诵读科学经典 弘扬科学精神——曾庆存:气象万千映丹心

大家好,我是来自中国科学院空天信息创新研究院八部第一党支部的许殊。今天,我想和大家分享的文章是《曾庆存:气象万千映丹心》,节选自《科技日报》。

曾庆存,中国科学院大气物理研究所研究员,中国科学院院士,国际著名大气科学家。曾院士为数值天气预报和气象卫星遥感作出了开创性和基础性的贡献,为国际上推进大气科学和地球流体力学发展成为现代先进学科作出了关键性贡献。

采访那天,北京的最低气温是零下12摄氏度。朋友亲人间相互叮嘱:多穿点。看天气预报已成为每天生活必须,却很少有人知道天气之所以能精准预报,中国科学院大气物理研究所曾庆存院士功不可没。

迎难而上 留学期间破解世界难题

燕子低飞天将雨、初一落初二散,初三落月半……中国人对气象的认知,可以追溯到几千年前。但气象作为一门科学在新中国发展壮大起来,不过短短几十年。

时间闪回到1957年。

那一年,新中国已建成1647个气象台站,形成具有一定密度的气象台站网,开始为公众服务。但同时,国内学科人才严重缺失的问题亟待解决。

国家选派一批人到苏联学习气象专业。22岁的曾庆存名列其中。在苏联,他师从国际著名气象学家、苏联科学院通讯院士基别尔。

初到苏联的曾庆存就被狠狠打击。

“跟别人比起来,我的数学和物理学基础差远了。”他日后回忆。

轻言放弃不是曾庆存的性格。

他迎难而上——坐地铁去莫斯科大学听数学课,恶补基础,去所有能去的研究所听讲座和学术报告。“真是难啊!一页书琢磨了很多天,硬着头皮‘啃’下来。”他回忆。

一年半后,他才以扎实的数学物理功底引起了基别尔的注意。

这位大牛导师以一种特别的方式褒奖了优秀学生——给他出了一道世界难题,即用原始方程做短期天气预报。初出茅庐的曾庆存不知道,他即将取得世界数值天气预报史上里程碑式的成果。

数值天气预报很新,很难。其中最难的,就是原始方程的算法。因为大气运动非线性强、具有多尺度特征,且需要计算的物理变量和自由度巨大,如变量包括温度、气压、湿度、风向、风速等。

1950年,美国首次求解一个简单方程,但结果达不到实用的要求,研究原始方程做数值天气预报不可避免。当时,各国科学家都在攻克这一难题。

基别尔也在研究原始方程,但他的研究碰到很大困难。他把这难题交给了曾庆存。

面对挑战的曾庆存却很兴奋。

总结老师过去的工作,没日没夜的计算,曾庆存苦读冥思,反复试验,终于,从分析大气运动规律的本质入手,想出了用不同的计算方法分别计算不同过程的方法,一试成功,最后只用了很少的计算机机时便把论文做完。

他提出的,正是著名的“半隐式差分法”。这是世界上首个用原始方程直接进行实际天气预报的方法,随即用于实际天气预报业务,至今仍在沿用。应用原始方程是一个划时代的进步,奠定了当今数值天气预报业务模式的动力框架基础。

自此,曾庆存开始了“攀上珠峰踏北边”的攀登科研高峰之旅。

赤子情深 为国所需屡改研究方向

曾庆存的心中,除了知识,更有祖国。

回顾科研历程,曾庆存也有遗憾。与他关系较为亲近的学生胡非对此深有感触。“老师是个求知欲特别强的人,他更喜欢搞基础研究,但由于国家需要,他花了大量时间做应用研究。”

曾庆存也曾坦陈,由于研究队伍尚不够强大、人手不足,不少研究工作结果至今来不及系统总结、整理出版。

虽有遗憾,却不后悔。他在多个场合跟年轻人分享,“人民的需要,国家的需要,确实是推动我深入研究的很大动力”。

很多同期的科学大家都是这样,特殊的时代背景造就了他们深厚的家国情怀。亲历过新中国从积贫积弱到逐渐强大,为国为民成为兴趣之外驱动他们勇攀科学高峰的另一重要驱动力。

对于出身贫穷,受过旁人许多照拂的曾庆存来说,这种情怀更甚。

曾梦想当个乡村教师赚钱补贴家用的曾庆存,不止一次感叹:“没有党、没有新中国,我哪能上大学!当时就一个念头,国家需要我做什么,我就做什么。”

因为国家需要,在北京大学读物理系的曾庆存响应号召转到气象系;因为国家需要,在莫斯科世界气象中心即将应用他的方法做天气预报业务时,他没有留下来感受荣誉,而是第一时间学成回国。

因为国家需要,1970年,曾庆存被急调参加我国气象卫星工程。作为科学指导,他暂时放下此前的研究,投入到完全陌生的卫星工程和空间遥感问题的研究中。

“当时国际上也都不知道怎么搞,都很糊涂。”曾庆存回忆,他只能从最基本的理论学起,“我搞懂了,再来教其他人。”

最终,结合气象卫星遥感中的一些实际和理论问题,曾庆存出版了《大气红外遥测原理》。这是国际上第一本系统讲述卫星大气红外遥感定量理论的专著,澄清了国际上一些模糊和错误观念,也为中国和世界气象卫星遥感和资料应用提供理论依据。

习近平总书记曾说过,“具有强烈的爱国情怀,是对我国科技人员第一位的要求”。从曾院士的事迹中,我们能深深感受到他对国家深沉的爱以及由爱而生的奋斗与担当。作为科技工作者,我们要努力学习、继承老一辈科学家艰苦奋斗、团结奋进、勇攀高峰的精神,更要自觉牢固树立创新科技、服务国家、造福人民的思想,把科技成果应用在实现国家现代化的伟大事业中,把人生理想融入为实现中华民族伟大复兴的中国梦的奋斗中!

(朗诵文摘编自《曾庆存:气象万千映丹心》,原文作者:操秀英,朗诵人:许殊)