一异常现象也许是因为气候带稍向南偏的缘故所造成的。
异常天气的偏差程度也是个问题。由于月平均气温正规分布，所以按照标准偏差的发生概率，就可以了解到异常天气的偏差程度，所谓的几百年出现一次。但是如在几十年、几百年，几千年乃至几万年出现一次的各个时间尺度中，将逐年发生的状况分别进行区别的话，在图2上看到，高温和低温几十年出现一次和几百年出现一次的异常值的比例，基本上是相同的。而且几千年乃至几万年一次的异常值也像每年一样出现在地球的某个地区，气温异常值的出现频率进一步增加的话，那就证明气候正在发生变化，有进一步监视气候变化趋势的必要。
那么，近几年来异常天气的出现次数是否增多了呢？1974年以后调查所得的情况如图3所示，根据年份的不同，其中有的年份异常天气出现次数多，有的年份出现次数少，但仅仅依靠这些年份所记录的资料是不可能正确回答异常天气的出现次数是否增多这一问题的。英国气象局的Rateliff（l978年）等人依据一百零三年（1874 ~ 1976年）的资料对英国国内的气温和周围的气压梯度及异常天气是否增多这一问题，作了调查，他们的意见认为近几年异常天气的出现次数增加得特别快，这样一种说法似乎是没有根据的，不过据说1975年和1976年确是异常天气年。然而，采用他们例示的资料，根据每五年累计一次牛津测站月平均气温超过了标准偏差）的月数来看，发现过去出现这种偏差较多的有四次（这四次是1892 ~ 96和1952 ~ 1956年各发生一起）。但是1972 ~ 1976年五年中这种偏差却发生了七次，接近于过去的一倍！这一现象将势必引起人们的关注。
对异常天气有两种评价，一种是从气象现象角度来评价的，另一种是从社会现象角度来评价的。但这两种评价的结论不一定相同。从气象现象角度对异常天气作出的评价是由板本等人进行的。一旦将天气的平均状态定义为气候，那么，明显地看到从以前的天气平均状态中分离出来的气象要素，即如果异常天气的出现不只是一次而是持续多次发生的话，那就可以有据可证：天气正在转向另外一种新的气候形态。正如图2所示的那样，偏差程度二倍或三倍于以前的天气平均状态标准偏差的异常天气增多这一现象预示了气候变化的过程，应该引起我们的重视。
另外，把近几年（1974 ~ 1976年）出现的异常高、低温发生区域的面积累计在各个纬度带上，如图4所示，在30 ~ 40的纬度带上经常出现异常低温，在10 ~ 20度纬度带上并发异常低温和异常高温。将它与气温分布图作对应比较就可以知道1970年代的30 ~ 40度纬度带是一个低于平均气温的低温区域，10 ~ 20度纬度带上同时存在着分别为高于和低于平均气温的区域。我们可以从这些相关中了解到，异常天气并不是随机发生的，而是在具备了某种结构的背景条件之后才有可能发生。
另一种评价是从社会现象这一角度作出的。由于异常天气给社会造成的影响程度不同，因此这种评价不一定和异常天气的异常程度互相对应起来。至今，有关这方面的研究进度甚微，但可以举例说明这一问题：1972年，除了北美洲以外，其他主要产粮区（苏联、中国、东南亚、澳大利亚和南美等国家）都遇到了大旱灾，本来世界上谷物生产过剩，市场行情已出现了萧条不利的局面却反而一下子又变得粮食不足，买卖兴隆起来。在这种情况下很多人又对此作出评论说，这不过好像发生了严重的交通事故那样偶然一次而已。也有一部分人认为，这根本不用担心，粮食危机不会到来。但是，Flohn、Bryson、Lamb等人对此发出警告说，这不是偶然的现象，而是随气候形态发生质的变化所带来的现象，今后还可能会发生旱灾。果然不出他们所料，在这以后不久，西非洲和印度尼西亚都报道了由于干旱有人被饿死的消息，苏联（1975年）美国（1975，1976年）泰国（1977年）等国家也都相继发生了旱灾。1975年粮食主要出口国的谷物储量骤降到1970年的一半以下，尽管当时还没有招致世界性粮食危机，但是，随之这方面的研究逐步展开，在波恩（1974年）和布拉格（1975年）分别召开了题为“气候变化对人们生活的影响”和“气候变化和粮食生产”的国际讨论会。并于1976年10月，日本高桥浩一郎和吉野正敏（筑波大学）等人主持召开了关于“气候变化及其影响粮食生产的国际讨论会”。这是一种跨学科、综合性的研究工作，预计今后在这方面的研究，不仅会更广泛，更深入、并必将会取得可喜的成果。
气候变化的两种说法——变暖和变冷
在气候变化过程中，有几万年一次反复出现的冰川期，也有几十年一次反复出现的气候变化期，如果此类问题不是很明确地用一个时间尺度作一规定的话，那么一旦在讨论这类问题时就往往容易引起混淆。比如，现在气候变冷已成为一个问题，这被看成是经过了一百几十年的气候变化过程之后才出现的，但是如果把一百几十次出现一次的气候变化期和几万年才出现一次的冰川期混为一谈，那就会使人连东南西北也辨认不清。况且气候变化的用语又很复杂，所用的用语有：变化、差异、波动等词。由于这种词义的差别并不是由客观现象造成的，而是根据人们各自的主观解释选用的，所以用词比较混杂。但是，从去年（1977年）开始，世界气象组织_委员会公布了报告书以后，就将这些用语统一称为变化和变率（climatic change and variability）。从短时期来看，无形之中给社会各领域带来影响的是后面的变率variability，对此，社会上寄以极大的关切。
我们以十年为时间尺度来看看近几年的气候变化情况，如图5所示，1950年代，北半球所有纬度带上的气温都高于平均值，但在1960年代，以北极地区为中心，这一带的气温却下降了。气温变冷这一现象已经开始引起人们的注意。然而由于中纬度地区的高温仍然保持在一定的水平上，所以产生了悬殊的南北温差并且强偏西风盛行。在这一时期日本更新了异常高温的记录，更新后的平均气温达到了峰值，可是到了1970年代，北极地区的气温有所回升。中纬度地区的气温有所下降，偏西风减弱。而且日本和北半球的平均气温也都有所下降。我们可以根据这现象推断，气温的变化是根据纬度带的差异而不同的，最近中纬度地区较为明显地出现了气候变冷这一趋势就是明证。
在北极地区，一直是较低的平均气温，突然于1969年直线上升回升到七十年代的平均水平。Flohn和Budyko等人认为一旦北极地区的气候恢复变冷，那么气候就会变暖这一论点的根据是，由于今后人们的活动所产生的大气中的人工热能和二氧化碳会显著增加，不久将会改变自然气候。Kellog认为，随着人口和每个人消费能量的增加，到2050年大气中的二氧化碳积蓄量将会比现在增加一倍！根据二氧化碳温室效应推算，那时的地面平均气温要上升1.5 ~ 6℃之多，如图6所示，但由于和气候形成的其它原因之间的相关还不太清楚，因此不能作出最后的结论，但可以推算大气中二氧化碳的寿命大约能维持一千年左右，不过，一旦二氧化碳受到污染那就很难说了。人们对这一估计的评价很高。与这一气候变暖说法相对立的是气候变冷的说法。气候变冷说法的依据是由于人类活动的增加，导致了大量微尘的产生，太阳活动的减弱以及气候变化的规律等原因，他们认为寒冷气候至少要持续到本世纪末。但这当然是可能用具体的数字来衡量的。与这些说法相对应的实况例示在图6中。图6告诉我们：从上世纪末到1940 ~ 1950年止气温是上升的，从1950 ~ 1970年止气温是下降的。
总之，到目前为止，整个北半球的气候趋于变冷，至少可以说没有变暖。这一判断在Kukla、山元等人组成的国际研究小组所撰写的论文中也可以得到论证。但当前对于今后气候趋向的两种估计，还不清楚究竟哪一种说法是正确的。我认为，发展气候研究工作，只有在国际间相互合作的前提下才有可能取得迅速的进展。这一点是最重要的。
[本文选自《科学》（日本）1978年48卷11期。马惠珠译 蔡仁兴校]