文章来自“科学大院”公众号
作者：科学大院
1月10日上午，中国科学院院士曾庆存获2019年度国家最高科学技术奖。
曾庆存院士深耕气象科研领域六十余载，是中国气象事业发展的参与者和见证者。
往大里说，如今，中国的气象事业发展整体上处于世界先进水平，离不开他做出的巨大贡献。往小里说，不管是提醒你穿秋裤的降温信息，还是提醒赶海up主明天不要出海的台风预报，都得益于他的研究成果。
可以说，他的研究成果，我们任何一个人都在用，获得国家最高科学技术奖，更是实至名归。
不过更让我们感慨的，是这位85岁科学家的研究方向曾经数度改变。这似乎不符合我们印象中“选定一条路，坚持走下去”的科研精神。那么，从一开始的物理到气象再到遥感，这条路究竟是怎么一步步走出来的？
在他看来，其实很简单，一切都是因为“国家需要”这四个字。
最初，他学的专业不是气象
1952年，曾庆存进入北京大学物理系，最开始学的是基础物理，后来，学校安排一部分学生改学气象学专业，曾庆存毫不犹豫地就答应了。
他同意换专业的理由格外的简单：国家需要。
当时正值新中国成立初期，国家急需气象科学人才。而当时的天气预报除了简单的地面观测设备，大都要靠预报员的经验。比如，“看云识天气”：“天上钩钩云，地上雨淋淋”,“朝霞不出门，晚霞行千里”,“满天乱飞云，雨雪下不停”......然而，天有不测风云，经验的作用往往很有限。1954年，河南发生了一场晚霜灾害，造成当地40%的小麦被冻死，严重影响了当地的粮食产量。这件事也坚定了曾庆存改学气象的决心，他觉得如果能提前预判天气，做好防范，肯定能降低不少损失，当地的老百姓就不会挨饿了。
（图片来自：阳江市第一中学）（曾庆存的母校）
大学毕业时，还是因为国家需要，曾庆存放弃了尽快参加工作挣钱养家的机会，被选派进入苏联科学院应用地球物理研究所学习，师从著名气象学专家基别尔。这一次，他攀上了科学的一座高峰。
60年前他的成果
至今仍是天气预报的核心技术之一
在苏联学习期间，曾庆存开始了对数值天气预报的研究。数值天气预报就是根据物理学原理（大气动力学）建立描述天气演变过程的方程组（数学模型），输入观测资料，用电子计算机作数值求解，预测未来天气。
20世纪上半叶，科学界提出用描述大气运动的原始方程组作定量天气预报的构思，但方程组非常复杂，无法直接求解，想法只得夭折。1950年，美国气象学家利用计算机做出了第一张24小时天气形势预报图，数值天气预报一词正式使用。
（图片来自：阳江市第一中学）
“用计算机预测未来天气”，说来简单，然而求解大气运动原始方程组时气流扰动、气旋、气温等各种天气参数繁多，且尺度不同、时刻都在变化，要想建立一套科学有效的计算方法，在拥有超级计算机的今天也不是一件容易的事，更别说是在60多年前了，当时计算机在苏联也是稀缺宝贝。曾庆存想到，“何不化繁为简，隐去对方，先各自计算气象参数，再加以整合。”在导师的指导下，曾庆存开始全力攻坚。他每天只有10个小时的上机时间，而且还只能在深夜。于是，他就白天用纸算，晚上带着纸条去上机，一万多行程序，一条条验证。
1961年，曾庆存提出了“半隐式差分法”，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%，半隐式差分法至今仍被国际上广泛使用，至今仍是数值天气预报的核心技术之一。
数值天气预报被世界气象组织称为20世纪最伟大的科技和社会进步之一，《自然》杂志盛赞“数值天气预报”的发展是一场静悄悄的革命，“全球天气预报可与模拟人类大脑和早期宇宙的演变相媲美”。总之，今天不论你是在电视上还是在手机上看到的天气预报，都有赖于数值预报的支撑。
（图片来自：veer图库）
学气象的研究卫星
他又提出了全球领先的理论
曾庆存对我国天气预报的贡献，除了数值预报领域，还有气象卫星领域。
上世纪六十年代，美国和苏联已经有了气象卫星。1970年，周恩来总理提出中国要研制自己的气象卫星，曾庆存是最早进入研发小组的成员之一，并且承担了规划和科学指导工作。
曾庆存此前一直从事理论研究，这项任务和他的专业有很大距离。但是，因为国家需要，他还是以最快的速度、最饱满的热情投入到气象卫星的相关研究中，边学边用边教团队。其间，他深入研究应用卫星进行遥感的理论问题。为了把这些研究成果进行系统总结，让大家专心学习，他带病边工作边写作，终于成书《大气红外遥测原理》（“遥测”今称“遥感”）并出版，直到今天，这一理论都没有过时，确保我国的气象遥感技术处于全球领先的国家行列，书中提出的遥感方程和“最佳信息层”理论至今仍是监测暴雨和台风等灾害性天气的重要手段。
1987年，我国发射了第一颗气象卫星。曾庆存回忆说：“（我们比美国、苏联）大约晚了20年。不过，美国1966年的气象卫星也是带试验性的，定向上不好。好用的应是三轴定位的，美国上世纪七十年代末才做到。我们当初设计时就考虑到了，后来我们国家系列的气象卫星都做到了（这一点）。全球范围内，哪个地方有台风，哪个地方有雷电，我们都探测得出来。凡是外国卫星有的监测项目，我们国家的卫星都有，而且风云4号还有外国静止卫星所无的项目。“
曾庆存在科普讲座上（图片来自：中国科学院大气物理研究所 国家卫星气象中心）
正是由于数值预报和气象遥感技术的成功应用，我国的气象预报准确度、分辨率和精细化水平都取得了长足的发展，毫无疑问，如今，中国的气象事业发展整体上处于世界先进水平。尤其是我国的台风预报，可做出时效长达七天的数值天气预报，提前三至四天较准确地报出台风登陆地点和强度，还可以提前七天报出台风生成。
（图片来自：国家卫星气象中心）
2017年8月22日下午14:00至15:00“风云四号”A星三通道彩色合成动画监测显示：2017年第13号台风“天鸽”已由冷云盖型发展成具有螺旋结构的云带，出现眼区，南侧水汽供应充足，强度明显增强。
过去，一个台风袭击我国，伤亡人数可达到上万，“如今，我们已能把台风信息牢牢掌握住了。”曾庆存说，近年来，多个台风的24小时预报登陆点和实际登陆点相差50公里左右——台风半径是1000公里，看相对值的话，50公里已经是很小的误差范围了。现在的预警信息甚至能覆盖港口和在广大南海作业的每一艘船只，相当准确的预报，帮助我国实现了多个登陆台风期间，人员零死亡的“战绩”。
他现在要干的事
将扭转中国在此领域的被动地位
几年前，曾庆存还与多位科学家一起倡议建设“地球系统数值模拟装置”，这个大科学装置也被形象地称作“解读地球计划”。
（图片来自：中国科学院大气物理研究所）
（图片来自：中国科学院大气物理研究所）
“地球数值模拟”就是在超级计算机上进行大规模的科学计算，从而认识和再现地球系统的过去和当前状况，并预测未来。作为对地球自然过程进行数值模拟的超级计算机，“地球数值模拟装置”集高性能计算机、软件工具、支撑技术、地球数值模拟应用软件等于一体，可以用于还原或预测地球自然变化过程，将是人类认识地球的重要科研装备。
长期以来，美国、日本等发达国家在地球模拟科学特别是在全球气候变化学术领域具有主导权，同时也掌握了在全球气候变化特别是全球变暖的减缓、适应措施等方面的话语权，这在很大程度上得益于上述国家早已提出或建设了自己的地球系统模拟计划。而 “解读地球计划”的启动，无疑将扭转中国在此领域的被动地位。这个装置能轻松实现对地球系统全圈层模拟，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。
2015年，解读地球计划启动（图片来自：中国科学院大气物理研究所）
2015年，解读地球计划启动（图片来自：中国科学院大气物理研究所）
在曾庆存和数百位科学家的共同努力下，地球系统数值模拟装置于2018年在北京市怀柔科学城破土动工。在不久的将来，这个装置能为我们解读地球的过去、观察地球的现在、预测地球的将来。
初心未变 热血犹存
1961年，曾庆存从苏联学成回国时，写了一首《自励》诗：“温室栽培二十年，雄心初立志驱前。男儿若个真英俊，攀上珠峰踏北边。”
几十年来，曾庆存一直在科研道路上不停攀登——他不仅是国际气象力学理论化的先驱者之一，在短中长期天气数值预报和建立全球气候系统模型中也起到极为重要的作用。近年来，他还带领学生和研究团队积极参与全球气候变化研究、发起生态和环境系统动力学模式及地球系统模式研究，并提出自然控制论等新理论。2016年，国际气象组织授予曾庆存“国际气象组织奖”，这也是全球气象界的最高荣誉奖项，被称为气象界的“诺贝尔奖”。
国际气象组织授予曾庆存“国际气象组织奖”（图片来自：中国科学院大气物理研究所）
回首自己不断变向却一直高速前进的研究道路，虽然有遗憾，曾庆存却从不后悔——因为国家需求一直排在他学术清单上的最高优先级。他说：“如果不是新中国成立，上大学是想也不敢想的事。我衷心感激党和国家的恩情，党和国家的需要，就是我的第一选择。”
2019年5月，曾庆存来到 “地球系统数值模拟装置”工地（图片来自：中国科学院大气物理研究所）
如今，曾庆存唯愿时间能再多一点、能有更多的青年人走上科研道路。“寄语中华好儿女，要攻科技更精尖。”曾庆存说：“中国要成为世界科技强国，必须有原创性成果，必须有更多能耐得住寂寞、坐得住冷板凳的青年人投身科研事业。而我，一个气象科研领域的‘老战士’，愿意为真理、为人民、为国家、为党奉献一切。”
责编：张文韬
本文主要资料来源如下，编辑有调整
主要资料来源:
1 《专访中国科学院院士曾庆存：坚定我国气象事业发展的自信》，中国气象报社
2 《中国科学院院士、中科院大气物理研究所研究员曾庆存：让中国的天气预报越来越准》 ，北京晚报
3 《曾庆存院士：初心未变热血犹存》，光明日报
4 《他的工作是数值天气预报发展的一个里程碑》，网易科技
5 《天气预报为何越来越准了？院士带你了解背后的故事》，新华网
6 中国科学院大气物理研究所网站
7 阳江市第一中学网站
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