他破解了世界級氣象難題,他是“數(shù)值天氣預(yù)報理論的重要奠基人”,他發(fā)展了世界數(shù)值天氣預(yù)報和氣候預(yù)測的核心技術(shù),他是中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員曾慶存。
25歲 他解決世界級難題 “算”出天氣變化
1935年,曾慶存出生于廣東省陽江一個貧困的農(nóng)民家庭。上學(xué)時,他一邊下地,一邊讀書還能取得不錯的成績。新中國成立之初,曾慶存考入北京大學(xué)物理系。1954年,一場晚霜把河南40%的小麥凍死了,嚴重影響了當(dāng)?shù)氐募Z食產(chǎn)量。曾慶存在北京看到了這個消息。當(dāng)過農(nóng)民,挨過餓,曾慶存想如果能提前預(yù)判天氣,采取防范措施,損失肯定能夠大大減少。所以,當(dāng)北大物理系安排一部分學(xué)生去學(xué)習(xí)氣象學(xué)專業(yè)時,他欣然服從。
1956年7月,曾慶存本科畢業(yè)后,作為國家選派優(yōu)秀學(xué)生進入蘇聯(lián)科學(xué)院應(yīng)用地球物理研究所學(xué)習(xí)。國際著名氣象學(xué)家、蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士基別爾是他的導(dǎo)師。基別爾給曾慶存選了一道世界著名難題“應(yīng)用斜壓大氣動力學(xué)原始方程組做數(shù)值天氣預(yù)報的研究” 作為他的論文題目。天氣預(yù)報的方程屬于流體力學(xué)范疇,是世界上最復(fù)雜的方程組之一。
在漫長的歷史中,人類依靠經(jīng)驗來預(yù)判天氣,但由于無法對各種要素定量、定時、定點分析,準(zhǔn)確度較差。進入現(xiàn)代社會,科學(xué)進步讓人們有了想要準(zhǔn)確預(yù)報天氣的“野心”。20世紀(jì)50年代,客觀定量的數(shù)值天氣預(yù)報成為一個新興的學(xué)術(shù)領(lǐng)域。當(dāng)時,各國的科學(xué)家都在求解數(shù)值天氣預(yù)報的原始方程,但多年來毫無結(jié)果。
1961年,世界上首個用原始方程直接進行實際天氣預(yù)報的方法——“半隱式差分法”被提出。“半隱式差分法”從分析大氣運動規(guī)律的本質(zhì)入手,用不同的計算方法分別計算不同的大氣運動過程,提出后即用于天氣預(yù)報,并一直沿用至今,奠定了當(dāng)今數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)模式的動力框架基礎(chǔ)。而這個劃時代的方法,正是出自當(dāng)時僅僅25歲的曾慶存之手。
曾慶存:你第一個解決了,人家還沒解決,這個結(jié)果出來了我不是立刻要告訴老師嗎?過去那個機房非常熱,我在那里面沒吃沒喝地弄,一出來,莫斯科那時候零下三四十度。但是我已經(jīng)忘了冷,高興得一出來就脫衣服,發(fā)燒感冒我也不知道了,最后困得坐地鐵,不知道怎么就暈倒了。等我老師一聽到這個消息,大家高興得要命了,我也高興得要命。
以詩抒發(fā)報國志 為國再攀“衛(wèi)星氣象高峰”
“溫室栽培二十年,雄心初立志驅(qū)前。男兒若個真英俊,攀上珠峰踏北邊。”1961年,在獲得蘇聯(lián)科學(xué)院副博士學(xué)位后,曾慶存寫下這首詩,隨即馬上回國。回國后,曾慶存進入中國科學(xué)院地球物理研究所氣象研究室工作,他發(fā)展了至今仍是世界數(shù)值天氣預(yù)報和氣候預(yù)測的核心技術(shù)的“標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)扣除法”和“平方守恒格式”等方法。
1970年,曾慶存迎來一個全新的身份,衛(wèi)星氣象總體組技術(shù)負責(zé)人。當(dāng)時,我國決定研制自己的氣象衛(wèi)星,曾慶存被緊急調(diào)任。面對祖國緊迫的需求,曾慶存克服重重困難,解決了衛(wèi)星大氣紅外遙感的基礎(chǔ)理論問題,并用一年時間寫出了當(dāng)時國際上第一本系統(tǒng)講述衛(wèi)星大氣紅外遙感定量理論的專著《大氣紅外遙感原理》專著,這是國際上這方面最早的理論專著。他提出求解“遙感方程”的有效反演算法也被世界各主要衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理和服務(wù)中心所采用,服務(wù)于實時天氣預(yù)警和短期天氣預(yù)報。
1979年曾慶存出版了《數(shù)值天氣預(yù)報的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)》,為數(shù)值天氣預(yù)報和大氣動力學(xué)奠定了堅實理論基礎(chǔ),曾慶存也成為國際數(shù)值天氣預(yù)報理論的奠基人之一。較準(zhǔn)確的定量數(shù)值天氣預(yù)報能及時預(yù)測氣象災(zāi)害,對于防災(zāi)、減災(zāi)、救災(zāi),保護公民生命財產(chǎn)安全至關(guān)重要。
曾慶存:1998年大洪水那次我們是預(yù)報出來的,我們預(yù)報洪水夏天的雨量要多50%,我用方程算出來的,不是查出來的。
倡導(dǎo)推進“寰”的建設(shè) 盼早日為“地球做CT”
2018年,我國首個專用地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置——“寰”在北京市懷柔科學(xué)城破土動工、計劃2022年完成。這個被形象地稱為“可以為地球做CT” 的大科學(xué)裝置, 是曾慶存目前最關(guān)心的。現(xiàn)在,他的身份是地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置工程的倡導(dǎo)者和推進者。
曾慶存:有句話叫“老驥伏櫪”,還有句話“窮且益堅,不墜青云之志”。不管活多大年齡,你一定要有精神,你要走下去,你研究科學(xué)要有精神和堅定的決心,一代代傳下去,真正為真理奮斗。