曾慶存:氣象萬千映丹心

 

作者:操秀英 

出處:科技日報 2020-01-11

曾慶存:中國科學院院士,國際著名大氣科學家

 

  “人民的需要,國家的需要,是推動我深入研究的很大動力”。很多同期的科學大家都是這樣,特殊的時代背景造就了他們深厚的家國情懷。對于出身貧窮,受過旁人許多照拂的曾慶存來說,這種情懷更甚。他不止一次感嘆:“沒有黨、沒有新中國,我哪能上大學!當時就一個念頭,國家需要我做什么,我就做什么?!?/span> 

  采訪那天,北京的最低氣溫是零下12攝氏度。朋友親人間相互叮囑:多穿點??刺鞖忸A報已成為每天生活必須,卻很少有人知道天氣之所以能精準預報,中國科學院大氣物理研究所(以下簡稱大氣所)曾慶存院士功不可沒。 

  對于喜歡聽故事的記者們而言,曾慶存不是個很好的采訪對象。 

  有關科研生涯的坎坷不易,他一句“往事不必回首”輕輕帶過。 

  有關所謂“坐冷板凳”的經歷,他也云淡風輕:坐冷板凳很好啊,沒有是非干擾。 

  甚至談起榮獲國家最高科學技術獎這一至高榮譽,他坦言:我很平靜,只是深感國家給的榮譽太多,受之有愧。 

  從廣東陽江到北京大學,從蘇聯科學院應用地球物理研究所到大氣所,他在數值天氣預報的基礎理論研究中作出開創性、系統性貢獻,并創立氣象衛星大氣紅外遙感系統理論和定量反演方法,看著視頻里對他科研生涯的介紹,85歲的曾慶存確實波瀾不驚。 

  “到了我這個年紀,不會有太多情緒,除非有很悲傷的事情?!边@位耄耋老人感嘆。 

  但是,仔細觀察,還是會認識諸多頭銜和成績背后的那個普通科研人員。 

  說起父母和兄長時,他少有地眼角含淚,長嘆一聲?!?/span> 

  聽學生說起他在家燒大蝦都要拿出搞科研的“強迫癥”,按個頭大小整齊排列時,他擺擺手,露出短暫的有些調皮的笑容。 

  “堂堂七尺之軀,有骨頭,有血肉,有氣息,喜怒哀樂,激昂與敬慕,成功與挫敗,苦難與甘甜,人皆有之,我也一樣,老百姓一個?!贝_是他的自描更為生動和真切。 

  迎難而上 留學期間破解世界難題 

  燕子低飛天將雨、初一落初二散,初三落月半……中國人對氣象的認知,可以追溯到幾千年前。但氣象作為一門科學在新中國發展壯大起來,不過短短幾十年。 

  時間閃回到1957年。 

  那一年,新中國已建成1647個氣象臺站,形成具有一定密度的氣象臺站網,開始為公眾服務。但同時,國內學科人才嚴重缺失的問題亟待解決。 

  國家選派一批人到蘇聯學習氣象專業。22歲的曾慶存名列其中。在蘇聯,他師從國際著名氣象學家、蘇聯科學院通訊院士基別爾。 

  初到蘇聯的曾慶存就被狠狠打擊。 

  跟別人比起來,我的數學和物理學基礎差遠了。他日后回憶。 

  輕言放棄不是曾慶存的性格。 

  他迎難而上——坐地鐵去莫斯科大學聽數學課,惡補基礎,去所有能去的研究所聽講座和學術報告。真是難??!一頁書琢磨了很多天,硬著頭皮下來。他回憶。 

  一年半后,他才以扎實的數學物理功底引起基別爾的注意。 

  這位大牛導師以一種特別的方式褒獎了優秀學生——給他出了一道世界難題,即用原始方程作短期天氣預報。初出茅廬的曾慶存不知道,他即將做出世界數值天氣預報史上里程碑式的成果。 

  數值天氣預報是在一定條件下將大氣復雜的狀態數據,通過大型計算機,用可計算的方程模型做數值計算,預測未來一定時段的大氣運動狀態和天氣現象的方法。 

  英國人于20世紀初首次提出數值天氣預報模型。在此之前,天氣預報經歷月暈而風,礎潤而雨的經驗預報和依靠天氣圖的預報階段。但這種定性的預報技術,無法客觀定量且太粗糙,準確率不高,無法滿足人們生產生活的需求。 

  數值天氣預報很新,很難。其中最難的,就是原始方程的算法。因為大氣運動非線性強、具有多尺度特征,且需要計算的物理變量和自由度巨大,如變量包括溫度、氣壓、濕度、風向、風速等。 

  1950年,美國首次求解一個簡單方程,但結果達不到實用的要求,研究原始方程作數值天氣預報不可避免。當時,各國科學家都在攻克這一難題。 

  基別爾也在研究原始方程,但他的研究碰到很大困難。他把這難題交給了曾慶存。 

  面對挑戰的曾慶存卻很興奮。 

  總結老師過去的工作,沒日沒夜的計算,曾慶存苦讀冥思,反復試驗,終于,從分析大氣運動規律的本質入手,想出了用不同的計算方法分別計算不同過程的方法,一試成功,最后只用了很少的計算機機時把論文做完。 

  他提出的,正是著名的半隱式差分法。這是世界上首個用原始方程直接進行實際天氣預報的方法,隨即用于實際天氣預報業務,至今仍在沿用。應用原始方程是一個劃時代的進步,奠定了當今數值天氣預報業務模式的動力框架基礎。 

  自此,曾慶存開始了攀上珠峰踏北邊的攀登科研高峰之旅——踏足全新的氣象衛星領域,提出最佳信息層和反演方法,出版國際上第一本系統講述衛星大氣紅外遙感定量理論的《大氣紅外遙測原理》、出版被譽為氣象學理論化極重要篇章的《數值天氣預報的數學物理基礎》、開創跨季度氣候動力學預測研究和氣象災害監測預報與防災調度方法研究、提出人工調控自然環境的理論方法、氣象災害的監測、預測和防控調度實用研究…… 

  癡迷科學一簞食一瓢飲不改其樂 

  為何曾慶存能在科研路上披荊斬棘?他曾多次說過,做科研需要勇敢、嚴謹、堅韌。不敢就不能創新,錯失了正確的萌芽;不嚴謹就會根據不足,為錯誤開了門戶;不堅韌就可能達不到循此路本可達到的正確的地方。 

  與曾慶存共事多年的大氣所研究員趙思雄則用三個字來概括:安、專、迷。 

  他最讓我佩服的是安貧樂道,安心做事,一簞食一瓢飲,不改其樂。趙思雄回憶,剛回國時曾慶存住在中關村六號樓只有幾平方米的房子里,里面放著兩張床,進去幾個人就轉不過身了。 

  他總喜歡穿一雙布鞋。我問他在哪買的,他說是家門口的農貿市場,兩塊錢一雙。 

  他還喜歡戴一頂大氣所同事洪鐘祥送的舊帽子。陳景潤是鞋兒破,你是帽兒破。趙思雄總跟他開玩笑。 

  專,即專心研究,不受外界干擾,專心搞研究。 

  回國后的曾慶存雖然迫切想推動中國的數值天氣預報發展,但苦于沒有使用電子計算機的條件,他就集中注意力研究大氣和地球流體力學的基本理論問題,以及進一步發展數值天氣預報中要解決的理論問題。 

  這在當時看來是十分抽象和脫離實際的。搞理論研究面臨巨大壓力,會被扣上走資本主義道路的帽子,但他頂著個曾理論的外號不為所動。趙思雄說。 

  他對科學到了癡迷的程度。趙思雄回憶,曾慶存當時那句餓著肚子推公式,越推越新鮮讓他記憶猶新。 

  因為熱愛,所以癡迷。這是學生胡非眼里的老師。而要探究這求知欲的來源,不得不說到曾慶存的父母。 

  曾慶存出生于一個貧困的農民家庭。 

  雖然家境貧寒,但曾慶存父母對孩子的教育卻格外重視。每日晚餐后,父親手執火把和兄弟倆一起溫習功課,督促他們寫作業。造句造得不好,父親會提出建議;做數學題時,父親則用算盤核。 

  這樣的耳濡目染讓曾慶存求知若渴。他愛學問,不管是科學還是詩歌。 

  父親的教育則讓他們上交的作業總是一絲不茍、一題不錯,也養成了曾慶存極度勤奮、嚴謹、堅韌的個性。 

  直到現在,曾慶存保持著睡前抄一首古詩的習慣。在蘇聯留學的他竟能用英文做學術報告。學生調侃:曾先生的英文比普通話好。 

  曾先生將《千里黃云——東亞沙塵暴研究》這本書寫成了高級科普讀物。像他這樣的大家愿意花費巨大精力來做這件事情,就是為了讓更多人了解沙塵暴。與曾慶存合作過的中國科學院地理資源與科學研究所彭公炳研究員回憶,他們共同承擔的沙塵暴研究課題的總結報告和專著都由曾慶存親自執筆。 

  他曾問,聽說魯迅先生寫文章要修改七次,曾先生要修改幾次?曾先生說,他寫這本書可不止修改七次。彭公炳嘆服,這種嚴謹的學風是很多人做不到的。 

  赤子情深為國所需屢改研究方向 

  曾慶存的心中,除了知識,更有祖國。 

  回顧科研歷程,曾慶存也有遺憾。與他關系較為親近的學生胡非對此深有感觸。老師是個求知欲特別強的人,他更喜歡搞基礎研究,但由于國家需要,他花了大量時間做應用研究。 

  曾慶存也曾坦陳,由于研究隊伍尚不夠強大、人手不足,不少研究工作結果至今來不及系統總結、整理出版。 

  雖有遺憾,卻不后悔。他在多個場合跟年輕人分享,人民的需要,國家的需要,確實是推動我深入研究的很大動力。 

  很多同期的科學大家都是這樣,特殊的時代背景造就了他們深厚的家國情懷。見過解放前的積貧積弱,親歷過新中國從積貧積弱到逐漸強大,為國為民成為興趣之外驅動他們勇攀科學高峰的另一重要驅動力。 

  對于出身貧窮,受過旁人許多照拂的曾慶存來說,這種情懷更甚。 

  曾夢想當個鄉村教師賺錢補貼家用的曾慶存,不止一次感嘆:沒有黨、沒有新中國,我哪能上大學!當時就一個念頭,國家需要我做什么,我就做什么。 

  因為國家需要,在北京大學讀物理系的曾慶存響應號召轉到氣象系;因為國家需要,在莫斯科世界氣象中心即將應用他的方法做天氣預報業務時,他沒有留下來感受榮譽,而是第一時間學成回國。 

  因為國家需要,1970年,曾慶存被急調參加我國氣象衛星工程。作為科學指導,他暫時放下此前的研究,投入到完全陌生的衛星工程和空間遙感問題的研究中。 

  當時國際上也都不知道怎么搞,都很糊涂。曾慶存回憶,他只能從最基本的理論學起,我搞懂了,再來教其他人。 

  最終,結合氣象衛星遙感中的一些實際和理論問題,曾慶存出版了《大氣紅外遙測原理》。這是國際上第一本系統講述衛星大氣紅外遙感定量理論的專著,澄清了國際上一些模糊和錯誤觀念,也為中國和世界氣象衛星遙感和資料應用提供理論依據。 

  1988年,我國第一顆氣象衛星風云1號終于成功發射。很多人不知道的是,那段時間其實是曾慶存的低落期,工作舉步維艱,他大病一場,還失去了自己摯愛的哥哥。 

  在給自己四姐的信里,他形容自己當時的情況是樹欲靜而風不止,十二級臺風似乎有吹毀一切的架勢。不少人選擇放棄,他卻逆風前進。 

  人生在世,就得與天地共同奮斗,推動社會向前進。曾慶存常說。 

  胸懷大局甘為科學發展“折腰” 

  因為心懷國家和人民,曾慶存能跳出一己、一團隊之利,放眼全局,成為一個具有戰略眼光的科學家。 

  1984年,49歲的曾慶存便挑起了大氣所所長的大梁。 

  那是一段艱難歲月。由于種種原因,上世紀80年代初期的大氣所處于極其困窘的境地,缺少必要的科研經費、工作和生活條件的保證。 

  剛剛上任數月的曾慶存按照中央關于中國科學院要大力加強應用研究的指示,提交了大氣所辦所方針和改革設想,提出長遠目標是要將大氣所辦成一個高水平的大氣科學研究中心,對國內外開放,在世界大氣科學發展中作出貢獻。 

  正是因為這樣的發展愿景,曾慶存頂住各種困難與壓力,先后創立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及國際氣候與環境科學中心,極大提升了研究所的科研水平和實力。 

  中國科學院原黨組副書記郭傳杰還記得那個折得腰肌勞損的曾慶存。當時,大氣所的艱難不是個例,我國基礎研究整體處于低迷狀態。國家科委(現科技部)、國家自然科學基金委員會、中國科學院等單位組織了一場強國基礎研究的調研。第一站就是到大氣所。 

  曾先生的發言振聾發聵,既有科學性又有文學性,我到現在都記得。郭傳杰一字一句復述道,陶淵明能不為五斗米折腰,我也算是個知識分子,如果是為自己,我也不愿意折我這個不算高貴的腰,但現在,我已經折得腰肌勞損了,還得折下去。 

  因為,曾慶存不能讓老一輩科學家創立的優秀研究所在他手上沒落,那是對國家的犯罪。 

  曾先生對發展基礎研究提出了很多真知灼見:基礎研究是學科發展的根本,一定要高瞻遠矚,抓住根本。竭澤而漁的做法,雖可以滿足現時要求完成各項國家任務,但難以長久和保持高標準?;A丟了,已有的優勢會隨之丟失;基礎在,即使一時丟了的東西,還可以撿回來。郭傳杰說,我本來是不愿意轉到管理崗位的,但這件事情讓我深刻感覺,科學政策確實能起到實質作用。 

  曾慶存還推動成立了廣東區域數值預報重點實驗室。曾先生擔任學術委員會主任,每年至少來一次廣州,對實驗室的各項工作給予細致指導。廣東區域數值預報重點實驗室主任馮業榮說,該實驗室已成為國內最好的區域數值預報機構。 

  眼下,曾慶存最關心的是自主地球系統模式的研制和國家重大科技基礎設施——地球系統數值模擬裝置的落地建設。 

  目前的預報技術對于未來幾天、十幾天的天氣已經能夠做出預判,但對于未來幾年、十幾年甚至更長遠的氣候預測,就顯得能力不足。地球系統數值模擬裝置可以對大氣圈、水圈、冰凍圈、巖石圈、生物圈等各圈層之間的相互聯系、相互作用開展研究,幫助人類應對全球氣候和生態環境的變化。 

  位于北京懷柔科學城的這座大科學裝置計劃于2022年完成。等建成了,我一定要去現場看一看。曾慶存說。 

誦讀人:空天院 研究實習員 許殊

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