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曾庆存:“诗人院士”的气象生涯

2020-03-16一明

人民周刊 2020年2期
关键词:天气预报院士大气

一明

2020年对于曾庆存院士来说是一个好的开端。

“在今天的科技界盛会上,习近平总书记亲自颁奖,我感到无上的光荣,心情十分激动。”1月10日,素有“诗人院士”之称的曾庆存,因为在中国天气预报领域的突出表现,获得2019年度国家最高科学技术奖。习近平总书记向这位中国科学院大气物理研究所院士颁发了奖章、证书,同他热情握手表示祝贺,并请他到主席台就座。

“喜见国家强盛日,青灯伏案夜安心。”曾庆存院士写了句诗表达他激动的心情。他在接受本刊记者采访时表示,他非常感激党和国家的培养、感激共同奋斗的同志们的支持,特别感谢气象、数理、计算技术等学科同志们的通力协作。

从国家自然科学奖到国家最高科学技术奖,曾庆存在近60年的科学生涯中,为研究大气和地球流体力学,以及数值天气预报中的基础理论问题奉献了全部的精力。

这位85岁的银发老人,依然力求突破自我,并为国家的天气预报事业作出更大贡献。他说:“我一直在努力攀登(大气科学这座珠穆朗玛峰),但种种原因所限,还没有登顶,大概只在8600米处初步建立了一个营地。”

国家最高科学技术奖获得者曾庆存院士

曾庆存是国际数值天气预报的奠基人之一,他首创半隐式差分法,为现代大气科学和气象事业的两大领域——数值天气预报和气象卫星遥感作出了开创性和基础性贡献,为国际上推进大气科学和地球流体力学发展成为现代先进学科作出了杰出贡献,并密切结合国家需要,为解决国家相关气象业务的关键问题作出了卓著功绩。

转学气象专业

1935年5月4日,曾庆存出生于广东省一个贫困的农民家庭,他曾在《和泪而书的敬怀篇》一文中这样写道:“小时家贫如洗,父母带孩子们力耕垅亩,深夜劳动归来,在门前摆开小桌,一家人喝着月照有影的稀粥——这就是美好的晚餐了。”

他的父亲勤勤恳恳,与人为善,母亲也是恭勤良俭。一日,父亲去城里挑肥时偶遇当时的小学校长,“谈话中校长了解到父亲有两个适龄读书的儿子,嘱咐说一定要让孩子读书。”曾庆存说。自此,他便跟在哥哥身后,日日往返于田野與学堂。

1952年,曾庆存考入北京大学物理系。

“我印象很深的一件事是,1954年的一场晚霜把河南40%的小麦冻死了,严重影响了当地的粮食产量。如果能提前预判天气,做好防范,肯定能减少不少损失。”曾庆存说自己经历过饥饿,感同身受。当物理系安排一部分学生改学气象学专业时,曾庆存就服从并很快适应了。

1957年底至1961年初,曾庆存被派到苏联科学院应用地球物理研究所当研究生,师从著名气象学家基别尔,老师为曾庆存选了一道世界著名难题作为论文选题,即应用斜压大气动力学原始方程组进行数值天气预报的研究,当时25岁的曾庆存遇到了极大的挑战。

天气预报的方程属于流体力学范畴,是世界上最复杂的方程组之一。就是在今天,超级计算机计算能力的“考核指标”之一,还是能否进行天气预报。

曾庆存反复试验,几经失败,终于从分析大气运动规律的本质入手,提出了“半隐式差分法”,这是世界上首个用原始方程直接进行实际天气预报的方法,如今的天气预报预测仍在沿用此法。

深耕天气预报

1962年,曾庆存毕业回国。由于中国那时并不具备电子计算机条件,他开始集中精力研究大气和地球流体力学以及数值天气预报中的基础理论问题。经过不懈的科学研究,他解决了大气遥感的基础理论问题,写出了国际上第一部系统讲述卫星遥感定量理论的专著。

他提出的“最佳信息层”等概念和方法,是今天监测暴雨、台风等自然灾害的极为重要的手段,而求解“遥感方程”的“反演算法”,也已成为世界各主要卫星数据处理和服务中心的主要算法,并得到了广泛应用。20世纪80年代以后,数值天气预报被延伸至气候变化模拟和预测。

“目前在全球范围,预报3天天气的准确率可达到70%至80%。”曾庆存告诉记者,国际上天气预报的有效性已从早期的1—3天提高到5—7天。“天气预报要达到‘十报十准,目前来说还不大可能。”因为天气有偶然性,这个偶然性可不在人工实验室里,也不会也不可能人为控制,是预报总会有偏差。

既然天气能预报,那么气候能预报吗?曾庆存表示,在全球变暖的背景下,气候预测愈显重要。2009年,曾庆存与其他科学家萌生了建立地球模拟器的想法,该项目2018年在北京市怀柔科学城破土动工,预计2022年完工。该装置将为国家防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支撑。

求索科学艺术

1984年,49岁的曾庆存挑起了中国科学院大气物理研究所的大梁。在担任所长的9年间,曾庆存争取到机会,在中国科学院头批国家重点实验室中建设了两个大气科学方面的实验室,即大气物理研究所建成大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室及大气边界层物理和大气化学国家重点实验室。

1987年,曾庆存得知第三世界科学院有意要在中国合办研究机构,后几经周折成立了中国科学院—第三世界科学院—世界气象组织气候问题论坛(CTWF),并定期召开国际学术会议,成为我国大气科学的国际交流合作和为发展中国家培养科研人才的重要平台。

曾庆存有“诗人院士”的美誉。美国气象学会(AMS)2014年的年会会刊曾刊登了他的《帝舜〈南风〉歌考》以及七言绝句《图桑之春》《京郊四季》的中英文版本。记者问及此事,他却谦虚地说:“我只是名诗歌爱好者。”

《南风》歌是世界上最早记录夏季风的文献,成文于公元前22世纪至23世纪的舜帝时代。“南风之薰兮,可以解吾民之愠兮;南风之时兮,可以阜吾民之财兮。”这首诗歌十分形象地阐释了华夏子孙与东亚夏季风之间的紧密关系。

“写诗虽受灵感冲动支配,但其意境的演变、发展过程以及表达,则是理性思维的范畴。”在很多人眼中,科学和艺术是两个完全不同的领域,但曾庆存表示,无论科研还是写作,都离不开理性思维和感性思维二者的相互配合。在他看来,做学问也是要讲求美的,“枯燥无味的学问不是好学问。”

如今,曾庆存院士仍坚持在科研一线带领和指导年轻学生。他希望为中国气象事业培养更多栋梁,为大气科学与其他学科交叉融合搭建桥梁,推动中国大气科学和气象事业不断向前发展。

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