曾慶存：氣象萬千映丹心

2019年12月30日，北京正是數九寒天。中科院大氣物理研究所一間普通的會議室里座無虛席。

會議室的中心是一位老者。黑衣白褲，滿頭銀絲，一頂氈帽。思維敏捷，邏輯清晰，不茍言笑。無論提問者的位置距他有多遠，老人回答時都要轉過身，面對提問者，迎著對方的目光。

2020年1月10日，這位老者從國家主席習近平手中接過了“2019年度國家最高科學技術獎”獎章和證書，他就是中科院大氣物理研究所研究員、國際著名大氣科學家曾慶存。

一場晚霜 一生志向

“小時候家貧如洗，拍壁無塵。雙親率領他們的孩子們力耕垅畝，只能過著朝望晚米的生活。深夜勞動歸來，皓月當空，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?！?/p>

這是曾慶存在《和淚而書的敬懷篇》一文中寫到的自己的童年生活。

1935年，曾慶存出生在廣東一個貧困的農民家庭。一次，他的父親曾明耀在挑肥途中遇見小學校長，校長說：“家中有幾個孩子？都多大年紀？一定要讓孩子讀書?！备赣H隨即將曾慶存的哥哥曾慶豐送入了小學。由于父母每日在田間勞作，年幼的曾慶存在家中無人照顧，哥哥便帶著他一起上學堂聽課。

我國功績卓著的科學大家曾慶存，就以這樣一種非正規的身份開始了自己的學生生涯。

“我和哥哥小時候讀書是打著赤腳、衣衫襤褸的，每日往返于田間和學堂?！痹鴳c存和哥哥一邊勞動、一邊讀書，成績卻一直名列前茅。小學沒畢業，他們便參加了百里挑一的“跳考”，直接進入初中讀書。此后，兄弟倆又因成績優異先后獲得了學校公費讀書名額。

新中國成立之初，我國急需氣象科學人才。彼時，曾慶存正在北京大學物理系讀書。1954年發生的一件事讓他印象深刻?！耙粓鐾硭押幽?0%的小麥凍死了，嚴重影響了當地的糧食產量。如果能提前預判天氣，做好防范，肯定能避免不少損失?！?/p>

經歷過饑餓的曾慶存深深地體會到天氣和氣候對農業收成和人民生活的重大影響。所以，當北大物理系安排一部分學生去學習氣象學專業時，他欣然服從。

誰能想到，這次抉擇成了他人生的轉折點。

當時，大學即將畢業的曾慶存到中央氣象臺實習時，看到氣象預報員們廢寢忘食地守候在天氣圖旁進行分析判斷和發布天氣預報。但由于缺少精確計算，預報員做天氣預報往往只能是定性分析判斷和憑經驗做預報，心里沒有把握。

曾慶存看在眼里，記在心上，他下決心要研究客觀定量的數值天氣預報，提高天氣預報的準確性，增強人類戰勝自然災害的能力。

敢挑最硬的骨頭“啃”

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，可提前3至4天對臺風路徑做出較為準確的預報……

如今，隨著氣象觀測與預報技術的不斷進步，人們切身體會到：天氣預報越來越準了。

而這背后，曾慶存功不可沒。

從20世紀40年代起，各國氣象學家就開始積極探索讓天氣預報更精準的方法。

1946年，世界上第一臺通用電子計算機“ENIAC”誕生。發明者之一莫奇來是位天氣預報的業余愛好者，有多年用手搖計算機做天氣預報計算的經驗。他認為如果能解決大額數據計算問題，將有利于天氣預報的突破。

1950年，美國一位氣象學家就使用“ENIAC”，做出了第一張24小時天氣形勢預報圖，“數值天氣預報”一詞正式使用。

曾慶存說：“所謂數值預報，就是根據大氣動力學原理建立描述天氣演變過程的方程組（數學模型），然后輸入大氣狀態初值和邊界條件，用計算機進行數值求解，預測未來天氣?！?/p>

數值天氣預報誕生之初，準確率并不高，在實際業務中還不能應用，亟須在原始方程研究方面取得突破。

1956年，在蘇聯學習期間，曾慶存加入了對數值預報的研究，選擇了應用斜壓大氣動力學原始方程組做數值天氣預報的課題。

這可是一道時人不大敢問津的世界著名難題。當時，曾慶存的導師、國際著名氣象學家基別爾也在研究原始方程，但他的研究只開展了一半，碰到很大困難，尚未完成。

“所有的師兄都反對，認為我很可能研究不出來，最后連學位都拿不到。”曾慶存說。

然而，曾慶存從小就有一股子不服輸的勁頭，越是難“啃”的硬骨頭越要好好“啃”。

于是，在導師的指導下，曾慶存開始全力攻堅。

曾慶存研究發現，原始方程難以求解的一大重要原因就是大氣運動具有不同的尺度、時刻都在變化，且包含風速、風向、溫度、濕度和氣壓等各種天氣變量，難以建立一套科學有效的穩定計算方法?！拔液髞硐氲剑尾换睘楹啠凑沾髿膺\動過程的快慢，隱去一方，分別計算，再加以整合?！?/p>

那個年代，計算機在蘇聯也很稀缺。曾慶存每天只能在深夜使用計算機。于是，他就白天用紙算，晚上帶著紙條去計算機房，一萬多行程序，一條條驗證。

經過努力，1961年，曾慶存首創出“半隱式差分法”數值預報。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60%以上。自此，數值預報成為天氣預報的主要方法。

隨后，曾慶存還發展了“標準層結扣除法”和“平方守恒格式”等方法，這些方法至今仍是世界數值天氣預報和氣候預測的核心技術。

在此后的研究生涯中，曾慶存解決了大氣遙感的基礎理論問題，寫出了國際上第一本系統講述衛星遙感定量理論的專著，其提出的“最佳信息層”等概念和方法，是如今監測暴雨、臺風等相應災害的極為重要的手段。而他提出的求解“遙感方程”的“反演算法”，也已成為世界各主要衛星數據處理和服務中心的主要算法，得到了廣泛應用。20世紀80年代后，數值天氣預報被延伸至氣候變化模擬和預測。

引領方向，不忘言傳身教

曾慶存不僅是一位優秀的科學家，還是一位推動我國科研發展的杰出領導者。

1984年，年僅49歲的曾慶存挑起了中科院大氣物理研究所（下稱“大氣所”）所長的重任。然而，剛一上任，迎接他的就是巨大的困難和挑戰。

20世紀80年代初期，我國基礎研究正處于極其困窘的境地：國家經濟落后投入少，人們也沒意識到基礎研究的重要性。大氣所因此缺少科研經費，實驗室極其簡陋，資料沒錢買，設備沒錢更新，生活條件就更不必說了。在這樣的狀況下，整個所里人心渙散。

曾慶存看在眼里，急在心上。

中科院原黨組副書記郭傳杰至今都還記得，30多年前他到大氣所調研時，曾慶存為基礎研究和大氣所發展奮力疾呼的場景。“他說，‘古人有陶淵明，能夠不為五斗米折腰。我也算是個知識分子吧，如果是為我自己，我也不會為五斗米去折下自己這個不太高貴的腰。而現在，我已經折得腰肌勞損了，可還得繼續折下去。為什么呢？因為我不能讓竺可楨等老一輩科學家創立的優秀研究所在我手上衰落下去。大氣研究是與國家安全、民生等相關的非常重要的領域，其實我們也不會花太多的錢，就是希望國家能夠重視基礎研究，讓我們的科研人員能夠有一個安心的環境來做工作就行了?！?/p>

郭傳杰坦言，那次曾先生的發言讓他有一種振聾發聵的感覺，也讓自己肩上有了一份要推動國家基礎研究大力發展的責任。

此后，在擔任所長的9年間，曾慶存身體力行，歷盡艱難。在他的帶領下，大氣所上下一心，順應改革形勢以及世界大氣科學的發展趨勢，到達了一個新的輝煌高度。他開創和領導的“大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室”“大氣邊界層物理和大氣化學國家重點實驗室”和“國際氣候與環境科學中心”短短幾年便在國際上頗有名氣，成為我國大氣科學基礎研究的中堅力量。

在引領和指揮大氣科學大方向的同時，曾慶存還不忘言傳身教，為我國氣象事業培養了一批又一批優秀研究生和青年學者，這些人中的大部分已經成為國家大氣科學研究和業務領域的骨干和頂尖人才。

曾慶存教導學生，做學問要做深做透，不能淺嘗輒止。為此，他以身作則，每次修改學生論文，必仔細斟酌修改多次。他的學生都有過這種經歷：曾先生修改后的論文草稿都是密密麻麻，又有加頁的，需認真思考才能讀懂。

除此之外，曾慶存還特別注重學生的數理基礎，注重多學科的交叉融合。他帶過的研究生和博士后中，除了來自大氣科學專業背景的，還有來自基礎數學、應用數學、物理學、力學、海洋科學，以及控制論和環境科學等領域的。

正源于曾慶存的悉心指導和嚴謹治學，很多他帶過的學生如今正一步步成長為科研骨干，在國內外氣象領域不斷嶄露頭角。

在埋頭科研之余，曾慶存也寫得一手好詩和好文章。雖然許多人將科學和藝術看作兩個完全不同的領域，但他卻指出無論科研還是寫作，都離不開理性思維和形象思維二者的相互配合。在曾慶存看來，做學問也是要講求美的，“枯燥無味的學問不是好學問”。

談及中國大氣科學的未來，耄耋之年的曾慶存充滿信心，并寄予厚望。“我曾立志攀上大氣科學的珠峰，但種種原因所限，沒能登上頂峰，大概只在8600米處建立了一個營地，供后來者繼續攀登。真誠地希望年輕人們勇于攀登，直達無限風光的頂峰。”（本刊綜合）