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