攀登者曾慶存

曾慶存為現(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)星遙感做出了開(kāi)創(chuàng)性和基礎(chǔ)性的貢獻(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)科做出了杰出貢獻(xiàn)，并密切結(jié)合國(guó)家需要，為解決我國(guó)相關(guān)氣象業(yè)務(wù)的關(guān)鍵問(wèn)題做出了卓著功績(jī)。

“今天，南方的降水有所縮減，但范圍依然不小，尤其是在廣東的西部會(huì)出現(xiàn)中到大雨，局地有暴雨，并且伴隨強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生……”

熟悉的背景音樂(lè)、熟悉的畫(huà)面、熟悉的主持人，曾經(jīng)伴隨著一代人的成長(zhǎng)。過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，新聞聯(lián)播之后的天氣預(yù)報(bào)是家家戶戶非常關(guān)注的節(jié)目，春耕秋收，出門(mén)遠(yuǎn)行，都會(huì)先留意天氣情況。

隨著科技的發(fā)展，人們查閱天氣預(yù)報(bào)的途徑雖然在不斷發(fā)生著變化，但精準(zhǔn)而又便捷的天氣預(yù)報(bào)已成為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡囊徊糠帧?/p>

不過(guò)，很多人可能并不知道，天氣預(yù)報(bào)其實(shí)是用方程式計(jì)算出來(lái)的。而中國(guó)氣象計(jì)算方程式的首創(chuàng)者則是國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者曾慶存。

2020年1月10日，時(shí)年85歲高齡的中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員曾慶存緩步走上人民大會(huì)堂主席臺(tái)，從國(guó)家主席習(xí)近平手中接過(guò)2019年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)證書(shū)，進(jìn)入我國(guó)科技領(lǐng)域終身榮譽(yù)行列。

此刻，很多人才第一次知道這個(gè)名字。

然而，正是這樣一個(gè)并不被大眾所熟知的名字，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)星遙感做出了開(kāi)創(chuàng)性和基礎(chǔ)性的貢獻(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)科做出了杰出貢獻(xiàn)，并密切結(jié)合國(guó)家需要，為解決我國(guó)相關(guān)氣象業(yè)務(wù)的關(guān)鍵問(wèn)題做出了卓著功績(jī)。

他，是一名科學(xué)的攀登者。

少年學(xué)子的鴻鵠之志

1935年5月4日，曾慶存出生在廣東省陽(yáng)江市一個(gè)貧困的農(nóng)民家庭。他曾在《和淚而書(shū)的敬懷篇》中提到自己的幼時(shí)生活：“小時(shí)候家貧如洗，拍壁無(wú)塵。雙親率領(lǐng)他們的孩子們力耕垅畝，只能過(guò)著朝望晚米的生活。深夜勞動(dòng)歸來(lái)，皓月當(dāng)空，在門(mén)前擺開(kāi)小桌，一家人喝著月照有影的稀粥——這就是美好的晚餐了?！?/p>

雖然家境貧寒，但曾慶存的父親曾明耀卻對(duì)子女的教育格外重視。曾明耀幼年曾讀過(guò)3年私塾，后因家境所迫中斷了學(xué)業(yè)，對(duì)此深感遺憾。因此，在有機(jī)會(huì)可以送孩子去讀書(shū)時(shí)，曾明耀毫不遲疑地將哥哥曾慶豐送入新式學(xué)堂。由于父母每天都要在田間勞作，曾慶存無(wú)人照顧，哥哥曾慶豐便帶著年幼的曾慶存一起去學(xué)校。就這樣，年僅6歲的曾慶存就以“旁聽(tīng)”的身份開(kāi)始了學(xué)生時(shí)代，日日往返于田野學(xué)堂。

兄弟倆每天上著內(nèi)容相同的課程，也悄悄創(chuàng)造著同樣輝煌的人生：長(zhǎng)大以后，哥哥曾慶豐成為了地質(zhì)學(xué)家，弟弟曾慶存成為了氣象學(xué)和地球流體力學(xué)家。

也許是幼年時(shí)期經(jīng)歷過(guò)農(nóng)耕生活的不易，使得兄弟倆都在自然學(xué)科扎下了根。曾慶存曾很多次提到小時(shí)候，附近村民因?yàn)闆](méi)有準(zhǔn)確的氣候預(yù)測(cè)和土質(zhì)了解，經(jīng)常造成眼看就要豐收的糧食打了水漂。

正因?yàn)樯畹钠D辛，兄弟倆非常珍惜來(lái)之不易的讀書(shū)機(jī)會(huì)，一邊勞動(dòng)、一邊讀書(shū)，生活清貧成績(jī)卻名列前茅。“那時(shí)候勞動(dòng)要到晚上9點(diǎn)才回來(lái)，回來(lái)就喝些粥，作業(yè)還沒(méi)做，我父親拿了個(gè)火把，照著我們做作業(yè)，做完作業(yè)要是還有時(shí)間我們還沒(méi)有太困，他就拿著柴枝在地上寫(xiě)字，告訴你怎么寫(xiě)。當(dāng)然他的字不是很精的，但對(duì)我們是有好處的。你可以想象當(dāng)時(shí)是這么個(gè)情況，小學(xué)老師每年都會(huì)寫(xiě)個(gè)評(píng)語(yǔ)給學(xué)生。給我哥哥怎么評(píng)，老成練達(dá)，刻苦耐勞。小學(xué)三年級(jí)的學(xué)生，就有這么種感覺(jué)，老師很驚訝。對(duì)我怎么說(shuō)，天資聰穎，少年老成?！焙芏嗄旰螅鴳c存如是回憶這段雖然艱辛卻充滿希望與溫情的歲月。

小學(xué)沒(méi)畢業(yè)，曾慶存兄弟倆便參加了百里挑一的“跳考”，直接進(jìn)入初中讀書(shū)。上了中學(xué)后，兄弟倆又因成績(jī)優(yōu)異先后獲得了學(xué)校16個(gè)公費(fèi)讀書(shū)名額中的2個(gè)。

1952年，曾慶存以優(yōu)異的成績(jī)考入北京大學(xué)物理系。當(dāng)時(shí)正值新中國(guó)成立之初，國(guó)家急需氣象科學(xué)人才。曾慶存入學(xué)后不久，北大物理系安排一部分學(xué)生改學(xué)氣象學(xué)專業(yè)，他毫不猶豫地報(bào)了名?！拔襾?lái)自農(nóng)村，知道天氣對(duì)農(nóng)業(yè)的重要性。”

“有一件事我印象很深。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，肯定能減不少損失。我從小在田里長(zhǎng)大，挨過(guò)餓，深有體會(huì)。”于是，深諳農(nóng)村生活的少年立下了鴻鵠之志，從此走上了大氣科學(xué)的研究之路。

但從陽(yáng)江到北京，從南方到北方，少年曾慶存遇到了很多困難，來(lái)自語(yǔ)言的、來(lái)自學(xué)科的。“我們到北京大學(xué)念書(shū)很不容易，也不懂。光著腳板上北京，全憑國(guó)家的幫助，給我們做衣服，有雙鞋給我。就這樣到北京大學(xué)了，到了大學(xué)我連廣州話都不會(huì)講，更不要說(shuō)普通話了。怎么辦，只能硬著頭皮，我跟上海人比、跟廣州人比，各方面（都）比，英語(yǔ)也好、專業(yè)也好（我和他們）都差一大截。那就憑自己的努力吧，就讀吧，過(guò)了一年我就是班上最好的了。全校評(píng)三好學(xué)生，物理系就有一個(gè)，就是我?！?/p>

20世紀(jì)50年代的氣象科學(xué)還處于描述性和半理論半經(jīng)驗(yàn)階段，國(guó)際上的天氣預(yù)報(bào)剛從經(jīng)驗(yàn)性向客觀定量化起步。即將畢業(yè)的時(shí)候，曾慶存到中央氣象臺(tái)實(shí)習(xí)，看到氣象預(yù)報(bào)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(bào)。但由于缺少精確計(jì)算，做天氣預(yù)報(bào)往往只能定性分析判斷，憑經(jīng)驗(yàn)做預(yù)報(bào)，心里沒(méi)把握?！澳菚r(shí)我就下決心要研究客觀定量的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)，提高天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，增加人們戰(zhàn)勝自然災(zāi)害的能力。”

科學(xué)家的矢志不渝

20世紀(jì)，與古時(shí)候看云識(shí)天氣不同，科學(xué)家發(fā)明和應(yīng)用了氣象儀器來(lái)測(cè)量大氣狀態(tài)，繪成“天氣圖”，但還是要依賴預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)，誤差較大。于是，科學(xué)家想辦法把千變?nèi)f化的天氣變成一組方程式，輸進(jìn)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)就能得出結(jié)果——現(xiàn)在通行的“數(shù)值天氣預(yù)報(bào)”由此而來(lái)。

這組方程式被稱為“原始方程”，它囊括了太多的變量，極其復(fù)雜，對(duì)計(jì)算能力要求很高。計(jì)算速度如何“追上”天氣變化速度？難題一時(shí)困住了世界氣象學(xué)界。曾慶存的導(dǎo)師——國(guó)際著名氣象學(xué)家、蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士基別爾也是正在攻克這個(gè)難題的科學(xué)家之一。

1956年，曾慶存本科畢業(yè)，因品學(xué)兼優(yōu)被選派前往蘇聯(lián)科學(xué)院應(yīng)用地球物理研究所學(xué)習(xí)，師從基別爾。

求學(xué)之路伊始，曾慶存就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題：自己在國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)的氣象學(xué)知識(shí)存在許多不足之處。氣象學(xué)科的理論研究學(xué)習(xí)需要有深厚的數(shù)學(xué)、力學(xué)和物理學(xué)基礎(chǔ)，而他在國(guó)內(nèi)學(xué)習(xí)到的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。于是在求學(xué)期間，曾慶存開(kāi)始不斷提高自己的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)一年半的刻苦學(xué)習(xí)，他在數(shù)學(xué)、氣象動(dòng)力學(xué)和大氣物理等方面均取得了優(yōu)異的成績(jī)。

正是看到了曾慶存扎實(shí)的數(shù)學(xué)物理功底，基別爾將這個(gè)困擾了全世界科學(xué)家半個(gè)世紀(jì)的著名難題作為論文題目拋給了曾慶存，即應(yīng)用斜壓大氣動(dòng)力學(xué)原始方程組做數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的研究。“他把這個(gè)題目給我時(shí)，所有的師兄都反對(duì)，認(rèn)為我不一定研究得出來(lái)，可能拿不到學(xué)位。導(dǎo)師信任我，還是讓我選擇了這個(gè)題目。”曾慶存說(shuō)。

曾慶存苦讀冥思，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，想出了用不同的計(jì)算方法分別計(jì)算不同過(guò)程的方法，一試成功，最后只用了很少的計(jì)算機(jī)機(jī)時(shí)，就把論文做完了。

此時(shí)的曾慶存只有25歲，他提出的正是著名的“半隱式差分法”。此時(shí)，這個(gè)年輕人并沒(méi)有想到，他的這個(gè)成果，后來(lái)會(huì)成為一個(gè)劃時(shí)代的產(chǎn)物——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，隨即用于天氣預(yù)報(bào)，至今仍在沿用，大幅提升了氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。

1961年3月，獲得了蘇聯(lián)科學(xué)院副博士學(xué)位后，曾慶存決定立即回國(guó)。踏上祖國(guó)大地的那一刻，他覺(jué)得無(wú)比踏實(shí)，寫(xiě)下一首《自勵(lì)》詩(shī)：“溫室栽培二十年，雄心初立志驅(qū)前。男兒若個(gè)真英俊，攀上珠峰踏北邊?！?/p>

這個(gè)青年科學(xué)家以此向朝思暮念的祖國(guó)表明心跡，絕不辜負(fù)國(guó)家的培養(yǎng)，一定要在氣象科學(xué)領(lǐng)域踏上世界最高峰。

從此，矢志不渝。

回國(guó)之后，曾慶存立即進(jìn)入了中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所氣象研究室工作。由于當(dāng)時(shí)沒(méi)有電子計(jì)算機(jī)，無(wú)法開(kāi)展尖端數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的研究工作，曾慶存就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(wèn)題，并在數(shù)值天氣預(yù)報(bào)與地球流體力學(xué)的數(shù)學(xué)物理系統(tǒng)理論研究中取得了重要成果。

1970年，國(guó)家決定開(kāi)始研制自己的氣象衛(wèi)星。為了順應(yīng)國(guó)家的需要，曾慶存轉(zhuǎn)而作為科學(xué)指導(dǎo)被緊急調(diào)派到我國(guó)氣象衛(wèi)星工程中，進(jìn)入到自己完全陌生的研究領(lǐng)域，開(kāi)始從事大氣遙感的研究工作。在那段時(shí)間里，曾慶存克服重重困難，遇見(jiàn)不懂的問(wèn)題就從頭開(kāi)始自學(xué)，終于解決了衛(wèi)星大氣紅外遙感的基礎(chǔ)理論問(wèn)題。

1974年，曾慶存出版了《大氣紅外遙測(cè)原理》一書(shū)，這是當(dāng)時(shí)世界上第一本系統(tǒng)講述衛(wèi)星大氣紅外遙感定量理論的專著，澄清了國(guó)際上一些模糊和錯(cuò)誤觀念，也為中國(guó)和世界氣象衛(wèi)星遙感和資料應(yīng)用提供了理論依據(jù)。其中提出的“最佳信息層”和反演方法，在我國(guó)氣象衛(wèi)星的規(guī)劃和研制方面起到了重要作用。

此后，曾慶存又重新回歸到自己所熟悉的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究領(lǐng)域，并于1979年出版了長(zhǎng)達(dá)80萬(wàn)字的大氣動(dòng)力學(xué)和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)理論專著《數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)》第一卷。這部專著將數(shù)學(xué)、力學(xué)和氣象學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，貢獻(xiàn)了世界首創(chuàng)的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)理論研究成果，被中國(guó)科學(xué)院列為重大研究成果，同時(shí)也得到了國(guó)際同行的高度贊譽(yù)。

1984年，49歲的他挑起了中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所所長(zhǎng)的大梁。當(dāng)時(shí)，我國(guó)基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)短缺，雖然大氣科學(xué)在理論上不比國(guó)外差，但中國(guó)科學(xué)家缺少一個(gè)重要工具：高速計(jì)算機(jī)?！拔覀兊挠?jì)算機(jī)每秒百萬(wàn)次，人家是億次，要追趕他們就好比毛驢追汽車。”曾慶存在大氣所的老同事回憶。

曾慶存就是要追！一時(shí)沒(méi)有“汽車”，那就先換“自行車”，總得咬著牙自己往前趕?！澳呐庐?dāng)?shù)粞澴右惨I(mǎi)計(jì)算機(jī)！”曾慶存撂下話。擔(dān)任所長(zhǎng)的9年間，在曾慶存的帶領(lǐng)下，大氣所建設(shè)了2個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成為國(guó)際知名的大氣科學(xué)研究中心。

1988年，我國(guó)第一顆氣象衛(wèi)星風(fēng)云1號(hào)成功發(fā)射。經(jīng)過(guò)多年努力，曾慶存所在團(tuán)隊(duì)的努力終于換來(lái)了可喜可賀的成果。風(fēng)云1號(hào)傳來(lái)了更多清晰的遙感監(jiān)測(cè)影像，從此我國(guó)有了自己的氣象衛(wèi)星。在慶功會(huì)上，53歲的曾慶存興奮地賦詩(shī)一首：“東西南北觀微細(xì)，晴雨風(fēng)云在目前。寄語(yǔ)中華好兒女，要攻科技更精尖！”

氣象學(xué)家林良勛表示：“現(xiàn)在全世界數(shù)字預(yù)報(bào)模式的求解的技術(shù)方法，還是沿用了曾院士的成果。另外一個(gè)方面，他很好地解決了氣象衛(wèi)星，探測(cè)大氣技術(shù)中的一個(gè)非常難的難點(diǎn)，就是如何用紅外技術(shù)來(lái)探測(cè)大氣，解決定量觀測(cè)這個(gè)學(xué)術(shù)的難點(diǎn)。所以我們中國(guó)的氣象衛(wèi)星走在世界比較前的位置，與曾先生的貢獻(xiàn)密不可分?！?/p>

曾慶存在“攀上珠峰踏北邊”的路上不斷前行，開(kāi)創(chuàng)了跨季度氣候動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)研究和氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)與防災(zāi)調(diào)度方法研究，提出了人工調(diào)控自然環(huán)境的理論方法、氣象災(zāi)害的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和防控調(diào)度實(shí)用研究……

科研路上，汗水與淚水相伴，但曾慶存矢志不渝，從不言棄。他常說(shuō)：“人生在世，就得與天地共同奮斗，推動(dòng)社會(huì)向前進(jìn)。”他很清楚，科學(xué)的攀登，并非一朝一夕，也非一人努力就能完成，而需要幾代科技工作者接力完成，“功勞不只是我一個(gè)人的”。曾經(jīng)教過(guò)曾慶存的老師將科學(xué)的接力棒交到他的手中，而他也希望將接力棒更好地傳下去。

永無(wú)止境的攀登者

1980年，45歲的曾慶存當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院院士，1994年當(dāng)選俄羅斯科學(xué)院外籍院士，1995年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士。2017年，憑借在科學(xué)領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)，他獲得世界氣象界的最高榮譽(yù)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)。在2020年1月10日召開(kāi)的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，他成為國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)獲得者。

如今，曾慶存已桃李滿天下。他言傳身教、誨人不倦，為我國(guó)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。這些人中的大部分已經(jīng)成為國(guó)家大氣科學(xué)研究和業(yè)務(wù)領(lǐng)域的骨干和頂尖人才，其中包括3位中國(guó)科學(xué)院院士、2位中國(guó)人民解放軍少將、1位中國(guó)氣象局副局長(zhǎng)和不少的學(xué)科帶頭人。曾慶存還為發(fā)展中國(guó)家培養(yǎng)了多位留學(xué)生，其中古拉姆拉索爾為中國(guó)科學(xué)院培養(yǎng)的首位外籍博士，回國(guó)后任巴基斯坦國(guó)家氣象局局長(zhǎng)。

“長(zhǎng)江后浪推前浪，一代一代往前走，科學(xué)哪有到頂?shù)臅r(shí)候呢？”回顧自己的科研成績(jī)，曾慶存一如既往地謙遜：“我曾立志攀登科學(xué)的‘珠峰’，但我并沒(méi)有到山頂，大概在海拔8600米的地方建了個(gè)營(yíng)地，供后來(lái)者繼續(xù)攀登?！?/p>

2009年，已74歲的曾慶存與其他科學(xué)家萌生了建立“地球模擬器”的想法，用以預(yù)測(cè)未來(lái)一年甚至幾十年的氣候，事關(guān)夏季洪澇、冬季霧霾、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、能源布局等，涉及國(guó)計(jì)民生的方方面面。在數(shù)百位科學(xué)家的共同努力下，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”——“寰”于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。

該裝置被形象地稱為“可以為地球做CT”，將為國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對(duì)氣候變化、生態(tài)環(huán)境治理、可持續(xù)發(fā)展等重大問(wèn)題提供科學(xué)支撐。

眼下，已86歲高齡的曾慶存，最關(guān)心的就是“寰”的落地建設(shè)?！暗冉ǔ闪耍乙欢ㄒガF(xiàn)場(chǎng)看一看?！?/p>

曾慶存，仍在攀登！