他是中国数值天气预报业务的开创者,带领中国气象学科发展位于世界前列。
新京报快讯 天气影响人们日常活动,气象预报是灾害预警的重要手段。随着科技发展,人们获取天气信息越来越便利,天气预报的准确性也越来越高。我国气象事业的发展离不开一个名字——曾庆存,他是中国数值天气预报业务的开创者,带领中国气象学科发展位于世界前列。
今天(1月10日)上午,2019年度国家科学技术奖励大会召开。中国科学院大气物理研究所研究员曾庆存院士获2019年度国家最高科学技术奖。
被国家派往苏联学习气象专业
1935年5月,曾庆存出生在广东阳江。尽管家境贫寒,但他的父亲非常重视子女的教育,很早就把他送到学堂读书。“没有油灯,父亲打着火把让孩子写作业”的场景深深印在他的记忆里。受父亲的影响,曾庆存从小就能吃苦、有毅力,这些宝贵的品质在他随后的科研道路上也一直伴随着他。1952年,曾庆存考入北京大学物理系气象专业,开启了他的气象科研人生。
上世纪50年代,我国气象站的发展初具规模,建成了具有一定密度的气象台站网,同时制作天气预报为公众服务,但气象科学还相对落后。面对国内人才缺乏的情况,国家派一批人才去苏联学习气象专业。成绩优异的曾庆存就是其中之一,他师从气象学大师基别尔。
“国家对我们留学生有极大的信任,想让中国的气象事业建立起来,并实现现代化。”曾庆存说。气象学科的学习需要大量运算,然而到了苏联曾庆存发现,他在国内学习的数学和物理知识远远不够。为了弥补不足,他废寝忘食“啃”书本恶补基础。经过锲而不舍的“追赶”,他在数学、气象动力学、大气物理等方面取得了“飞跃式”的进步。
求解出数值天气预报的原始方程
当时国际上并没有真正的数值天气预报。数值天气预报是在一定条件下,把大气中所有复杂的数据,通过大型计算机,用研究出的可计算的方程模型做数值计算,预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。其中最难的就是方程的构成和算法,当时,各国科学家都在求解数值天气预报的原始方程。
在导师的指导和要求下,曾庆存开始投入到应用原始方程的理论研究,并日以继夜进行了大量的数值计算。当时计算机精确度较低,这也加大了曾庆存的研究难度。
经过近两年的研究和运算,1961年,曾庆存提出了 “半隐式差分”方案,给出了世界上第一张用原始方程做预报的数值天气预报图,这项成果立即在莫斯科世界气象中心应用,预报准确率前所未有地提升到了61%。这一方法至今仍在气象预报中广泛应用。
投身“空白”的气象卫星研究领域
求解成功的曾庆存立刻回国,投入我国气象科学的研究中。“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。”从苏联留学回国时,曾庆存写下了《自励》诗。“我的父母和国家让我读了20年书,我要为国家服务,攀上科学技术的高峰。”他说。
“安心、专心、达到入迷的程度”,曾庆存这样描述自己的科研工作。经过曾庆存及其带领团队的长期努力,上世纪90年代中期,我国数值天气预报也达到发达国家水准。
曾庆存也是我国最早从事气象遥感卫星研究的科学家之一。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。“气象卫星是监测灾害的重要手段,以前我根本没做过相关研究,世界上(的相关研究)也是刚刚开始。”曾庆存说,当时遥感的理论尚不清楚,研究上非常艰苦,“但是国家有需要,我们废寝忘食也要把它搞出来。”
1974年,他发表专著《大气红外遥测原理》,为利用卫星进行气象监测打下了理论基础。在曾庆存研究理论基础的指导下,1988年,我国第一颗气象卫星风云一号发射成功,并在第一时间发挥了清晰的遥感图像。“自从有了气象卫星监测,中国登陆的台风和发生的沙尘暴,一个都没漏掉。”
推动建立“给地球做CT”的大科学装置
60年来,曾庆存一直和气象打交道。同时,他在大气科学、地球流体力学、卫星遥感、气候与环境科学、自然控制论等领域取得了突出成就。
2007年,在曾庆存的倡议下,我国开始研制自己的“地球系统数值模拟装置”。这一被形象称为“可以给地球做CT”的大科学装置,2018年在北京市怀柔科学城破土动工,计划2022年建成。
曾庆存说,地球系统模拟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,并推动地球系统科学不同学科之间的学科交叉和融合。
2016年,曾庆存获得了享有“气象诺贝尔奖”之称的“第61届国际气象组织奖”。
新京报记者 张璐
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