二十四节气：科学与中国文化智慧相融
近日，联合国教科文组织将“二十四节气——中国人通过观察太阳周年运动而形成的时间知识体系及其实践”列入人类非物质文化遗产代表作名录，这极大激发了国人对气候形成和认知的兴趣。二十四节气是中国民间认知天象、物候、时令和大自然变化规律的知识体系，这一认知谱系在国际气象界被认为是中国的“第五大发明”，本版特邀国家气候中心首席专家周兵撰文谈谈中国二十四节气的形成过程及科学价值。
气候源于地球太阳互动
气候（climate）一词源自希腊语中的klima，意思是倾斜，指的是地平线上太阳光线的角度。古希腊人已经知道如果太阳倾角较小，则气候较冷，因此接近赤道的地方较热，而高纬度较冷。马克·吐温曾描述气候是一直持续不断的；海因莱因认为气候是任何人所能够期待的。中国古代文明中对气候的认识更加接近现实：以五日为候，三候为气，六气为时，四时为岁，每岁二十四节气，七十二候应，气候的实质是农业生产过程中物候与气象的有机组合。
二十四节气：科学与中国文化智慧相融
气候是地球与大气之间长期的能量交换与质量交换过程所形成的一种自然环境因子。气候的一般性表述是指长时期内（月、季、年、数年、数十年乃至数百年以上时间尺度）大气的平均或统计状况，通常由某一时段内的平均值以及距平均值的离差（距平值）表征，主要反映一个地区的冷、暖、干、湿等基本特征。
气候的外延是指地球大气热量、水分及空气运动的大气综合状态的统计特征，既包括平均状况，也包括各种可能状况的概率分布及极端状况，气候视其空间尺度大小可分为全球气候、区域气候与局地气候；视其时间演变可分为古气候、现代气候和未来气候。这种多时间—空间尺度的气候状况，是包括人类在内的一切生物赖以生存的重要自然环境。
气候的形成主要有以下三个方面的原因：第一：太阳辐射与地球运动。第二：地理分布。第三，大气环流的作用。
古希腊认识气候是从地球与太阳活动的角度开始的，地平线上太阳光线的角度观察不同季节的气候差异。中国古代文明中对气候的认知与希腊文明相比，有异曲同工之妙，且历史更加长远，揭示的现象和事实能一直沿用至今。《夏小正》一书是我国最早记录节气以及物候变化的里程碑式的文字，所记载的内容和观察的范围是后来二十四节气形成的基础。古人以五日为候，三候为气，六气为时，四时为岁，每岁二十四节气，七十二候应，气候的实质是地球与太阳的相互运动，以及农业生产实践过程中物候与气象的有机组合。
二十四节气是根据太阳在黄道（即地球绕太阳公转的轨道）上的位置来划分的。视太阳从春分点（黄经零度，此刻太阳垂直照射赤道）出发，每前进15度为一个节气；运行一周又回到春分点，为一回归年，合360度，因此分为24个节气。节气的日期在阳历中是相对固定的，如立春总是在阳历的2月3日至5日之间。但在农历中，节气的日期却不大好确定，再以立春为例，它最早可在上一年的农历12月15日，最晚可在正月15日。
二十四节气是中华民族的祖先在长期的生产实践中逐步认识到季节更替和气候变化的规律，凝聚了对大自然的感情以及科学的态度和正确的观点及方法，是华夏祖先历经千百年的实践创造出来的宝贵科学遗产。把全年分为立春、立夏、立秋和立冬等二十四节气，以反映四季、气温、降雨、物候等方面的变化，以便掌握农事季节的经验，对指导农业生产活动的贡献很大。二十四节气的划分是以太阳年为基础的，是中国农历特有的重要组成部分，由于那时候阳历还没传入中国，寄附在阴历的历书上，使之成为混合历。
二十四节气系统是逐步完备起来的。早在春秋战国时期，中国就已经能用土圭（在平面上竖一根杆子）来测量正午太阳影子的长短。战国末期《吕氏春秋》已明确提到冬至、夏至、春分、秋分四个节气。一年中，土圭在正午时分影子最短的一天为夏至，最长的一天为冬至，影子长度适中的为春分或秋分。随着山西襄汾陶寺古观象台的发现，进一步印证了《尚书·尧典》“分命羲仲，宅嵎夷……寅宾出日，平秩东作。”的记载。陶寺古观象台形成于公元前2100年的原始社会末期，比目前世界上公认的英国巨石阵观测台（公元前1680年）还要早近500年。
西汉刘安著的《淮南子》一书里就有完整的二十四节气记载，并详细地介绍了节气推算的方法和节气的有关内容，论述了天地日月、风雨雷电等自然现象的生成，以及对人类和社会生活秩序与农业生产的影响。
二十四节气与气候变化
中国幅员辽阔，从南到北依次跨越了热带、副热带以及中纬度温带地区。中国的西北地区为内陆地区，为大陆性气候，冬冷夏热。而在中国的东部和南部，是东亚大陆和西太平洋的交汇区，海陆热力差异明显，是典型的季风气候区，由南往北依次为热带和副热带季风气候，温带季风气候。
中国地理气候环境及各地理区域气候环境的差异性，是中华文明多元一体格局形成的重要基础，黄河流域的气候环境优势则是促成该地区逐渐成为多元一体文化格局中心的重要因素之一。黄河流域最适宜人类生存繁衍，农耕时代的几千年里，黄河流域一直依靠二十四节气来安排生活和生产活动。二十四节气的影响由黄河流域扩展到整个华夏大地，又远播海外各大洲。
从二十四节气的命名可以看出，节气的划分充分考虑了季节、气候、物候等自然现象的变化。其中，立春、立夏、立秋、立冬、春分、秋分、夏至、冬至是用来反映季节的，将一年划分为春、夏、秋、冬四个季节。春分、秋分、夏至、冬至是从天文角度来划分的，反映了太阳高度变化的转折点。而立春、立夏、立秋、立冬则反映了四季的开始。由于中国地域辽阔，具有非常明显的季风性和大陆性气候，各地天气气候差异巨大，因此不同地区的四季变化也有很大差异。
小暑、大暑、处暑、小寒、大寒等五个节气反映气温的变化，用来表示一年中不同时期寒热程度；雨水、谷雨、小雪、大雪四个节气反映了降水现象，表明降雨、降雪的时间和强度；白露、寒露、霜降三个节气表面上反映的是水汽凝结、凝华现象，但实质上反映出了气温逐渐下降的过程和程度：气温下降到一定程度，水汽出现凝露现象；气温继续下降，不仅凝露增多，而且越来越凉；当温度降至摄氏零度以下，水汽凝华为霜。小满、芒种则反映有关作物的成熟和收成情况；惊蛰、清明反映的是自然物候现象，尤其是惊蛰，它用天上初雷和地下蛰虫的复苏，来预示春天的回归。
在全球气候变暖的背景下，24节气的适用性也发生了变化。人们发现桃花往往在惊蛰节气到来前就红了；清明节后时常出现气温飙升，一日入夏；夏日里雨日少了，暴雨强降水多了；冬天里冷空气频数小了，寒潮强度变弱了。