他破解了世界級氣象難題,他是“數(shù)值天氣預報理論的重要奠基人”,他發(fā)展了世界數(shù)值天氣預報和氣候預測的核心技術,他是中國科學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?shù)氐募Z食產(chǎn)量。曾慶存在北京看到了這個消息。當過農(nóng)民,挨過餓,曾慶存想如果能提前預判天氣,采取防范措施,損失肯定能夠大大減少。所以,當北大物理系安排一部分學生去學習氣象學專業(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)秀學生進入蘇聯(lián)科學院應用地球物理研究所學習。國際著名氣象學家、蘇聯(lián)科學院通訊院士基別爾是他的導師。基別爾給曾慶存選了一道世界著名難題“應用斜壓大氣動力學原始方程組做數(shù)值天氣預報的研究” 作為他的論文題目。天氣預報的方程屬于流體力學范疇,是世界上最復雜的方程組之一。
在漫長的歷史中,人類依靠經(jīng)驗來預判天氣,但由于無法對各種要素定量、定時、定點分析,準確度較差。進入現(xiàn)代社會,科學進步讓人們有了想要準確預報天氣的“野心”。20世紀50年代,客觀定量的數(shù)值天氣預報成為一個新興的學術領域。當時,各國的科學家都在求解數(shù)值天氣預報的原始方程,但多年來毫無結果。
1961年,世界上首個用原始方程直接進行實際天氣預報的方法——“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報,并一直沿用至今,奠定了當今數(shù)值天氣預報業(yè)務模式的動力框架基礎。而這個劃時代的方法,正是出自當時僅僅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)科學院副博士學位后,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)值天氣預報和氣候預測的核心技術的“標準層結扣除法”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)星氣象總體組技術負責人。當時,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理論問題,并用一年時間寫出了當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)處理和服務中心所采用,服務于實時天氣預警和短期天氣預報。
1979年曾慶存出版了《數(shù)值天氣預報的數(shù)學物理基礎》,為數(shù)值天氣預報和大氣動力學奠定了堅實理論基礎,曾慶存也成為國際數(shù)值天氣預報理論的奠基人之一。較準確的定量數(shù)值天氣預報能及時預測氣象災害,對于防災、減災、救災,保護公民生命財產(chǎn)安全至關重要。
曾慶存:1998年大洪水那次我們是預報出來的,我們預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。
倡導推進“寰”的建設 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” 的大科學裝置, 是曾慶存目前最關心的。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,你研究科學要有精神和堅定的決心,一代代傳下去,真正為真理奮斗。