大師檔案： 曾慶存1935 年 5 月出生於廣東省陽江市，中國科學院大氣物理研究所研 究員、國際知名大氣科學家。1956 年畢業於北京大學物理系，1961 年在前蘇聯科學院應用地球物理研究所獲副博士學位。回國後先後在中國科學院地球物理研究所和大氣物理研究所工作，曾任大氣物理研究所所長、中國氣象學會理事長、中國工業與應用數學學會理事長。1980 年當選中國科學院學部委員（院士），1994 年當選俄羅斯科學院外籍院士，1995 年當選發展中國家科學院院士，2014 年當選美國氣象學會榮譽會員（學會最高榮譽），是全國勞動模範、 全國先進工作者、第十三和十四屆中共中央候補委員。曾慶存院士為現代大氣科學和氣象事業的兩大領域——數值天氣預報和氣象衛星遙感做出了開創性和基礎性的貢獻，為國際上推進大氣科學和地球流體力學發展成為現代先進學科做出了傑出貢獻，並密切結合國家需要，為解決我國相關氣象業務的關鍵問題 做出了卓著功績。榮獲 2019 年度「國家最高科學技術獎」。
少年立志 才華初顯
曾慶存出生於一個貧困的農民家庭。他曾在《和淚而書的敬懷篇》 一文中提到自己的幼時生活：「小時候家貧如洗，拍壁無塵。雙親率領他們的孩子們力耕壠畝，只能過 著朝望晚米的生活。深夜勞動歸來，皓月當空，在門前擺開小桌，一家人喝著月照有影的稀粥——這就是美好的晚餐了。」
雖然家境貧寒，但曾父曾母對子女的教育卻是格外重視。曾氏祖輩歷代皆以種田為生，鮮有讀書人。 曾慶存的父親曾明耀在幼時曾讀過3年私塾，卻因其父早逝而不得不過早地承擔起養活全家、照料幼弟幼妹的任務。讀書是曾父的未竟之志，一生對知識的崇敬和渴求深 深影響著他的教育理念和教育方式。有一次曾父在挑肥途中遇見小學校長，校長問：「家中有幾個孩子？都多大年紀？」在得知曾父家中有適齡讀書的孩子後，校長對曾父說一定要讓孩子讀書，曾父隨即毫不遲疑將哥哥曾慶豐送入小學。由於曾父曾母每日在田間勞作，年幼的曾慶存在家中無人照顧，哥哥便帶著他一起上學堂聽課。曾慶存就這樣以非正規的身份開始了學生時代，日日往返于田野學堂。
一邊勞動、一邊讀書、打著赤腳、衣衫襤褸的兄弟對來之不易的讀書機會倍加珍惜，成績一直名列 前茅。小學沒畢業，曾慶存弟兄便參加了百裡挑一的「跳考」，直接進入初中讀書。上了中學後，兄弟 倆又因成績優異先後獲得了學校 16 個公費讀書名額中的2個。
新中國成立後的1952年，國家經濟開始全面恢復，政府重視和擴大高校招生，曾慶存響應國家號召報考了北京大學物理系，被順利錄取。 新中國成立之初，無論是抗美 援朝，還是國內的國民經濟建設， 我國都急需氣象科學人才。在鄉村長大的曾慶存對農業生產和人民生 活受天氣和氣候的重大影響有深切 的感受。所以物理系安排一部分學 生學氣象學專業，曾慶存就服從並 很快適應了。
氣象學深深地吸引著這個年輕人。「我印象很深的一件事，1954 年的一場晚霜把河南 40% 的小麥凍死了，嚴重影響了當地的糧食產量。 如果能提前預判天氣，做好防範， 肯定能減不少損失。」曾慶存說自己經歷過飢餓，深有體會。在北京大學求學期間，曾慶存延續著幼時刻苦學習的勁頭，在校埋頭苦讀。
20世紀50年代的氣象科學還處於描述性和半理論半經驗階段，國際上的天氣預報剛從經驗性向客觀定量化起步。即將畢業的曾慶存到中央氣象臺實習時，看到氣象預報員們廢 寢忘食地守候在天氣圖旁進行分析判斷和發布天氣預報。但由於缺少精確的計算，做天氣預報往往只能是定性分析判斷和憑經驗做預報，心裡沒有把握。曾慶存看在眼裡，記在心上，下決心要研究客觀定量的數值天氣預報，提高天氣預報的準確性，增加人們戰勝自然災害的能力。
1956 年，即將大學畢業的曾慶存提交了入黨申請書。他說：「我入黨的初心非常簡單，響應黨中央向科學進軍的號召，為祖國建設貢獻力量。我決心把一切獻給黨、獻 給祖國和人民。」適逢國家大規模經濟建設正在開始進行，派遣學生去蘇聯留學是當時國家科技事業發展的重要措施。
1957年底至1961年初，曾慶存通過國家考試被選拔派遣至蘇聯科學院應用地球物理研究所作研究生，師從國際知名氣象學家蘇聯科學院通訊院士基別爾。蘇聯的研究生培養制度十分正規嚴格，曾慶存不僅在規定必須完成 的課程上達到了全優，還選擇了 其他課程，常常坐地鐵到莫斯科大學去聽數學課，去別的研究所聽講座和學術報告，這些都為他 以新的視野進入氣象學研究打下了堅實的基礎。
由於紮實的數學物理功底，他的導師基別爾為他選擇了一道理論分析十分困難、計算起來極其複雜、時人不大敢問津的世界著名難題作為他的論文題目，即應用斜壓大氣動力學原始方程組做數值天氣預報的研究。「他把這個題目給我 時，所有的師兄都反對， 認為我不一定研究得出來，可能拿不到學位。 導師信任我，還是讓我選擇了這個題目。」曾慶存說。
那也許是25歲的曾慶存遇到過的極大挑戰。當時世界上雖已嘗試用動力學方法作天氣 形勢短期預報，但都做了很嚴重的簡化，結果 不能達到實用要求。因此，亟須在原始方程研究方面取得突破，使數值預報能夠在天氣預報業務中得到 應用。這個問題那時在世界範圍內還尚未被解決。當時，基別爾也在 研究原始方程，但他的研究開展了 一半，碰到很大困難，尚未完成。 就計算方面來說，原始方程需要計 算的大氣物理變量很多，例如溫度、 氣壓、溼度、風向、風速等；又包含有渦旋和各種波動的運動過程， 這在當時的計算條件下，要想「追上天氣變化的速度」將其計算出來， 實現真正的「預報」，幾乎是不可能的。
曾慶存苦讀冥思，反覆試驗，幾經失敗，終於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，一試成功，最後只用了很少的計算機機時就把論文做完了。 他提出的方法叫「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，隨即用於實際天氣預報業務，至今仍在沿用。應用原始方程是一個劃時代的進步，當今數值天氣預報業務都基於原始方程。
留學蘇聯對曾慶存的科研道路有著深遠的影響。通過三年半的學習，他打下了深厚的理論功底，也養成了嚴密的科學邏輯思維。此外， 蘇聯科學的傳統和導師基別爾的既 嚴謹又創新的工作作風，也一直影響著他此後的研究工作。
攻難克艱 成就卓著
1961 年，曾慶存在蘇聯科學院獲副博士學位後立即回國，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。」踏上祖國土地的那一刻，年僅 26 歲的曾慶存就 向朝思暮念的祖國表明心跡，絕不 辜負國家的培養，一定要在氣象科 學領域踏上世界最高峰。他被分配到中國科學院地球物理和氣象研究 所氣象研究室工作。在強烈使命感的趨使下，他開始了科學報國、求實奉獻、勇攀高峰、服務社會的科研生涯，並取得了一個個重要科技成果。
力學的數學物理系統理論創立數值天氣預報與地球流體
曾慶存畢業回國後，苦於當時沒有電子計算機條件，於是便集中注意力研究大氣和地球流體力學以及數值天氣預報中的基礎理論問題，這在當時看來是十分抽象和「脫離實際」的，但後來證明這對數值預報進一步的發展是十分必要和極為重要的。他創立的數值天氣預報與地球流體力學的數學物理系統理論主要包含：建立了完整的地轉適應過程理論、地轉適應過程與大尺度大氣運動演變過程的弱非線性相互作用及準可分性理論(1961-1963)，闡明了天氣系統演變的大氣動力學和熱力學的本質特性。該理論已成經典並載於教科書中，其專著《數值天氣預報的數學物理基礎》(1979)開創了大氣和地球流體力學的物理數學系統理論，將氣象問題、動力學理論和數學方法有機地結合起來，充實了數值天氣預報的數學物理理論基礎，獲得了國內外學者的高度評價。該開創性工作還影響到數學界，吸引了國內外一大批數學家參與到對地球流體力學偏微分方程問題進行研究。發展了「波包動力學」（1983）、「非標準模方法」和運動穩定性理論研究，在國際上被廣泛應用於大氣和大洋環流以及天氣—氣候動力診斷分析研究中。如歐洲中期天氣預報中心的「集合預報」業務的核心方法之一「奇異向量」，其結構正是曾慶存1983年的「波包動力學」理論所揭示的。
數值天氣和氣候預測模式的研製與計算地球流體力學開創性研究
他首創了求解大氣運動原始方程組的「半隱式差分法」，隨後還發展了可使大氣和地球流體力學方程數值解法在理論上嚴謹，又可作大規模長時效高性能計算的數值方 法，如「標準層結扣除法」和「平方守恆格式」等，這些方法至今仍是世界數值天氣預報和氣候預測的核心技術。將數值天氣預報延伸至氣候變化模擬和預測。1983年起，他和團隊自主研製了大氣環流、大洋環流、陸表過程以及氣候系統和地球系統諸模式，參與了IPCC全球氣候變化科學評估，也同時用於我國短期氣候預測業務與氣候和環境變化的數值模擬研究。他是國際知名的氣候模式專家，應邀撰寫了IPCC第一次科學評估報告氣候模式專章，是該專章的3個主要作者之一。
建立大氣遙感系統理論發展定量信息提取方法
國家決定研製自己的氣象衛星，1970年曾慶存服從國家需要離開原來的研究工作，被中國人民解放軍總參謀部緊急調任作為衛星氣象總體組的技術負責人，期間既要領導該組搞氣象衛星遙感總體設計規劃等研究，又要探討氣象遙感的基本問題（當時國際上尚處於初始階段，溫溼等定量遙感不清楚）。他克服重重困難，終於解決了衛星大氣紅外遙感的基礎理論問題，並利用一年時間寫出了《大氣紅外遙感（測）原理》一書，於1974年出版。該書是當時國際上第一本系統講述衛星遙感定量理論的專著，雖以紅外和微波頻譜法為主，也涵蓋了角掃描法、光散射法、掩星法等，將各種輻射傳輸方程統一作為「遙感方程」處理。特別是提出的「最佳信息層」等概念和方法，正確解決遙感水汽通道的選取方法，是如今監測暴雨、颱風等及災害性天氣的極重要手段。此外，他提出求解「遙感方程」的有效反演算法，該算法當前已成為世界各主要衛星數據處理和服務中心的主要算法，得到了廣泛應用。
開創跨季度氣候動力學預測研究和氣象災害監測預報與防災調度方法研究
為進一步服務國民經濟，面向國家需求，曾慶存於20世紀80年代起就致力於研究跨季度氣候數值預測以及集衛星遙感、數值預測和超算於一體的氣象災害防控研究。
採用自研的氣候系統模式在世界上率先作出跨季度氣候距平的動力學預測，並在1994年建立世界第一個實際應用的短期氣候預報系統。系統地研究了東亞沙塵暴天氣的監測和預測，並應用於我國相應的業務系統。此後，還將遙感、數值預報和超算緊密聯繫，大大提高了氣象災害如颱風等的預報預警時效和防控效果，保衛人民的生命財產安全和經濟建設的順利進行。在我國和東亞地區，災害性天氣和氣候大多與季風密切相關。1992年起，給出「季風」「季風區」「季風指數」和「季風爆發」的客觀嚴格的統一數學表達和動力學特徵，揭示出季風的本質、成因、時空結構和變異，均已在實際工作中得到廣泛應用。
提出人工調控自然環境的理論方法
曾慶存在1991年創立了自然環境自控和人工調控的新理論——自然控制論，他提出通過合理的人類活動減少對大氣和環境的破壞是人類社會可持續發展和大氣科學研究的新內涵。自然控制論已成功應用於大氣汙染和核生化汙染風險防控等方面。
同時，曾慶存還在氣象科學其他方面也做出了重要貢獻，贏得了科技界的肯定和敬重。他先後獲得全國科技大會獎2項，國家自然科學二等獎2項，何梁何利科學技術進步獎，中國科學院自然科學一等獎5項和傑出科技成就獎1項；2014年被美國氣象學會授予最高榮譽——榮譽會員，2016年被聯合國世界氣象組織（WMO）授予最高獎——國際氣象組織獎（IMOPrize）。
學科建設 成就斐然
曾慶存不僅是一位優秀的科學家、科學帶頭人，還是一位傑出的科研工作領導者和組織者。1984年，49歲的曾慶存便挑起了中國科學院大氣物理研究所所長的大梁。由於種種原因，20世紀80年代初期的大氣所曾經有過一段很艱難的時間，加上當時處於體制改革所帶來的劇烈變化，大氣所人心渙散。此外，由於我國基礎研究當時正處於極其困窘的境地。大氣所缺少必要的科研經費、工作和生活條件的保證。沒有科研大樓、實驗室的建築也極其簡陋，研究室桌子就像小學教室一樣擁擠，研究生沒有自習室、資料無錢買、設備無錢更新，生活條件就更不必說了。剛剛從老一輩科學家手中接過接力棒的曾慶存面臨著帶領全所向前發展的緊迫問題。
1984年11月，剛剛上任數月的曾慶存就遵照中央關於中國科學院要「大力加強應用研究，積極而又有選擇地參加發展工作，繼續重視基礎研究」的指示，提交了大氣所「辦所方針和改革設想」，提出長遠目標是把大氣所辦成「一個社會主義的現代化的研究所」，成為「我國的一個高水平的大氣科學研究中心，對國內外開放，在世界大氣科學發展中做出貢獻」。
曾慶存有遠見的規劃，也不忘鼓勵全所找準自己的定位，提出「大氣所是中國科學院的研究所，是國家隊，應該高風格、高水平，敢於解決難題；還應看得更長遠，預做準備」，鼓勵全所上下為了國家和民族的利益團結協作起來。在他的帶領下，大氣所上下一心，順應改革形勢以及世界大氣科學的發展趨勢，進入了蓬勃的改革發展時代，經歷了科技體制的重大變革。
在擔任所長的9年間，曾慶存身體力行，歷盡艱難。終於爭取到在中國科學院建設的國家重點實驗室中有兩個大氣科學方面的，即大氣物理研究所建成了「大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室」和「大氣邊界層物理和大氣化學國家重點實驗室」。
1987年，當曾慶存得知第三世界科學院有意要在中國合辦研究機構時，立即通過當時兼任第三世界科學院副院長的中國科學院院長盧嘉錫向第三世界科學院申請辦「國際氣候與環境科學中心」，幾經周折也終於辦成了，1991年成立，現已成為「中國科學院（CAS）-發展中國家科學院（TWAS）優秀中心」和「南方科技促進可持續發展委員會優秀科學中心」，該中心正式接收外國博士生。後又以此為基礎，成立了CAS-TWAS-WMO國際氣候論壇，已成為CAS與TWAS有關氣候變化研究的品牌論壇。這兩者成為我國大氣科學的國際交流合作和為發展中國家培養科研人才的重要平臺。
在曾慶存的辛勤帶領下，大氣所到達了一個新的輝煌的高度，他開創和領導的「大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室」「大氣邊界層物理和大氣化學國家重點實驗室」和「國際氣候與環境科學中心」短短幾年便在國際上頗有名氣，成為我國大氣科學基礎研究的中堅力量。
不忘師恩 培育後學
已在科學界赫赫有名的曾慶存，卻從未忘記來路。曾慶存對於曾經教導過、幫助過他的老師們或前輩們，總是懷抱著一顆感激和崇敬的心。謙虛低調的曾慶存談及今日成就時，將功勞歸於他人。「我慶幸有好的雙親和家庭親人，讀書時代有眾多好的老師和同學，在工作中有眾多好的領導、同志、同事、朋友、學生，所有這些保證了我總算還做出了一些有益的工作。」
在離開中學母校陽江一中的50年後，2002年，曾慶存撰寫了一篇文章《憶師友》，懷念恩師葉觀曦老師和馮思偉老師。他感念葉老師啟發鼓勵自己進步，教導自己要愛國家、要關心政治，感激馮老師嚴密的學者思維給了自己非常重要的啟蒙。這一份母校的師恩，被曾慶存珍藏了50年。
對於大學和研究生時代的老師，曾慶存說：「對我影響較大的是趙九章先生、謝義炳先生、葉篤正先生和基別爾老師，他們為人類為真理搞科學的精神、嚴肅認真的治學方法和實事求是的態度。」對引領他走上大氣科學道路的謝義炳院士，曾慶存更有著一份特殊的感情。他說：「讓我印象最深的是謝先生的愛國情懷、科學情懷和培養學生薪火相傳的情懷。他教育我們說，應該多為國家想，多考慮氣象預報業務工作。他愛生如子，大學畢業時，我因家貧極想工作以孝敬雙親，恩師得知後按期給我家寄錢，消除我後顧之憂，讓我安心去蘇聯讀書。我非常感謝謝先生，我希望這樣的精神能薪火相傳。」這句感謝絕不是一句空話，而是一句被曾慶存踐行一生的承諾。
如今，曾慶存已桃李滿天下。他言傳身教、誨人不倦，為我國氣象事業培養了一批又一批優秀研究生和青年學者，這些人中的大部分已經成為國家大氣科學研究和業務領域的骨幹和頂尖人才，其中包括3位中國科學院院士、2位中國人民解放軍少將、1位中國氣象局副局長和不少的學科帶頭人。曾慶存還為發展中國家培養了多位留學生，其中古拉姆拉索爾為中國科學院培養的首位外籍博士，回國後任巴基斯坦國家氣象局局長。
曾慶存對晚輩和學生嚴格要求但不苛刻，實事求是，因材施教。他對一些科研素質優異卻不能繼續科研道路的學生十分痛心，對於家裡有困難的學生他會自掏腰包幫助他們。直到現在，曾慶存還在親自帶年輕人和學生，希望再為中國氣象事業培養一些棟梁，為學科交叉建設橋梁，他現在的一個博士後說：「我們這些學生可不是掛名的，曾老師是真的在帶我們，和我們一起提出問題、解決問題。曾老師特別注重學生的數理基礎，特別注意多學科的交叉融合。」曾慶存帶過的研究生和博士後中，除了來自大氣科學專業背景外，還有來自基礎數學、應用數學、物理學、力學、海洋科學以及控制論和環境科學等領域的。
曾先生雖然自身低調謙虛，但在科學上卻是高標準嚴要求。他的治學態度十分嚴謹，特別是對於學生的論文從來容不得半點馬虎。他時常教導學生要甘坐「冷板凳」，要有「十年磨一劍」的精神。學生的論文經過曾慶存的修改，一般都會密密麻麻布滿他親筆修改的意見，甚至還有加頁的情況。在他的指導下，學生們完成和發表的論文往往都是經得起時間考驗的「精品」。曾慶存一個學生在科學出版社2001年出版的《在鮮紅的黨旗下》一書中寫道：「曾先生之所以受人敬仰，一是因為他崇高的人格魅力。曾先生從不計較個人名利，把科學報效祖國作為自己終生的奮鬥目標和一貫的做人最高準則。二是他高深的學問、廣博的學識和科研上敏銳的洞察力。三是嚴謹的治學態度。」
曾慶存在2005年發表於《氣候與環境研究》的《帝舜（南風）歌考》一文中所作的一首結尾詩，充分反映了他愛祖國、愛科學和對青年科技工作者的勉勵和期望：「季風時兮民康物阜，中華文化兮燦爛婀娜。繼往開來兮中華學子，發揚我炎黃德智兮，永據科技之先河！」為了我國氣象科技事業的發展，目前他依然奮戰在科研第一線，一直領導和親自參與研製我國具有自主智慧財產權的地球系統模式，是相關重大或重點項目的負責人或總顧問。2011年，中國科學院向國家提出以研製我國地球系統模式為首要任務並帶動地球科學數值模擬研究的「大科學裝置」，2016年獲國家批准，曾慶存是該項目的創導者和科學總指導。此外，曾慶存在氣象災害的監測、預測和防控調度實用研究，非經典大氣湍流理論和陣風機理研究中取得了重要貢獻，並應用於生產實踐中。已過耄耋之年的他，仍不忘初心，在探索氣象的奧秘中奮力前行。
撰稿：中國科學院大氣物理研究所
（轉自《中國高新科技》雜誌2020年第3期）