他為現(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)報和氣象衛(wèi)星遙感做出開創(chuàng)性和基礎(chǔ)性貢獻(xiàn);他為國際上推進(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)科做出杰出貢獻(xiàn);他還密切結(jié)合國家需要，為解決中國相關(guān)氣象業(yè)務(wù)的關(guān)鍵問題做出卓越貢獻(xiàn)……

他就是從事大氣科學(xué)研究近60年，致力推動“天有不測風(fēng)云”成為“天有可測風(fēng)云”的國際著名大氣科學(xué)家曾慶存院士。1月10日，85歲高齡的曾慶存院士以卓著成就登上北京人民大會堂的領(lǐng)獎臺，榮獲2019年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。

留學(xué)歸來立志攀登氣象科學(xué)高峰

1935年5月，曾慶存出生于廣東省陽江市一個貧困的農(nóng)民家庭，父母整天田間勞碌，哥哥便帶著年幼的他一起上學(xué)堂聽課，就這樣以非正規(guī)的身份開始了學(xué)生時代。

這對打著赤腳、衣衫襤褸的兄弟一邊勞動、一邊讀書，成績一直名列前茅。1952年，曾慶存考入北京大學(xué)物理系，求學(xué)期間，他延續(xù)著幼時刻苦學(xué)習(xí)的勁頭，埋頭苦讀。

新中國成立之初，中國急需氣象科學(xué)人才。在鄉(xiāng)村長大的曾慶存對農(nóng)業(yè)收成和人民生活受天氣和氣候的重大影響有深切感受，氣象學(xué)也深深地吸引著這個年輕人。曾慶存回憶說：“我印象很深的有一件事，1954年的一場晚霜把河南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，肯定能減不少損失。”

北大畢業(yè)前夕曾慶存到中央氣象臺實習(xí)，看到氣象預(yù)報員們廢寢忘食地守候在天氣圖旁進(jìn)行分析判斷和發(fā)布天氣預(yù)報，但由于缺少精確計算，往往只能是定性分析判斷和憑經(jīng)驗做天氣預(yù)報。他看在眼里，記在心上，下決心要研究客觀定量的數(shù)值天氣預(yù)報，提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性。

1957年年底至1961年年初，曾慶存通過國家考試被選拔派遣至前蘇聯(lián)科學(xué)院應(yīng)用地球物理研究所作研究生，師從國際著名氣象學(xué)家、前蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士基別爾。基別爾為曾慶存選擇了一道世界著名難題作為論文題目，即應(yīng)用斜壓大氣動力學(xué)原始方程組做數(shù)值天氣預(yù)報的研究。通過苦讀冥思、反復(fù)試驗，幾經(jīng)失敗后曾慶存終于提出世界上首個用原始方程直接進(jìn)行實際天氣預(yù)報的方法——“半隱式差分法”，并隨即被用于實際天氣預(yù)報業(yè)務(wù)，至今仍在應(yīng)用，奠定了當(dāng)今數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)模式的動力框架基礎(chǔ)。

在前蘇聯(lián)科學(xué)院獲副博士學(xué)位后，曾慶存立即回國，還寫下一首《自勵》詩：“溫室栽培二十年，雄心初立志驅(qū)前。男兒若個真英俊，攀上珠峰踏北邊。”當(dāng)年僅26歲的曾慶存立下志向，一定要在氣象科學(xué)領(lǐng)域踏上世界最高峰。學(xué)成歸國，曾慶存分配到中科院地球物理研究所氣象研究室工作，從此開始了他投身大氣研究、科學(xué)報國的科研生涯。

科研攻關(guān)“風(fēng)云變幻”成就卓著

從風(fēng)華正茂到耄耋之年，曾慶存院士與“風(fēng)云變幻”打了一輩子交道，從“中國北坡”攀登大氣科學(xué)“珠峰”的征途中，他用汗水和智慧收獲了一大批原創(chuàng)性、基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性科研成果。

在數(shù)值天氣預(yù)報與地球流體力學(xué)的數(shù)學(xué)物理系統(tǒng)理論方面，曾院士建立起完整的地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程理論、地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程與大尺度大氣運動演變過程的弱非線性相互作用及準(zhǔn)可分性理論，闡明天氣系統(tǒng)演變的大氣動力學(xué)和熱力學(xué)的本質(zhì)特性;其專著《數(shù)值天氣預(yù)報的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)》，將氣象問題、動力學(xué)理論和數(shù)學(xué)方法有機(jī)地結(jié)合起來;他發(fā)展的“波包動力學(xué)”“非標(biāo)準(zhǔn)模方法”和運動穩(wěn)定性理論研究，在國際上被廣泛應(yīng)用于大氣和大洋環(huán)流以及天氣—氣候動力診斷分析研究中。

在數(shù)值天氣和氣候預(yù)測模式的研制與計算地球流體力學(xué)研究方面，曾院士首創(chuàng)求解大氣運動原始方程組的“半隱式差分法”，隨后還發(fā)展“標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)扣除法”“平方守恒格式”等方法，這些方法至今仍是世界數(shù)值天氣預(yù)報和氣候預(yù)測的核心技術(shù)。他還將數(shù)值天氣預(yù)報延伸至氣候變化模擬和預(yù)測，率領(lǐng)團(tuán)隊自主研制出大氣環(huán)流、陸表過程以及氣候系統(tǒng)和地球系統(tǒng)等諸多模式，參與聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)全球氣候變化科學(xué)評估，同時也用于中國短期氣候預(yù)測業(yè)務(wù)與氣候和環(huán)境變化的數(shù)值模擬研究。

在建立大氣紅外遙感系統(tǒng)理論和發(fā)展定量信息提取方法方面，曾院士1974年出版的《大氣紅外遙測原理》是國際上第一本系統(tǒng)講述衛(wèi)星大氣紅外遙感定量理論的專著，將各種輻射傳輸方程統(tǒng)一作為“遙感方程”處理，特別是提出的“最佳信息層”等概念和方法，是如今監(jiān)測暴雨、臺風(fēng)等及相應(yīng)災(zāi)害性天氣的極為重要的手段。此外，他提出求解“遙感方程”的反演算法，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。

在開創(chuàng)跨季度氣候動力學(xué)預(yù)測研究和氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)報與防災(zāi)調(diào)度方法研究方面，上世紀(jì)80年代起，曾慶存就致力于跨季度氣候數(shù)值預(yù)測以及集衛(wèi)星遙感、數(shù)值預(yù)測和超算為一體的氣象災(zāi)害防控研究：1994年建立世界第一個實際應(yīng)用的短期氣候預(yù)報系統(tǒng);1992年起，給出“季風(fēng)”“季風(fēng)區(qū)”“季風(fēng)指數(shù)”“季風(fēng)爆發(fā)”等客觀嚴(yán)格的統(tǒng)一數(shù)學(xué)表達(dá)和動力學(xué)特征，揭示出季風(fēng)的本質(zhì)、成因、時空結(jié)構(gòu)和變異，均得到廣泛應(yīng)用;1999年起研究將遙感、數(shù)值預(yù)報和超算緊密聯(lián)系的氣象災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)測和預(yù)警，提高其防控時效和效果。

曾慶存1991年還創(chuàng)立自然環(huán)境自控和人工調(diào)控的新理論——自然控制論，他提出通過合理的人類活動來減少對大氣和環(huán)境的破壞，是人類社會可持續(xù)發(fā)展和大氣科學(xué)研究的新內(nèi)涵。目前，自然控制論已成功應(yīng)用于大氣污染和核生化污染風(fēng)險防控等方面。

地球系統(tǒng)模式是當(dāng)今全球氣候和環(huán)境變化問題研究的制高點，曾慶存是建立中國地球系統(tǒng)模式的主要倡導(dǎo)者、領(lǐng)導(dǎo)者，并參與具體設(shè)計和研制。1991年他即前瞻性提出要建立“氣候和環(huán)境生態(tài)的動力學(xué)”模式，并提出建模和機(jī)理研究方法，2007年起一直領(lǐng)導(dǎo)和親自參與研制中國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地球系統(tǒng)模式。2011年，曾慶存等多位科學(xué)家向國家提出以研制中國地球系統(tǒng)模式為首要任務(wù)并帶動地球科學(xué)數(shù)值模擬研究的“大科學(xué)裝置”，2016年獲國家批準(zhǔn)，現(xiàn)今被形象稱為“可以給地球做CT”的“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”，已在北京懷柔科學(xué)城積極建設(shè)，預(yù)計2022年建成運行。

曾慶存表示，“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”將為國家防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、大氣環(huán)境治理等重大問題提供科學(xué)支撐，并推動地球系統(tǒng)科學(xué)不同學(xué)科之間的學(xué)科交叉和融合，促進(jìn)中國地球系統(tǒng)科學(xué)整體邁向國際一流水平。

力推中國大氣科研機(jī)構(gòu)建設(shè)和國際合作

曾慶存不僅是一位優(yōu)秀的科學(xué)家、科研帶頭人，還是一位杰出的科研工作領(lǐng)導(dǎo)者和組織者。1984年，49歲的曾慶存便肩負(fù)起中科院大氣物理研究所(中科院大氣所)所長的重任，提出要發(fā)展成為“中國的一個高水平的大氣科學(xué)研究中心，對國內(nèi)外開放，在世界大氣科學(xué)發(fā)展中做出貢獻(xiàn)”。

擔(dān)任所長9年間，曾慶存爭取到在中科院建設(shè)首批國家重點實驗室中的兩個大氣科學(xué)實驗室——大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國家重點實驗室、大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國家重點實驗室。1987年，曾慶存得知第三世界科學(xué)院(現(xiàn)稱“發(fā)展中國家科學(xué)院”)有意要在中國合辦研究機(jī)構(gòu)時，立即通過當(dāng)時兼任第三世界科學(xué)院副院長的中科院院長盧嘉錫向第三世界科學(xué)院申辦“國際氣候與環(huán)境科學(xué)中心”，后來又以此為基礎(chǔ)，成立中科院—第三世界科學(xué)院—世界氣象組織共建的“國際氣候問題論壇”，定期召開國際研討會或培訓(xùn)班，這兩者也成為中國大氣科學(xué)開展國際交流合作和為發(fā)展中國家培養(yǎng)科研人才的重要平臺。

這次榮獲國家最高科技獎之前，曾慶存已是榮譽(yù)等身，1980年當(dāng)選中科院學(xué)部委員(院士)、1994年當(dāng)選俄羅斯科學(xué)院外籍院士，1995年當(dāng)選發(fā)展中國家科學(xué)院院士，2014年當(dāng)選美國氣象學(xué)會榮譽(yù)會員。他還先后獲得全國科學(xué)大會獎、國家自然科學(xué)獎、何梁何利科技進(jìn)步獎、中科院自然科學(xué)獎和杰出成就獎，2016年被聯(lián)合國世界氣象組織授予該組織最高獎——國際氣象組織獎。

曾慶存院士言傳身教、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，為中國氣象事業(yè)培養(yǎng)了一批又一批優(yōu)秀研究生和青年學(xué)者，大部分已成長為國家大氣科學(xué)研究和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的骨干和頂尖人才。同時，他也為發(fā)展中國家培養(yǎng)多位留學(xué)生，其中，中科院首位外籍博士古拉姆·拉索爾回國后任巴基斯坦國家氣象局局長。

雖已桃李滿天下，但曾慶存院士老驥伏櫪、志在千里，如今仍堅持在科研一線帶領(lǐng)和指導(dǎo)年輕學(xué)生，他希望為中國氣象事業(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，推動中國大氣科學(xué)和氣象事業(yè)不斷向前發(fā)展。 (記者 孫自法)

關(guān)鍵詞： 大氣科學(xué)家曾慶存