曾慶存：“詩(shī)人院士”的氣象生涯

一明

2020年對(duì)于曾慶存院士來說是一個(gè)好的開端。

“在今天的科技界盛會(huì)上，習(xí)近平總書記親自頒獎(jiǎng)，我感到無上的光榮，心情十分激動(dòng)。”1月10日，素有“詩(shī)人院士”之稱的曾慶存，因?yàn)樵谥袊?guó)天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域的突出表現(xiàn)，獲得2019年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。習(xí)近平總書記向這位中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所院士頒發(fā)了獎(jiǎng)?wù)隆⒆C書，同他熱情握手表示祝賀，并請(qǐng)他到主席臺(tái)就座。

“喜見國(guó)家強(qiáng)盛日，青燈伏案夜安心。”曾慶存院士寫了句詩(shī)表達(dá)他激動(dòng)的心情。他在接受本刊記者采訪時(shí)表示，他非常感激黨和國(guó)家的培養(yǎng)、感激共同奮斗的同志們的支持，特別感謝氣象、數(shù)理、計(jì)算技術(shù)等學(xué)科同志們的通力協(xié)作。

從國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)到國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)，曾慶存在近60年的科學(xué)生涯中，為研究大氣和地球流體力學(xué)，以及數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中的基礎(chǔ)理論問題奉獻(xiàn)了全部的精力。

這位85歲的銀發(fā)老人，依然力求突破自我，并為國(guó)家的天氣預(yù)報(bào)事業(yè)作出更大貢獻(xiàn)。他說：“我一直在努力攀登（大氣科學(xué)這座珠穆朗瑪峰），但種種原因所限，還沒有登頂，大概只在8600米處初步建立了一個(gè)營(yíng)地。”

國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者曾慶存院士

曾慶存是國(guó)際數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的奠基人之一，他首創(chuàng)半隱式差分法，為現(xiàn)代大氣科學(xué)和氣象事業(yè)的兩大領(lǐng)域——數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和氣象衛(wèi)星遙感作出了開創(chuàng)性和基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)，為國(guó)際上推進(jìn)大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)發(fā)展成為現(xiàn)代先進(jìn)學(xué)科作出了杰出貢獻(xiàn)，并密切結(jié)合國(guó)家需要，為解決國(guó)家相關(guān)氣象業(yè)務(wù)的關(guān)鍵問題作出了卓著功績(jī)。

轉(zhuǎn)學(xué)氣象專業(yè)

1935年5月4日，曾慶存出生于廣東省一個(gè)貧困的農(nóng)民家庭，他曾在《和淚而書的敬懷篇》一文中這樣寫道：“小時(shí)家貧如洗，父母帶孩子們力耕垅畝，深夜勞動(dòng)歸來，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。”

他的父親勤勤懇懇，與人為善，母親也是恭勤良儉。一日，父親去城里挑肥時(shí)偶遇當(dāng)時(shí)的小學(xué)校長(zhǎng)，“談話中校長(zhǎng)了解到父親有兩個(gè)適齡讀書的兒子，囑咐說一定要讓孩子讀書。”曾慶存說。自此，他便跟在哥哥身后，日日往返于田野與學(xué)堂。

1952年，曾慶存考入北京大學(xué)物理系。

“我印象很深的一件事是，1954年的一場(chǎng)晚霜把河南40%的小麥凍死了，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)氐募Z食產(chǎn)量。如果能提前預(yù)判天氣，做好防范，肯定能減少不少損失。”曾慶存說自己經(jīng)歷過饑餓，感同身受。當(dāng)物理系安排一部分學(xué)生改學(xué)氣象學(xué)專業(yè)時(shí)，曾慶存就服從并很快適應(yīng)了。

1957年底至1961年初，曾慶存被派到蘇聯(lián)科學(xué)院應(yīng)用地球物理研究所當(dāng)研究生，師從著名氣象學(xué)家基別爾，老師為曾慶存選了一道世界著名難題作為論文選題，即應(yīng)用斜壓大氣動(dòng)力學(xué)原始方程組進(jìn)行數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的研究，當(dāng)時(shí)25歲的曾慶存遇到了極大的挑戰(zhàn)。

天氣預(yù)報(bào)的方程屬于流體力學(xué)范疇，是世界上最復(fù)雜的方程組之一。就是在今天，超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的“考核指標(biāo)”之一，還是能否進(jìn)行天氣預(yù)報(bào)。

曾慶存反復(fù)試驗(yàn)，幾經(jīng)失敗，終于從分析大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的本質(zhì)入手，提出了“半隱式差分法”，這是世界上首個(gè)用原始方程直接進(jìn)行實(shí)際天氣預(yù)報(bào)的方法，如今的天氣預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)仍在沿用此法。

深耕天氣預(yù)報(bào)

1962年，曾慶存畢業(yè)回國(guó)。由于中國(guó)那時(shí)并不具備電子計(jì)算機(jī)條件，他開始集中精力研究大氣和地球流體力學(xué)以及數(shù)值天氣預(yù)報(bào)中的基礎(chǔ)理論問題。經(jīng)過不懈的科學(xué)研究，他解決了大氣遙感的基礎(chǔ)理論問題，寫出了國(guó)際上第一部系統(tǒng)講述衛(wèi)星遙感定量理論的專著。

他提出的“最佳信息層”等概念和方法，是今天監(jiān)測(cè)暴雨、臺(tái)風(fēng)等自然災(zāi)害的極為重要的手段，而求解“遙感方程”的“反演算法”，也已成為世界各主要衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理和服務(wù)中心的主要算法，并得到了廣泛應(yīng)用。20世紀(jì)80年代以后，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)被延伸至氣候變化模擬和預(yù)測(cè)。

“目前在全球范圍，預(yù)報(bào)3天天氣的準(zhǔn)確率可達(dá)到70%至80%。”曾慶存告訴記者，國(guó)際上天氣預(yù)報(bào)的有效性已從早期的1—3天提高到5—7天。“天氣預(yù)報(bào)要達(dá)到‘十報(bào)十準(zhǔn)，目前來說還不大可能。”因?yàn)樘鞖庥信既恍裕@個(gè)偶然性可不在人工實(shí)驗(yàn)室里，也不會(huì)也不可能人為控制，是預(yù)報(bào)總會(huì)有偏差。

既然天氣能預(yù)報(bào)，那么氣候能預(yù)報(bào)嗎？曾慶存表示，在全球變暖的背景下，氣候預(yù)測(cè)愈顯重要。2009年，曾慶存與其他科學(xué)家萌生了建立地球模擬器的想法，該項(xiàng)目2018年在北京市懷柔科學(xué)城破土動(dòng)工，預(yù)計(jì)2022年完工。該裝置將為國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、大氣環(huán)境治理等重大問題提供科學(xué)支撐。

求索科學(xué)藝術(shù)

1984年，49歲的曾慶存挑起了中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所的大梁。在擔(dān)任所長(zhǎng)的9年間，曾慶存爭(zhēng)取到機(jī)會(huì)，在中國(guó)科學(xué)院頭批國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中建設(shè)了兩個(gè)大氣科學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)室，即大氣物理研究所建成大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

1987年，曾慶存得知第三世界科學(xué)院有意要在中國(guó)合辦研究機(jī)構(gòu)，后幾經(jīng)周折成立了中國(guó)科學(xué)院—第三世界科學(xué)院—世界氣象組織氣候問題論壇（CTWF），并定期召開國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，成為我國(guó)大氣科學(xué)的國(guó)際交流合作和為發(fā)展中國(guó)家培養(yǎng)科研人才的重要平臺(tái)。

曾慶存有“詩(shī)人院士”的美譽(yù)。美國(guó)氣象學(xué)會(huì)（AMS）2014年的年會(huì)會(huì)刊曾刊登了他的《帝舜〈南風(fēng)〉歌考》以及七言絕句《圖桑之春》《京郊四季》的中英文版本。記者問及此事，他卻謙虛地說：“我只是名詩(shī)歌愛好者。”

《南風(fēng)》歌是世界上最早記錄夏季風(fēng)的文獻(xiàn)，成文于公元前22世紀(jì)至23世紀(jì)的舜帝時(shí)代。“南風(fēng)之薰兮，可以解吾民之慍兮;南風(fēng)之時(shí)兮，可以阜吾民之財(cái)兮。”這首詩(shī)歌十分形象地闡釋了華夏子孫與東亞夏季風(fēng)之間的緊密關(guān)系。

“寫詩(shī)雖受靈感沖動(dòng)支配，但其意境的演變、發(fā)展過程以及表達(dá)，則是理性思維的范疇。”在很多人眼中，科學(xué)和藝術(shù)是兩個(gè)完全不同的領(lǐng)域，但曾慶存表示，無論科研還是寫作，都離不開理性思維和感性思維二者的相互配合。在他看來，做學(xué)問也是要講求美的，“枯燥無味的學(xué)問不是好學(xué)問。”

如今，曾慶存院士仍堅(jiān)持在科研一線帶領(lǐng)和指導(dǎo)年輕學(xué)生。他希望為中國(guó)氣象事業(yè)培養(yǎng)更多棟梁，為大氣科學(xué)與其他學(xué)科交叉融合搭建橋梁，推動(dòng)中國(guó)大氣科學(xué)和氣象事業(yè)不斷向前發(fā)展。