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曾慶存:勇攀氣象科學之巔,他讓天氣預報越來越精准

2020年01月10日17:55    來源:新華網

原標題:曾慶存:勇攀氣象科學之巔,他讓天氣預報越來越精准

新華社北京1月10日電 題:曾慶存:勇攀氣象科學之巔,他讓天氣預報越來越精准

新華社記者溫競華、董瑞豐

海報:2019年度國家最高科學技術獎——曾慶存 新華社發

在科學界,曾慶存成名很早。

25歲破解世界級氣象難題,為如今的天氣預報技術奠定基礎﹔44歲“夠格”領取國家津貼,與著名數學家陳景潤“同在第一檔”﹔45歲當選中國科學院學部委員(院士)。

出了科學界,聽說過曾慶存的人不多。一次到北京友誼賓館參加國際會議,車門打開,先出來一頂破草帽。門童悄聲向同車者打聽,聽到“國際著名科學家”時,大吃一驚:沒瞧出來!

一輩子,他把“國家需要”挂在嘴邊、放在心上。

10日,著名大氣科學家、中國科學院大氣物理研究所研究員曾慶存站上了2019年度國家最高科學技術獎的領獎台。

讓天氣預報越來越准

點開手機,隨時查看幾天后的天氣,如此便利精准的科技,離不開曾慶存創造的算法。

古人看雲識天。到了20世紀,人們發明氣象儀器測量大氣狀態,繪成“天氣圖”,但還要依賴預報員的經驗,誤差較大。預報能不能准點、再准點?科學家想辦法把千變萬化的天氣變成一組方程式,輸進數據,計算機就能得出結果——現在通行的“數值天氣預報”由此而來。

這組方程式被稱為“原始方程”,它囊括了太多的變量,極其復雜,對計算能力要求很高。計算速度如何“追上”天氣變化速度?難題一時困住了世界氣象學界。

20世紀50年代末至60年代初,曾慶存從北京大學被選派到蘇聯留學。他的導師、國際著名氣象學家基別爾把這道難題拋給年僅25歲的曾慶存,作為他的博士論文。

苦讀冥思,反復試驗,幾經失敗,曾慶存從分析大氣運動規律的本質入手,想出了用不同的計算方法分別計算不同過程的方法,提出了“半隱式差分法”,是世界上首個用原始方程直接進行實際天氣預報的方法,並隨即被用於天氣預報業務。

他的算法至今仍是世界數值天氣預報核心技術的基礎。現今,數值預報越來越准確,3天預報准確度可達70%至80%,在我國華南地區,可提前3至4天對台風路徑做出較為准確的預報。

在數值天氣預報的基礎上,曾慶存又在衛星大氣紅外遙感、跨季度氣候預測、氣象災害監測預報、地球系統模式等領域都相繼形成了開創性的理論研究成果,並得到了廣泛應用。

2016年,81歲的曾慶存榮獲全球氣象界最高榮譽——國際氣象組織獎。

走出一條中國式科研道路

曾慶存與氣象的緣分,並非一開始就注定。

1935年,曾慶存生於廣東省陽江市一個貧苦農家,全家老小力耕壟畝,也隻勉強喝上“月照有影的稀粥”。窮困沒能阻止這個家庭對知識的渴求,曾慶存和哥哥打著赤腳,一邊勞作、一邊讀書。

1952年,曾慶存考上北京大學物理系。新中國成立之初,無論是抗美援朝,還是國民經濟建設,我國都急需氣象科學人才。曾慶存二話不說,服從國家需要學習氣象學。

那個年代,一場晚霜就把河南四成的小麥凍死,嚴重影響糧食產量。“如果能提前預判天氣,做好防范,肯定能減不少損失。”田地裡長大、經歷過飢餓的曾慶存深知氣象學的重要。

1961年,曾慶存在蘇聯科學院獲副博士學位后回國,寫下一首《自勵》詩:“溫室栽培二十年,雄心初立志驅前。男兒若個真英俊,攀上珠峰踏北邊。”珠峰是世界最高峰,象征著科學之巔﹔北邊在我國境內,昭示了一條“中國道路”。26歲的曾慶存立下誓言,從此矢志不渝。

1970年,國家決定研制自己的氣象衛星,曾慶存又一次服從國家需要,離開原來的研究領域,被緊急調任作為衛星氣象總體組技術負責人。他克服重重困難,解決了衛星大氣紅外遙感的基礎理論問題,並用一年時間寫出了當時國際上第一本系統講述衛星大氣紅外遙感定量理論的專著,為監測暴雨、台風等及相應災害提供了重要手段。

20世紀80年代初,曾慶存挑起中科院大氣所所長的大梁。當時,我國基礎研究經費短缺,雖然大氣科學在理論上不比國外差,但中國科學家缺少一個重要工具:高速計算機。“我們的計算機每秒百萬次,人家是億次,要追趕他們就好比毛驢追汽車。”曾慶存在大氣所的老同事回憶。

曾慶存就要追!一時沒有“汽車”,那就先換“自行車”,總得咬著牙自己往前趕。“哪怕當掉褲子也要買計算機!”曾慶存撂下話。

擔任所長的9年間,在曾慶存的帶領下,大氣所建設了2個國家重點實驗室,成為國際知名的大氣科學研究中心。

天氣能預報,氣候也能嗎?預測未來一年甚至幾十年的氣候,事關夏季洪澇、冬季霧霾、農業規劃、能源布局等,涉及國計民生方方面面。曾慶存回答:能。2009年,曾慶存與其他科學家萌生了建立“地球模擬器”的想法。

在數百位科學家的共同努力下,國家重大科技基礎設施“地球系統數值模擬裝置”於2018年在北京市懷柔科學城破土動工,預計2022年完工。該裝置將為國家防災減災、應對氣候變化、生態環境治理、可持續發展等重大問題提供科學支撐。

“黃牛風格,賽馬精神”

初識曾慶存的人,可能覺得他不苟言笑,深入了解了,就發現他才情橫溢、總能冒出些“金句”。

他做學問,也寫詩。“不追求華麗,平淡有意境。”有人評價,人如其詩。

他時常用一句話勉勵和要求自己:為人民服務,為真理獻身,憑黃牛風格,具賽馬精神。“平常像老黃牛一樣踏實科研、好好積累,當國家和人民用你的時候,就像賽馬一樣向前沖。”

曾慶存把自己當成一塊磚,國家哪裡有需要,他就去哪裡,研究就做到哪裡。1979年,他不顧身體傷病,躬在僅有幾平方米、擺上兩張床就站不下兩個人的蝸居裡,不分晝夜寫作,完成了《數值天氣預報的數學物理基礎》第一卷。

這部長達80萬字的大氣動力學和數值天氣預報理論專著,將數學、力學和氣象學有機地結合起來。國際同行評價:是“氣象學理論化極重要的篇章”和“構筑氣象力學必不可少的學術基礎”。

一簞食,一瓢飲,居陋巷。多年前,曾慶存就有一句“名言”:餓著肚子推公式,越推越新鮮。同事評價他,腦袋是尖的,屁股是方的。專心研究時餓著肚子都不怕,任誰也干擾不了他。

學術認真、工作拼命,是學生們對他的一致印象。論文經過曾慶存的手,總會密密麻麻布滿他親筆修改的意見,甚至還有加頁﹔出差時,一回酒店,曾慶存就躲進房間寫稿子,同行的學生等他吃飯,餓到了晚上九、十點。

2017年春節,別人歡度假期,年過八旬的曾慶存窩在家裡埋頭推導大氣污染優化控制理論。從大年初一到初七,撰寫了數十頁手稿,為中央要求環保執法禁止“一刀切”提供了理論基礎。

做學問勇登高峰,生活上卻滿不在乎。同事趙思雄笑稱曾慶存總是“鞋兒破,帽兒破”。“夏天在中關村,如果見到一個戴破草帽的老頭,十有八九就是他。”趙思雄說。

回顧自己的科研成績,曾慶存一如既往謙遜:“我曾立志攀登科學的‘珠峰’,但我並沒有到山頂,大概在海拔8600米的地方建了個營地,供后來者繼續攀登。”

“長江后浪推前浪,一代一代往前走,科學哪有到頂的時候呢?”曾慶存說。

(責編:呂騰龍、常雪梅)
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