國家最高科技獎獲得者曾慶存:中國數值天氣預報業務開創者

2020-12-21 新京報

  曾慶存

  出生年月:1935年5月

  出生地:廣東省陽江市

  主要成就:曾慶存是國際數值天氣預報奠基人之一,為現代大氣科學和氣象事業的兩大標誌——數值天氣預報和氣象衛星遙感做出了開創性貢獻。

  天氣影響人們日常活動,氣象預報是災害預警的重要手段。隨著科技發展,人們獲取天氣信息越來越便利,天氣預報的準確性也越來越高。我國氣象事業的發展離不開一個名字——曾慶存,他是中國數值天氣預報業務的開創者,帶領中國氣象學科發展位於世界前列。

  被國家派往國外學習氣象專業

  1935年5月,曾慶存出生在廣東陽江。儘管家境貧寒,但他的父親很早就把他送到學堂讀書。「沒有油燈,父親打著火把讓孩子寫作業」的場景深深印在他的記憶裡。受父親的影響,曾慶存從小就能吃苦、有毅力。1952年,曾慶存考入北京大學物理系氣象專業,開啟了他的氣象科研人生。

  上世紀50年代,我國氣象站的發展初具規模,建成了具有一定密度的氣象臺站網,同時製作天氣預報為公眾服務,但氣象科學還相對落後。面對國內人才缺乏的情況,國家派一批人才去蘇聯學習氣象專業。成績優異的曾慶存就是其中之一,他師從氣象學大師基別爾。

  氣象學科的學習需要大量運算,然而到了蘇聯曾慶存發現,他在國內學習的數學和物理知識遠遠不夠。為了彌補不足,他廢寢忘食「啃」書本惡補基礎。經過鍥而不捨的「追趕」,他在數學、氣象動力學、大氣物理等方面取得了「飛躍式」的進步。

  求解出數值天氣預報原始方程

  當時國際上並沒有真正的數值天氣預報。數值天氣預報是在一定條件下,把大氣中所有複雜的數據,通過大型計算機,用研究出的可計算的方程模型做數值計算,預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象的方法。其中最難的就是方程的構成和算法,當時,各國科學家都在求解數值天氣預報的原始方程。

  在導師的指導和要求下,曾慶存開始投入到應用原始方程的理論研究。當時計算機精確度較低,這也加大了曾慶存的研究難度。

  經過近兩年的研究和運算,1961年,曾慶存提出了 「半隱式差分」方案,給出了世界上第一張用原始方程做預報的數值天氣預報圖,這項成果立即在莫斯科世界氣象中心應用,預報準確率前所未有地提升到了61%。此方法至今仍在氣象預報中廣泛應用。

  回國後投身氣象衛星研究領域

  求解成功的曾慶存立刻回國,投入我國氣象科學的研究中。「我的父母和國家讓我讀了20年書,我要為國家服務,攀上科學技術的高峰。」他說。經過曾慶存及其團隊的長期努力,上世紀90年代中期,我國數值天氣預報也達到發達國家水準。

  曾慶存也是我國最早從事氣象遙感衛星研究的科學家之一。1970年開始,曾慶存被調入氣象衛星研究部門從事氣象衛星的研究工作。「氣象衛星是監測災害的重要手段,以前我根本沒做過相關研究,世界上(的相關研究)也剛開始。」曾慶存說,當時遙感的理論尚不清楚,研究上非常艱苦,「但是國家有需要,我們廢寢忘食也要把它搞出來。」

  1974年,他發表了《大氣紅外遙測原理》,為利用衛星進行氣象監測打下理論基礎。在曾慶存研究理論基礎的指導下,1988年,我國第一顆氣象衛星風雲一號發射成功,並在第一時間發回了清晰的遙感圖像。「自從有了氣象衛星監測,中國登陸的颱風和發生的沙塵暴,一個都沒漏掉。」

  推動建立「給地球做CT」的大科學裝置

  60年來,曾慶存一直和氣象打交道。同時,他在大氣科學、地球流體力學、衛星遙感、氣候與環境科學、自然控制論等領域取得了突出成就。

  2007年,在曾慶存的倡議下,我國開始研製自己的「地球系統數值模擬裝置」。這一被形象稱為「可以給地球做CT」的大科學裝置,2018年在北京市懷柔科學城破土動工,計劃2022年建成。

  曾慶存說,地球系統模擬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,並推動地球系統科學不同學科之間的學科交叉和融合。

  2016年,曾慶存獲得了享有「氣象諾貝爾獎」之稱的「第61屆國際氣象組織獎」。

  新京報記者 張璐

相關焦點

  • 國家最高科學技術獎|曾慶存:摘得全球氣象界最高榮譽 讓天氣預報...
    他堅守我國氣象領域研究60餘年,是世界氣象科學領域最早應用原始方程進行數值天氣預報的研究者之一,也是我國最早從事氣象遙感衛星研究的科學家之一。圖說:2019年度國家最高科學技術獎獲得者曾慶存 新華社記者 金立旺 攝每天出門前,你有看天氣預報的習慣嗎?你有沒有想過,這些預報是如何產生的呢?
  • 致敬國家最高科技獎獲得者
    一輩子,他把「國家需要」掛在嘴邊、放在心上。1月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臺。讓天氣預報越來越準點開手機,隨時查看幾天後的天氣,如此便利精準的科技,離不開曾慶存創造的算法。古人看雲識天。
  • 曾慶存:60年前提出的天氣預報算法沿用至今
    原標題:國家最高科學技術獎得主曾慶存:60年前提出的天氣預報算法沿用至今圖片來源:新華網作為中國數值天氣預報業務的開創者2020年1月10日上午,2019年度國家科學技術獎勵大會隆重召開。中國第一代核潛艇總設計師黃旭華院士、中國科學院大氣物理研究所研究員曾慶存院士,獲2019年度國家最高科學技術獎。
  • 天氣預報離不開他的算法,曾慶存走出一條中國式科研道路
    1月10日上午,2019年度國家科學技術獎勵大會隆重召開。中國第一代核潛艇總設計師黃旭華院士、中國科學院大氣物理研究所研究員曾慶存院士,獲2019年度國家最高科學技術獎。國家最高科學技術獎是中國科技界最高獎項,每年獲獎者不超過兩名,由國家主席籤署並親自為獲獎者頒獎。獎項自1999年設立、2000年首次評選頒獎以來,截至目前,已有33位傑出科學工作者獲此殊榮。
  • 這位最高科技獎得主被稱「天氣預報」之父 不靠電腦搞科研震驚前...
    曾慶存提出的正是著名的「半隱式差分法」。這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,奠定了當今數值天氣預報業務模式的動力框架基礎。
  • 經點科學丨天氣預報越來越準了!你猜是為啥?
    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。
  • 曾慶存:勇攀氣象科學之巔,他讓天氣預報越來越精準
    原標題:曾慶存:勇攀氣象科學之巔,他讓天氣預報越來越精準 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準 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。
  • 天氣預報越來越精準 這位「鞋兒破帽兒破」的老人是功臣
    一輩子,他把「國家需要」掛在嘴邊、放在心上。今年初,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臺。1月10日,國家主席習近平向獲得2019年度國家最高科學技術獎的中國科學院大氣物理研究所曾慶存院士頒獎。
  • 世界氣象日:院士暢談數值天氣預報演變史
    為提升公眾對於氣象科學的認識,第61屆國際氣象組織(IMO)獎獲得者、中國科學院大氣物理研究所曾慶存院士給200餘名「科學求真營」的師生做科普報告「大氣科學的前身、現代與未來」,講述天氣預報的發展歷史與未來。
  • 美國與歐洲數值天氣預報比較及對中國的啟示
    歐洲中期數值天氣預報中心(ECMWF)於1975年11月4日正式成立,1979年8月1日開始正式發布中期數值天氣預報。  魯德近20年來曾有機會先後在ECMWF和美國海洋大氣局(NOAA)工作過,也對雙方的情況進行過較細緻的對比,並向美國科技政策辦公室遞交過專題報告,給出了建議。細讀魯德的文章,所談到的美國數值天氣預報模式發展中存在的弱點,算不上新奇,也都是在中國常遇到的問題,只是魯德在分析時更具有針對性,將美國與歐洲的做法進行了對照分析,將問題揭示得簡明、清晰,令人信服。
  • 天氣預報準確率能到80%?真的!
    1961年,曾慶存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,畫出了世界上第一張用原始方程組的天氣預報圖。我國科學家創造的半隱式差分法和此後又創新的平方守恆法,至今仍在國際上廣泛應用。
  • 中國大氣物理學界的院士們齊聚一堂 為了紀念這位開拓者
    顧震潮,著名的氣象學家與大氣科學家,我國數值預報、雲霧物理、人工影響天氣等諸多學科的開拓者。留學瑞典期間(中)此後,顧震潮應國家急需,從無到有建立起新中國的氣象預報事業,出色完成國防建設所需要的天氣預報業務,在「兩彈一星」研製工作中,在氣象保障方面發揮了重要作用。後來,他又為解決國內乾旱缺水問題,白手起家,開拓人工降雨和雲霧物理研究工作,開創了我國的大氣物理學研究。
  • 中國氣象局規範數值預報業務準入等工作
    近日,中國氣象局印發數值預報系統業務準入和版本升級管理辦法,推動建立完善數值預報系統準入和版本升級的技術文檔管理及版本管理制度,促進數值預報業務有序發展。辦法適用於天氣、氣候數值預報業務準入和版本升級的管理等工作。
  • 天氣預報為何越來越準了?院士帶你了解背後的故事
    1961年,曾慶存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,畫出了世界上第一張用原始方程組的天氣預報圖。  我國科學家創造的半隱式差分法和此後又創新的平方守恆法,至今仍在國際上廣泛應用。
  • ...領航氣象事業步入「芯」時代——記中國氣象局數值預報中心十周年
    中國日報4月30日電(記者 李弘揚)2010年4月28日,中國氣象局數值預報中心成立,吹響了堅定我國數值預報自主研發的前進號角。數值預報,作為氣象業務的核心科技,不僅關係我國氣象事業發展,更是保障國計民生和國防安全的國家核心科技的重要組成部分,與生命安全、生產發展、生活富裕、生態良好等各個方面息息相關。
  • 十年磨一劍,我國建立自主技術的數值氣象預報業務體系
    來源:【澎湃新聞】在中國氣象局數值預報中心副主任龔建東的工作生涯裡有兩個時刻最令他振奮——其一發生在2018年7月,帶有四維變分同化系統的GRAPES全球預報系統實現業務運行,中國成為繼歐洲中期天氣預報中心以及法國、英國、加拿大、日本之後,自主建立了氣象資料四維變分同化業務系統的國家。
  • 數值預報:有效提高數值天氣預報模式精度
    中國氣象報記者盧健    GRAPES未來20年的發展規劃將著重於「風雲」衛星資料同化。    根據GRAPES的2020年至2040年發展計劃,全球同化預報系統模式水平解析度將高於5千米(歐洲中期天氣預報中心2025年目標是5千米),模式頂層將達到80千米或更高;區域水平解析度將高於1千米(2016年英國氣象局水平解析度達到1.5千米)。    要實現這一目標,數值預報模式所需要的觀測信息要同步發展。
  • 會「算」天氣 這位老人讓「天有可測風雲」成為現實
    他破解了世界級氣象難題,他是「數值天氣預報理論的重要奠基人」,他發展了世界數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。20世紀50年代,客觀定量的數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。
  • 華南區域暨粵港澳數值天氣預報技術交流會在穗召開
    中國氣象報通訊員王洪 黃燕燕 記者楊群娜報導 9月1日,中國氣象局廣東省區域數值天氣預報重點實驗室在廣州組織召開了2015年度華南區域暨粵港澳數值天氣預報技術交流會。