春有百花秋有月，夏有涼風冬有雪。
若無閒事在心中，便是人生好時節。
一首朗朗上口的詩歌描寫了時序更替的美好。
不過，人有旦夕禍福，天有不測風雲。面對千變萬化的天氣狀況，古代的先哲給我們留下了他們的智慧結晶——民間諺語。
「日落胭脂紅，無雨必有風」
「朝霞不出門，晚霞行千裡」
「滿天亂飛雲，雨雪下不停」
……
目見風起雲湧、雲收雨散，人們觀天，積累了一定經驗，可知道一地的某些天氣變化規律，這是前科學時代的天氣預報——憑個人經驗。
時移勢易，如今我們從經驗時代邁進了數值預報時代，全國24小時晴雨預報準確率已達87％，暴雨預警準確率提高到88％，強對流預警提前量達38分鐘。
一連串枯燥的數據意味著什麼？從菲爾德氣象定律中我們或可管窺一斑：在氣象信息上每投資1元，便可以得到98元的經濟回報。
今天，一年一度的氣象日，咱們就來嘮嘮數值天氣預報的前世今生。
數值天氣預報
話說，到了上世紀，隨著氣象儀器的發明，風速、氣壓、氣溫、溼度等大氣狀態變量有了計量器，氣象學開始進入「科學時代」。
此時，無線電的成功與大量應用，使得各地的氣象觀測數據可以及時匯總到一個中心，繪成「天氣圖」，但這種天氣圖法的預報雖是建立在科學分析基礎上，在很大程度上還依賴於預報員憑經驗做出主觀判斷。
讓天氣預報準點，再準點，於是有了今日的數值天氣預報方法。
什麼是數值天氣預報？
第61屆國際氣象組織獎獲得者、中國科學院大氣物理研究所曾慶存院士這樣解釋：根據物理學原理（大氣動力學）建立描述天氣演變過程的方程組（數學模型），輸入觀測資料，用電子計算機作數值求解，預測未來天氣。
▲圖為曾慶存在講解數值天氣預報原理。
聽起來很簡單的樣子？其實不然。
1946年，世界上第一臺通用電子計算機「ENIAC」誕生。發明者之一是莫奇來博士，這位天氣預報的業餘愛好者，有多年用手搖計算機做天氣預報計算的經驗，他認為如果大額數據計算問題得以解決，將有利於天氣預報的突破。
1950年，美國一位氣象學家就使用「ENIAC」，作出了第一張24小時天氣形勢預報圖，「數值天氣預報」一詞正式使用。可惜預報準確度太低，在實際業務中不能應用，最終停止了試驗。
此後，國際上轉到對完整大氣方程的研究，找到天氣變化的主因和能供電子計算機及時計算的方法，才能有真正可實用的數值天氣預報。
幸運的是，1961年，我們最先找到了！而且，經檢驗，預報準確度＞60％，可實際使用。
「中華民族是有優秀理論思維的。儘管我國在1985年前沒有可供作數值天氣預報的大型計算機，但理論研究一直繼續。向世界貢獻了『世界首創』的嚴謹的數值天氣預報物理數學基礎理論研究成果。」曾慶存表示。
奠基人曾慶存
如今，經過半個多世紀的發展，中國數值天氣預報的準確率和時效性已經有了質的提高。目前國際上天氣預報的有效性從早期的1－3天提高到5－7天，7天的預測能力到了可進入實際業務預報的程度。
而這背後的功臣之一正是文中的主角——曾慶存。
這位國際數值天氣預報理論的奠基人之一，在深入分析天氣演變過程的理論基礎上，首創半隱式差分法，在國際上首次成功求解大氣斜壓原始方程組，能預報出描述大氣運動的各種變量，給出了世界上第一張用原始方程組的天氣預報圖。半隱式差分法和此後又創新的平方守恆法，至今仍在廣泛應用。而當今世界各國數值天氣預報都是基於斜壓原始方程組的計算。
中國科學家在這個過程中做出了奠基性和引領性貢獻！
此後，曾慶存又集中攻關研究大氣和地球流體力學的基本理論問題，以及數值天氣預報進一步發展中要解決的理論問題，並出版專著《數值天氣預報的數學物理基礎》（第一卷）。
對此，1981年日本《天氣》雜誌中，一位日本科學家給出如是評價：
該書「正面引入氣象力學的數學物理基礎，這是世界首創；為構築氣象力學的學術基礎，這樣的工作必不可少；曾的書是氣象學理論化極重要篇章」。
《自然》雜誌則盛讚數值天氣預報的發展是一場靜悄悄的革命。
而在數值天氣預報的支持下，經過社會各界共同努力，我國已經實現了多個登陸颱風的零死亡報告，極大地保護了公眾的生命財產安全。
我為地球做CT
而這只是個開始。要知道，天氣預報主要聚焦大氣圈，預報未來幾天的天氣。
而，預測未來一個月、一個季度、一年，甚至幾年、幾十年氣候的氣候預測，則關係到國民經濟建設的方方面面，如夏季洪澇、冬季霧霾、農業規劃、能源布局等，在全球變化的背景下，對氣候預測的需求更日顯重要。
但困難顯然更大：不同於天氣預報，光靠研究大氣圈遠遠不夠，氣候預測還需要了解海洋、陸面及太陽活動等的情況。
向著科學的高峰攀登，1983年，曾慶存及其團隊開始研製中國氣候系統模式和預測方法，自主研製了大氣、海洋、陸面模式，取得一系列創新性成果，並在國際上首先開創短期氣候預測系統。
老驥伏櫪志在千裡，烈士暮年壯心不已。如今已是耄耋之年的曾慶存和多位科學家一起，正在推動建立研究和預估全球氣候和生態環境變化的地球數值模擬裝置。
風雨兼程、歷經九載，在同數百位科學家共同的努力下，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。「解讀地球計劃」邁出至關重要的一步，從此，中國可以自己為地球做CT。
「這一裝置將為國家防災減災、應對氣候變化、大氣環境治理等重大問題提供科學支撐，促進我國地球系統科學整體向國際一流水平跨越。」曾慶存表示。
（經濟日報記者：沈慧 責編：雷雨田）