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会“算”天气 这位老人让“天有可测风云”成为现实

网络 2020-02-18

他破解了世界级气象难题

他是“数值天气预报理论的重要奠基人”

他发展了世界数值天气预报和气候预测的核心技术

他是中国科学院大气物理研究所研究员曾庆存

25岁 他解决世界级难题 “算”出天气变化

1935年,曾庆存出生于广东省阳江一个贫困的农民家庭。上学时,他一边下地,一边读书还能取得不错的成绩。新中国成立之初,曾庆存考入北京大学物理系。1954年,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。曾庆存在北京看到了这个消息。当过农民,挨过饿,曾庆存想如果能提前预判天气,采取防范措施,损失肯定能够大大减少。所以,当北大物理系安排一部分学生去学习气象学专业时,他欣然服从。

1956年7月,曾庆存本科毕业后,作为国家选派优秀学生进入苏联科学院应用地球物理研究所学习。国际著名气象学家、苏联科学院通讯院士基别尔是他的导师。基别尔给曾庆存选了一道世界著名难题“应用斜压大气动力学原始方程组做数值天气预报的研究” 作为他的论文题目。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。

在漫长的历史中,人类依靠经验来预判天气,但由于无法对各种要素定量、定时、定点分析,准确度较差。进入现代社会,科学进步让人们有了想要准确预报天气的“野心”。20世纪50年代,客观定量的数值天气预报成为一个新兴的学术领域。当时,各国的科学家都在求解数值天气预报的原始方程,但多年来毫无结果。

1961年,世界上首个用原始方程直接进行实际天气预报的方法——“半隐式差分法”被提出。“半隐式差分法”从分析大气运动规律的本质入手,用不同的计算方法分别计算不同的大气运动过程,提出后即用于天气预报,并一直沿用至今,奠定了当今数值天气预报业务模式的动力框架基础。而这个划时代的方法,正是出自当时仅仅25岁的曾庆存之手。

曾庆存:你第一个解决了,人家还没解决,这个结果出来了我不是立刻要告诉老师吗?过去那个机房非常热,我在那里面没吃没喝地弄,一出来,莫斯科那时候零下三四十度。但是我已经忘了冷,高兴得一出来就脱衣服,发烧感冒我也不知道了,最后困得坐地铁,不知道怎么就晕倒了。等我老师一听到这个消息,大家高兴得要命了,我也高兴得要命。

以诗抒发报国志 为国再攀“卫星气象高峰”

“温室栽培二十年,雄心初立志驱前。男儿若个真英俊,攀上珠峰踏北边。”1961年,在获得苏联科学院副博士学位后,曾庆存写下这首诗,随即马上回国。回国后,曾庆存进入中国科学院地球物理研究所气象研究室工作,他发展了至今仍是世界数值天气预报和气候预测的核心技术的“标准层结扣除法”和“平方守恒格式”等方法。

1970年,曾庆存迎来一个全新的身份,卫星气象总体组技术负责人。当时,我国决定研制自己的气象卫星,曾庆存被紧急调任。面对祖国紧迫的需求,曾庆存克服重重困难,解决了卫星大气红外遥感的基础理论问题,并用一年时间写出了当时国际上第一本系统讲述卫星大气红外遥感定量理论的专著《大气红外遥感原理》专著,这是国际上这方面最早的理论专著。他提出求解“遥感方程”的有效反演算法也被世界各主要卫星数据处理和服务中心所采用,服务于实时天气预警和短期天气预报。

1979年曾庆存出版了《数值天气预报的数学物理基础》,为数值天气预报和大气动力学奠定了坚实理论基础,曾庆存也成为国际数值天气预报理论的奠基人之一。较准确的定量数值天气预报能及时预测气象灾害,对于防灾、减灾、救灾,保护公民生命财产安全至关重要。

曾庆存:1998年大洪水那次我们是预报出来的,我们预报洪水夏天的雨量要多50%,我用方程算出来的,不是查出来的。

倡导推进“寰”的建设 盼早日为“地球做CT”

2018年,我国首个专用地球系统数值模拟装置——“寰”在北京市怀柔科学城破土动工、计划2022年完成。这个被形象地称为“可以为地球做CT” 的大科学装置, 是曾庆存目前最关心的。现在,他的身份是地球系统数值模拟装置工程的倡导者和推进者。

曾庆存:有句话叫“老骥伏枥”。还有句话“穷且益坚,不坠青云之志”。不管活多大年龄,你一定要有精神,你要走下去,你研究科学要有精神坚硬的决心,一代代传下去,真正为真理奋斗。



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