曾慶存：一切為了祖國(guó)氣象事業(yè)

我國(guó)氣象事業(yè)，經(jīng)歷了從無到有、從弱到強(qiáng)的過程。

回顧20世紀(jì)，天氣預(yù)報(bào)很大程度上依賴于預(yù)報(bào)員的經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷，由于缺少精確計(jì)算，預(yù)報(bào)員心里也沒把握。如今，天氣預(yù)報(bào)已從經(jīng)驗(yàn)時(shí)代邁進(jìn)了數(shù)值預(yù)報(bào)時(shí)代，準(zhǔn)確率和時(shí)效性有了質(zhì)的提高。我國(guó)24小時(shí)晴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率已達(dá)87%，暴雨預(yù)警準(zhǔn)確率提高到88%，強(qiáng)對(duì)流預(yù)警提前量達(dá)38分鐘，全球中期數(shù)值預(yù)報(bào)延長(zhǎng)到5天可用，公眾氣象服務(wù)滿意度逐年上升。

在推動(dòng)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)進(jìn)步方面，曾慶存功不可沒。他是國(guó)際數(shù)值天氣預(yù)報(bào)奠基人之一，他為中國(guó)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)星遙感做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。在2020年1月10日召開的國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上，曾慶存獲得2019年度國(guó)家最高科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。

攀上珠峰踏北邊

1935年5月，曾慶存出生在廣東陽(yáng)江一個(gè)貧困農(nóng)民家庭。用他的話說，自己的幼年生活就是“家貧如洗，拍壁無塵”。

雖然家境貧寒，但是曾慶存的父親對(duì)子女的教育格外重視。在他的記憶中，父母每日都早出晚歸地去田間耕作，年幼的他就以旁聽生的身份跟著哥哥一起去學(xué)堂聽課。

曾慶存對(duì)物理學(xué)有著濃厚的興趣。1952年，他以優(yōu)異的成績(jī)順利考入北京大學(xué)物理系，但那時(shí)，新中國(guó)剛成立不久，迫切需要發(fā)展氣象事業(yè)，培養(yǎng)我國(guó)自己的氣象學(xué)科人才。因此，北京大學(xué)物理系準(zhǔn)備安排一部分學(xué)生去學(xué)習(xí)氣象專業(yè)，其中就包括曾慶存。

盡管這不是自己最初的興趣，但是因?yàn)閲?guó)家的需要，曾慶存還是毅然改學(xué)氣象專業(yè)，從此開啟了他的氣象科研人生。

畢業(yè)前，曾慶存到中央氣象臺(tái)實(shí)習(xí)。他發(fā)現(xiàn)，由于缺少精確計(jì)算，氣象員們往往只能通過圖表作出定性分析，憑經(jīng)驗(yàn)做天氣預(yù)報(bào)，對(duì)得出的結(jié)論心中并不堅(jiān)定。

曾慶存便暗下決心，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，增加人們應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的能力。

1957年，從北京大學(xué)畢業(yè)的曾慶存被選派赴蘇聯(lián)留學(xué)，他的導(dǎo)師基別爾為他選擇了“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)”的論文題目。這是一個(gè)世界難題，因?yàn)榇髿膺\(yùn)動(dòng)非線性強(qiáng)、具有多尺度特征，且需要計(jì)算的物理變量和自由度巨大，包括溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速等。在當(dāng)時(shí)的計(jì)算條件下，想追上天氣變化的速度將其計(jì)算出來，實(shí)現(xiàn)真正的“預(yù)報(bào)”，幾無可能。

曾慶存反復(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，摸索出用不同的計(jì)算方法分別計(jì)算不同過程的辦法，即“半隱式差分法”。經(jīng)檢驗(yàn)，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確度大于60%，可實(shí)際使用。這是世界上首個(gè)用原始方程直接進(jìn)行實(shí)際天氣預(yù)報(bào)的方法，沿用至今。

“在總結(jié)導(dǎo)師以前工作的基礎(chǔ)上，我冥思苦想了3年，終于把原始方程組解出來了?！痹谠鴳c存看來，科學(xué)大道是不平坦的，只有勇敢堅(jiān)毅，才能攀上頂峰。

1961年，曾慶存得出研究成果后，迫不及待地回到祖國(guó)。他寫了一首詩(shī)以自勵(lì)：“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。”

“國(guó)家需要我回去搞建設(shè)”

“當(dāng)時(shí)就一個(gè)念頭，回國(guó)！國(guó)家需要我回去搞建設(shè)，我就馬上回去?！碧ど蠂?guó)土的那一刻，26歲的曾慶存便下定決心，要踏上氣象科學(xué)領(lǐng)域最高峰。

回國(guó)之后，曾慶存立即進(jìn)入中國(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)沒有電子計(jì)算機(jī)，無法開展尖端數(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。

當(dāng)時(shí)條件差，曾慶存住在只有幾平方米的房子里。盡管物資匱乏、生活清貧，他卻絲毫沒有減少科學(xué)報(bào)國(guó)的熱情。作為訪問學(xué)者出訪美國(guó)、日本時(shí)，他盡量節(jié)省開支，把所余的近6000美元交還給國(guó)家。

1970年，曾慶存又一次服從國(guó)家需要，被緊急抽調(diào)參加氣象衛(wèi)星工程這一完全陌生的研究領(lǐng)域。同時(shí)參與該項(xiàng)目的研究員董超華依稀記得，那時(shí)美國(guó)和蘇聯(lián)已經(jīng)有了氣象衛(wèi)星，我國(guó)也要研制，但大家對(duì)該領(lǐng)域完全陌生。曾慶存不畏艱難承擔(dān)起頂層設(shè)計(jì)工作，帶領(lǐng)他們白手起家。

在那段時(shí)間里，曾慶存克服重重困難，遇見不懂的問題就從頭開始自學(xué)，終于解決了衛(wèi)星大氣紅外遙感的基礎(chǔ)理論問題。

“國(guó)家需要我做什么，我就做什么。不懂就從基本理論一點(diǎn)一滴啃起，我搞懂了，再來教其他人。”繁重的工作讓曾慶存積勞成疾，但他仍然堅(jiān)持完成了一部30萬字的著述《大氣紅外遙測(cè)原理》。這是國(guó)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，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，曾慶存回歸到數(shù)值天氣預(yù)報(bào)研究領(lǐng)域。1979年，他出版了專著《數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)》（第一卷），這部長(zhǎng)達(dá)80萬字的專著將數(shù)學(xué)、力學(xué)和氣象學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，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，得到國(guó)際同行贊譽(yù)。

曾慶存還將數(shù)值天氣預(yù)報(bào)延伸至氣候變化模擬和預(yù)測(cè)，采用自研的氣候系統(tǒng)模式在世界上率先做出跨季度氣候的動(dòng)力學(xué)預(yù)測(cè)。

2016年，曾慶存獲得世界氣象組織最高獎(jiǎng)——國(guó)際氣象組織獎(jiǎng)，“獲獎(jiǎng)不僅代表國(guó)際氣象界對(duì)我個(gè)人的認(rèn)可，更彰顯了我國(guó)氣象事業(yè)的發(fā)展水平”。

胸懷大局，甘為科學(xué)發(fā)展“折腰”

曾慶存不僅是一位優(yōu)秀的科學(xué)家，還是一位杰出的科研工作領(lǐng)導(dǎo)者。1984年，49歲的曾慶存挑起了中科院大氣物理研究所所長(zhǎng)的大梁。那時(shí)正是大氣所最艱難的一段時(shí)光。

中科院黨組原副書記郭傳杰還清楚地記得30多年前的一幕。當(dāng)時(shí)，他來到中科院大氣所調(diào)研，聽取科研人員的意見。大家在一間會(huì)議室里輪流發(fā)言，輪到曾慶存時(shí)，他說了這樣一段話：

“古人陶淵明，不為五斗米折腰。如果為自己，我也不會(huì)為幾斗米去折這不高貴的腰。現(xiàn)在我已經(jīng)折得腰肌勞損了，但還得折下去。因?yàn)槲以谥鞒执髿馑墓ぷ?，不能讓先輩?chuàng)立的這么優(yōu)秀的研究所在我手上敗下去。大氣研究對(duì)國(guó)計(jì)民生非常重要，我們研究所雖然規(guī)模不大，但有一群愛研究的科學(xué)家。我們希望國(guó)家重視基礎(chǔ)研究，讓大家有一個(gè)可以安心做基礎(chǔ)研究的環(huán)境?！?/p>

為“五斗米”而折腰，曾慶存確實(shí)是這么做的。大氣所當(dāng)時(shí)還沒有大型計(jì)算機(jī)。曾慶存認(rèn)為，要讓大氣研究走得更快，必須購(gòu)置大型計(jì)算機(jī)。當(dāng)時(shí)別人對(duì)此不理解，曾慶存就不斷地往相關(guān)部門跑，不停地解釋，最后終于獲得了經(jīng)費(fèi)。

在擔(dān)任所長(zhǎng)的9年間，曾慶存在頭批建設(shè)的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室中爭(zhēng)取到兩個(gè)大氣科學(xué)方面的名額，建成“大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和“大氣邊界層物理和大氣化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”；而后他又抓住契機(jī)，向發(fā)展中國(guó)家科學(xué)院成功申辦了“國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心”。短短幾年內(nèi)，他所開創(chuàng)和領(lǐng)導(dǎo)的這幾個(gè)機(jī)構(gòu)便在國(guó)際上聲名遠(yuǎn)揚(yáng)，更成為我國(guó)大氣科學(xué)基礎(chǔ)研究的中堅(jiān)力量。

“中國(guó)要成為世界科技強(qiáng)國(guó)，必須有原創(chuàng)性成果，必須有更多耐得住寂寞的青年人投身科研事業(yè)。而我，一個(gè)氣象科研領(lǐng)域的老戰(zhàn)士，愿意為真理、為人民、為國(guó)家、為黨奉獻(xiàn)一切?！痹鴳c存說。

大氣科學(xué)是交叉學(xué)科，曾慶存重視網(wǎng)羅各專業(yè)人才，為多學(xué)科交叉融合創(chuàng)造條件。他的學(xué)生，除來自大氣科學(xué)專業(yè)外，還來自物理學(xué)、力學(xué)、控制論和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域?！安还苁鞘裁捶较虻膶W(xué)生，招進(jìn)來后，曾老師總能根據(jù)他們的特長(zhǎng)因材施教?！彼膶W(xué)生戴永久院士說。

曾慶存的治學(xué)態(tài)度十分嚴(yán)謹(jǐn)，一直告誡學(xué)生要甘坐“冷板凳”，有“十年磨一劍”的精神。他向來反對(duì)淺嘗輒止的作風(fēng)，要求學(xué)生把學(xué)問做深做透。

為建設(shè)一支國(guó)家氣象人才隊(duì)伍，曾慶存苦口婆心地勸說出國(guó)研究人員回國(guó)效力，中國(guó)氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所科學(xué)主任張邦林就是被他拉回來的。“20世紀(jì)90年代，很多研究人員都出國(guó)了，我當(dāng)時(shí)出去后曾老師很生氣，后來他經(jīng)常給我寫信，讓我回國(guó)為祖國(guó)的氣象事業(yè)服務(wù)?！睆埌盍终f，像他一樣被曾老師拉回國(guó)的學(xué)生非常多。

眼下，曾慶存最關(guān)心的是自主地球系統(tǒng)模式的研制和國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置的落地建設(shè)。位于北京懷柔科學(xué)城的這座大科學(xué)裝置計(jì)劃于2022年完成，“等建成了，我一定要去現(xiàn)場(chǎng)看一看”。

大科學(xué)家小故事

黃牛風(fēng)格，賽馬精神

初識(shí)曾慶存的人，可能覺得他不茍言笑，深入了解后就會(huì)發(fā)現(xiàn)，他才情橫溢，總能冒出些“金句”。

他做學(xué)問，也寫詩(shī)?！安蛔非笕A麗，平淡有意境?！庇腥嗽u(píng)價(jià)，人如其詩(shī)。

他時(shí)常用一句話勉勵(lì)和要求自己：為人民服務(wù)，為真理獻(xiàn)身，憑黃牛風(fēng)格，具賽馬精神?！捌匠Ｏ窭宵S牛一樣踏實(shí)科研，好好積累，當(dāng)國(guó)家和人民用你的時(shí)候，就像賽馬一樣向前沖?！?/p>

曾慶存把自己當(dāng)成一塊磚，國(guó)家哪里有需要，他就去哪里，研究就做到哪里。1979年，他不顧身體傷病，躬在僅有幾平方米、擺上兩張床就站不下兩個(gè)人的蝸居里，不分晝夜地寫作，完成了《數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的數(shù)學(xué)物理基礎(chǔ)》（第一卷）。

這部長(zhǎng)達(dá)80萬字的大氣動(dòng)力學(xué)和數(shù)值天氣預(yù)報(bào)理論專著，將數(shù)學(xué)、力學(xué)和氣象學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，國(guó)際同行評(píng)價(jià)它是“氣象學(xué)理論化極重要的篇章”和“構(gòu)筑氣象力學(xué)必不可少的學(xué)術(shù)基礎(chǔ)”。

一簞食，一瓢飲，居陋巷。多年前，曾慶存就有一句“名言”：“餓著肚子推公式，越推越新鮮?！蓖略u(píng)價(jià)他：腦袋是尖的，屁股是方的。專心研究時(shí)餓著肚子都不怕，任誰(shuí)也干擾不了他。

學(xué)術(shù)認(rèn)真、工作拼命，是學(xué)生們對(duì)他的一致印象。論文經(jīng)過曾慶存的手，總會(huì)密密麻麻布滿他親筆修改的意見，甚至還有加頁(yè)；出差時(shí)，一回酒店，曾慶存就躲進(jìn)房間寫稿子，同行的學(xué)生等他吃飯，餓到了晚上九十點(diǎn)。

2017年春節(jié)，別人都在歡度假期，年過八旬的曾慶存卻窩在家里埋頭推導(dǎo)大氣污染優(yōu)化控制理論。從大年初一到初七，撰寫了數(shù)十頁(yè)手稿，為中央要求環(huán)保執(zhí)法禁止“一刀切”提供了理論基礎(chǔ)。

做學(xué)問勇登高峰，生活上卻滿不在乎。同事趙思雄笑稱曾慶存總是“鞋兒破，帽兒破”?！跋奶煸谥嘘P(guān)村，如果見到一個(gè)戴破草帽的老頭，十有八九就是他?！?/p>