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国家最高科技奖获得者曾庆存:中国数值天气预报业务开创者

  曾庆存

  出生年月:1935年5月

  出生地:广东省阳江市

  主要成就:曾庆存是国际数值天气预报奠基人之一,为现代大气科学和气象事业的两大标志——数值天气预报和气象卫星遥感做出了开创性贡献。

  天气影响人们日常活动,气象预报是灾害预警的重要手段。随着科技发展,人们获取天气信息越来越便利,天气预报的准确性也越来越高。我国气象事业的发展离不开一个名字——曾庆存,他是中国数值天气预报业务的开创者,带领中国气象学科发展位于世界前列。

  被国家派往国外学习气象专业

  1935年5月,曾庆存出生在广东阳江。尽管家境贫寒,但他的父亲很早就把他送到学堂读书。“没有油灯,父亲打着火把让孩子写作业”的场景深深印在他的记忆里。受父亲的影响,曾庆存从小就能吃苦、有毅力。1952年,曾庆存考入北京大学物理系气象专业,开启了他的气象科研人生。

  上世纪50年代,我国气象站的发展初具规模,建成了具有一定密度的气象台站网,同时制作天气预报为公众服务,但气象科学还相对落后。面对国内人才缺乏的情况,国家派一批人才去苏联学习气象专业。成绩优异的曾庆存就是其中之一,他师从气象学大师基别尔。

  气象学科的学习需要大量运算,然而到了苏联曾庆存发现,他在国内学习的数学和物理知识远远不够。为了弥补不足,他废寝忘食“啃”书本恶补基础。经过锲而不舍的“追赶”,他在数学、气象动力学、大气物理等方面取得了“飞跃式”的进步。

  求解出数值天气预报原始方程

  当时国际上并没有真正的数值天气预报。数值天气预报是在一定条件下,把大气中所有复杂的数据,通过大型计算机,用研究出的可计算的方程模型做数值计算,预测未来一定时段的大气运动状态和天气现象的方法。其中最难的就是方程的构成和算法,当时,各国科学家都在求解数值天气预报的原始方程。

  在导师的指导和要求下,曾庆存开始投入到应用原始方程的理论研究。当时计算机精确度较低,这也加大了曾庆存的研究难度。

  经过近两年的研究和运算,1961年,曾庆存提出了 “半隐式差分”方案,给出了世界上第一张用原始方程做预报的数值天气预报图,这项成果立即在莫斯科世界气象中心应用,预报准确率前所未有地提升到了61%。此方法至今仍在气象预报中广泛应用。

  回国后投身气象卫星研究领域

  求解成功的曾庆存立刻回国,投入我国气象科学的研究中。“我的父母和国家让我读了20年书,我要为国家服务,攀上科学技术的高峰。”他说。经过曾庆存及其团队的长期努力,上世纪90年代中期,我国数值天气预报也达到发达国家水准。

  曾庆存也是我国最早从事气象遥感卫星研究的科学家之一。1970年开始,曾庆存被调入气象卫星研究部门从事气象卫星的研究工作。“气象卫星是监测灾害的重要手段,以前我根本没做过相关研究,世界上(的相关研究)也刚开始。”曾庆存说,当时遥感的理论尚不清楚,研究上非常艰苦,“但是国家有需要,我们废寝忘食也要把它搞出来。”

  1974年,他发表了《大气红外遥测原理》,为利用卫星进行气象监测打下理论基础。在曾庆存研究理论基础的指导下,1988年,我国第一颗气象卫星风云一号发射成功,并在第一时间发回了清晰的遥感图像。“自从有了气象卫星监测,中国登陆的台风和发生的沙尘暴,一个都没漏掉。”

  推动建立“给地球做CT”的大科学装置

  60年来,曾庆存一直和气象打交道。同时,他在大气科学、地球流体力学、卫星遥感、气候与环境科学、自然控制论等领域取得了突出成就。

  2007年,在曾庆存的倡议下,我国开始研制自己的“地球系统数值模拟装置”。这一被形象称为“可以给地球做CT”的大科学装置,2018年在北京市怀柔科学城破土动工,计划2022年建成。

  曾庆存说,地球系统模拟装置将为国家防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支撑,并推动地球系统科学不同学科之间的学科交叉和融合。

  2016年,曾庆存获得了享有“气象诺贝尔奖”之称的“第61届国际气象组织奖”。

  新京报记者 张璐

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