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在全球气候多变的背景下,人们对天气预测的需求日显重要。作为一名跟天气打交道的科学家,曾庆存在数值天气预报和气象卫星遥感领域做出了开创性和基础性的贡献,为大气科学和地球流体力学发展成为现代先進学科做出了关键性贡献。他密切结合国家需要,为解决军用和民用相关气象业务的重大关键问题做出卓著功绩。
世界气象组织(WMO)曾在2017年5月16日,为曾庆存颁发了第61届“国际气象组织奖”,这也是世界气象界的最高荣誉奖项,享有“气象诺贝尔奖”之称。
去祖国需要的地方
曾庆存出生在一个贫苦的农民家庭,光着脚丫、穿着单衣,经常遭遇“连番薯都不够吃”的困窘,是他童年生活的真实写照。虽然幼年家贫,但曾庆存的父亲却始终勤勤恳恳,与邻为善,母亲也是恭勤良俭,悉心照顾着孩子们。
一日,父亲去城里挑肥,偶遇一位小学校长,校长见曾父虽为农民,举手投足间却透着一股文雅浩然之气,遂上前交谈。听了校长的话之后,曾父下决心一定要让俩孩子读书。自此,曾庆存便跟在哥哥身后,日日往返于田野学堂。
1952年9月,曾庆存考入北京大学物理系,由于当时新中国亟需气象科学人才,因此他毫不犹豫地选择了物理系气象学专业。20世纪50年代,即将毕业的他到中央气象台实习。当时的气象预报员们虽废寝忘食地守候在天气图旁进行分析、判断,但由于缺少精确计算,做天气预报往往只能定性分析判断,凭经验做预报,其实心里没把握。那时,他就下决心要研究客观定量的数值天气预报,提高天气预报的准确性。
1956年11月,曾庆存被选派出国留学,进入苏联科学院应用地球物理研究所学习,师从气象学专家基别尔。在留学期间,曾庆存研究并提出的“半隐式差分法”,成为世界上首个用原始方程直接进行实际天气预报的方法,随即被用于实际天气预报业务,并沿用至今。回国后,他进入中国科学院地球物理研究所工作。
1970年开始,曾庆存被调入气象卫星研究部门从事气象卫星的研究工作。在那里,他第一次把大气遥感问题发展成系统理论,他所提出的“最佳信息层”理论,为卫星遥感通道的选择提供了重要指引。
勇挑大梁
所谓数值天气预报,就是根据大气动力学原理建立一个描述天气演变过程的方程组,然后输入大气状态的初值和边界条件,用计算机数值求解,来预测未来天气。“找出气象变化的规律,然后用数学方法把它算出来。”曾庆存如此形容。在他的办公桌上摆着厚厚的《数值天气预报的数学物理基础》。随意浏览几页,整页都是数学公式和符号,数学符号比汉字多,对非专业人士来说宛如天书。
20世纪80年代初,曾庆存挑起中科院大气研究所所长的大梁。那时,我国大气科学研究在装备上比国外差得多,比如运算上,我们就缺少重要工具——高速计算机。“我们的计算机每秒百万次,人家是亿次,要追赶他们就好比毛驴追汽车。”曾庆存抱着没有“汽车”就先弄辆“自行车”的想法,引进了一台相对先进的计算机。1988年,依据曾庆存的理论基础,我国第一颗气象卫星“风云一号”研制并发射成功,在第一时间发回清晰的遥感图像。有了气象卫星监测,在中国登陆的台风和沙尘暴,一次都没有漏报。
曾庆存谈到,自从我国拥有了气象卫星系统,影响我国的台风已无一遗漏地被监测到,并且气象卫星对暴雨等灾害天气也有显著的监测能力。如今,美、中、欧、日等国的气象卫星已组成遥感网,可以提供大体上完整的全球气象资料,利用这些资料和所有其他气象观测资料,再加上利用超级计算机求解大气海洋耦合的动力学方程组,已可作出直至第7天的数值预报,提前7天报出台风生成,提前3~4天较准确地报出台风登陆地点,这是世界气象界的进步。卫星遥感和数值预报是气象灾害监测和预测的两项重器,大大提高了全人类防治气象灾害的能力。气象界公认曾庆存对遥感和数值天气预报这两项重器的发展都做出了杰出贡献。
不忘初心,只做学问
曾庆存曾获得“气象诺贝尔奖”之称的国际气象组织奖。谈到这一殊荣,他说,获奖不仅代表了国际气象界对他个人的认可,更彰显了我国气象事业的水平。对于学术研究他有自己独到的见解,他一直强调,搞科研尤其是基础研究的单位和个人,必须志存高远,大处着眼,瞄准科学真理,瞄准国际水平,不急近功,不贪近利,要脚踏实地,不能有半点虚夸。
1972年,曾庆存当时工作的团队收到了强制解散的命令。这让他和同事们痛心不已,自己的工作、生活也陷入了十分艰难的处境。但在如此环境下,他仍然出色地完成了之前交给他的编写任务,出版巨著《大气红外遥测原理》和《数值天气预报的数学物理基础》。
气候预测不同于天气预报,光靠研究大气圈远远不够,还需要了解海洋、陆面及太阳活动等情况。1983年,曾庆存及其团队开始研制中国气候系统模式和预测方法,自主研制了大气、海洋、陆面模式,取得了一系列创新性成果,并在国际上首先开创了短期气候预测系统。经过半个多世纪对数值模式的持续研究,曾庆存敏锐地意识到,随着高性能计算机技术的迅猛发展,通过数值模拟手段,可以研究地球系统各圈层之间相互联系、相互作用的机制以及地球系统变化的规律和机理,将气候预测扩展到对地球系统的整体模拟和预测。2007年至今,他一直参与着我国自主研制地球系统动力学模式。
中国要成为世界科技强国,需要有更多耐得住寂寞、坐得住冷板凳的青年人投身到科研事业中。作为一位优秀的气象科学家,一位推动我国科研发展的杰出领导者,曾庆存很自谦,说自己曾矢志攀登大气科学的“珠峰”,但并未到达峰顶,大概在8600多米的地方建了个营地,供后来者继续攀登。作为一位气象科研领域的老战士,今天的他依然初心不改,壮志不已,愿意为真理、为人民、为国家奉献一切。