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曾庆存:勇攀气象学之巅,情牵故乡的云

2020-09-14 来源:南方杂志 作者:杨洋

2020年1月10日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会。获得2019年度国家最高科学技术奖的曾庆存院士代表全体获奖人员发言

  ◎《南方》杂志记者∕杨洋 发自广州等地

  ◎本文责编∕李焱鑫

  6月的广东,风云常是变幻,烈日和风雨交替无常。

  85岁的曾庆存躬身一线,带着他的院士学生,在广东沿海做了一趟为期半个多月的科学考察。

  这位头发花白的老者,一身简朴打扮,开口就是阳江口音的普通话,光看外表,很难将他跟享誉全球的气象学界名家、“诗人院士”等身份联系起来。

  他黑色公文包不离身,想到什么就从包里拿出本子,记下问题,有时候一写就是小半个小时,完全沉浸其中,吃饭都顾不上。

  就是凭着这样一股钻研劲儿,曾庆存26岁就从理论上破解了“地转适应过程”的本质,首创“半隐式差分法”数值求解大气动力学原始方程组,应用到天气预报业务中去,后来又为其进一步发展研究了数理基础问题,为“20世纪最重大的科技和社会进步之一”的数值预报作出杰出贡献;45岁当选中国科学院院士;81岁被授予国际气象组织奖,这是一年只颁给一人的世界气象组织的最高气象学奖;85岁获颁中国“国家最高科学技术奖”。

  半个多世纪前从竹林蕉叶下成长起来的阳江少年,今已是登峰国际气象学之巅的学者。而他正对故乡的“风云”展开更为系统深入的科学研究,在广东这片故土再谱辉煌。

  竹林蕉叶下专心苦读

  1935年,曾庆存生于阳江一个“家贫如洗,拍壁无尘”的贫苦农民家庭,少时“长于竹林蕉叶之下”,操劳农业耕作,对“靠天吃饭”有着很深的体会。

  阳江位于南海之滨,因其特殊的地理环境,常有台风正面登陆。曾庆存对此印象深刻,每逢台风登陆,不仅耕作受到影响,家里也是屋漏千行。

  11岁那年,一天台风过境,风雨交加,一家人困在屋里。读书不多的曾父,提出一句“久雨疑天漏”,让曾庆存与哥哥曾庆丰对对子。父子兄弟一边聊天一边推敲,联句得诗一首:“久雨疑天漏,长风似宇空。丹心开日月,风雨不愁穷。”

  回想起这段童年往事,曾庆存全然不记屋漏之苦,但念父亲之用心。

  “如果没有父亲的熏陶和启蒙,我和哥哥不会走上读书这条路。”曾庆存说,父亲曾明耀虽为一介农夫,只读过三年私塾,但对知识一直向往,逢年节就帮村民写对联,常带着兄弟俩吟诗作对,用柴枝在地上练习“写大字”。

  一次偶然的机会,曾明耀在挑肥途中遇见当地小学的校长,校长见他举手投足间透露着儒雅之气,就问:“家里孩子多大了?一定要让孩子读书。”

  当时曾家穷得吃不饱饭。尽管如此,曾明耀还是咬着牙把适龄的曾庆丰送进这所新式学堂,也就是现在的阳江市江城一小。曾庆存当时才6岁,跟着哥哥以旁听生的身份开始自学生生涯。从那时起,两个农家少年打着赤脚、衣衫褴褛,每日往返于田间和学堂。

  “当时点灯没有油,父亲就用泡水几个月后晒干的竹条,点燃作灯。父亲就这么举着灯,看着我们兄弟写完作业才睡觉。”讲到这里,老人眼泛泪光。

  正是在这样的家庭环境下,曾家兄弟倍加珍惜来之不易的学习机会。曾庆存成为老师笔下“少年老成、天资聪颖”的孩子。

  而抗日战争胜利后不久的1946年,小学没毕业,他和哥哥曾庆丰参加百里挑一的“跳考”,直接进入中学读书,并在1952年考取北京大学物理系,由此展开了自己的科学生涯。

2012年12月,曾庆存院士回母校阳江市第一中学讲学,受到学子的热烈欢迎

  应祖国需要勇攀“珠峰”

  曾庆存有过“原子梦”,本想读物理学,后来服从国家分配,学气象学。

  当时新中国刚刚成立,我国急需气象科学人才,“我一个贫家子弟,饭都吃不饱,国家培养我读书,国家需要我做什么,我就把什么做好。”曾庆存说。

  1956年,曾庆存大学毕业之际郑重提交了入党申请书,“响应党中央向科学进军的号召,为祖国建设贡献力量。我决心把一切献给党、献给祖国和人民”。

  1957年底,曾庆存作为公派留学生到苏联深造,师从气象大师基别尔。基别尔很欣赏这个勤奋的中国学生,把当时国际气象学未解的难题交给他:应用斜压流体力学原始方程做天气预测。

  这道难题有多难?通俗地说,这样的原始方程组包含许多大气物理变量,又涉及运动过程,在当时的计算条件下,无异于一座横亘的高山。同学们担心,“这会让曾庆存毕不了业的”。

  “愚公有志垅山移”。曾庆存没有因此却步,而是冥思苦想,反复推演,历经三载求索,首创求解大气运动原始方程组的“半隐式差分法”。莫斯科世界气象中心立即应用这一研究成果,天气预报准确率达到60%以上,这也是世界数值天气预报史上里程碑式的成果。

  那一年,曾庆存26岁,国际上赞誉纷至沓来,他却毅然选择了回国:“国家需要我回去搞建设!”回国时,他写下一首《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。”

  珠峰的北坡比南坡险峻,且北边是中国领土,曾庆存以诗明志,在科研上要不畏艰险,走出“中国道路”。

  回国后,曾庆存被分配到中科院地球物理研究所气象研究室。搞科研是一个冷板凳事业,曾庆存却乐在其中。他常常在几平方米的宿舍里,一推公式就不分昼夜,顾不上吃饭、睡觉。那会儿,他有句话,“脑袋是尖的,屁股是方的,饿着肚子推公式,越推越新鲜”。

  1970年,曾庆存服从国家需要,被紧急调任为卫星气象总体组的技术负责人;1974年出版《大气红外遥测原理》一书,提出求解“遥感方程”的“反演算法”,今已成为世界各主要气象卫星数据处理和服务中心的主要算法;上世纪80年代,他成为院士,挑起中科院大气所所长的大梁。在科研经费困窘的情况下,曾庆存想方设法筹集经费,为大气研究引进一台国际先进的计算机……

  “人民的需要,国家的需要,是推动我深入研究的强大动力。”曾庆存入党六十余载,初心不变,满腔热血,推动中国气象史上一次又一次的进步。

  治学传承却不为所囿

  曾庆存一直树立的家国信念,从导师谢义炳传承而来。谢义炳院士是中国气象学界一代宗师和近现代气象学的奠基人之一。他常常教育学生们,应该多为国家想,多考虑气象预报业务工作。

  曾庆存犹记,自己大学毕业的时候想快点参加工作孝敬双亲,谢先生得知后按期给他家寄钱,解其后顾之忧,不允许“学习战士”掉队,让他安心到苏联读书。

  曾庆存也把这样的精神薪火相传。他常常自掏腰包,帮助科研素质优异却遭遇困难的学生。“如父如子。”中科院大气物理研究所副所长程新金这样形容曾老和学生的关系。

  曾庆存在生活中尽心关爱学生,在科研上却因材施教“放飞”学生。2019年当选中国科学院院士的中山大学大气科学学院教授戴永久,当年就是冲着曾庆存考的研究生,老师却让他“安安静静读几年书,不着急写文章”。戴永久一头扎进书堆里,一读就是8年,最后一年才开始写论文。

  戴永久目前在数值天气预报、气候和地球系统模式的陆面过程模式领域做出了系统性和开创性贡献。曾庆存很得意:“学生不能只是老师的延续,能在新的领域有所创造,才是我最想要见到的。”

  曾庆存是气象学专家,却不要求学生只囿于本学科。他培养的学生中出了3位院士、两位少将,除了大气科学专业的,也有来自数学、物理学、力学、控制论和环境科学等领域的学生。

  “读书,继承而不为所囿。探索,创新而不为求奇。做学问,求真理大约就是这样。”

  曾庆存2004年书写的一幅题词,诠释了他做学问的理念。不仅在培养学生方面“不为所囿”,他在自身的科研和个人修养中,更是不设边界,融会贯通。

  曾庆存最早学的是基础科学物理学,却在气象学领域登上国际高峰。他在上世纪90年代提出并进行过深入自然控制论系统研究;本世纪初提出并组织领导气象灾害的监测预测和防治调度的系统研究,通过大信息处理和超算,集灾害天气的遥感、定量预测、预警、灾情分析和预报以及防治方案成为系统工程;最近10余年又在做地球系统动力学模式研究,以解决全球气候与环境变化的核心科学方法问题。除延续已有基础和创造的研究,每一段时期,都又开辟新的研究领域,成就斐然。凭借扎实的学术建树,他有重要的跨学科影响,同时在气象学会、工业与应用数学学会、海洋学会三大学会担任理事长。

  更难得的是,他还是一个诗人、书法家,出版的多部诗集记录了儿时至今的“诗言志”,还善于用科学知识解读中国古典艺术。他的论文《帝舜〈南风〉歌考》对季风文献进行了详细的解读和考究,堪称跨越科学与艺术鸿沟的杰作。无怪乎在他的家乡阳江,乡亲们都说,曾庆存如果不做气象学家,也会成为一名出色的文学家。

  赤子乡情,反哺广东

  2020年1月10日,人民大会堂,曾庆存院士和原中国船舶重工集团公司第七一九研究所黄旭华院士,一同获得2019年度国家最高科学技术奖。巧的是,这两位获奖者都是广东人。

  在千里之外的阳江市江城区岗列玉沙村,乡亲们自豪地燃起鞭炮庆祝。而对获奖的消息,曾庆存平静如故,“只是深感国家给的荣誉太多,受之有愧”。

  曾庆存对于祖国总是怀抱感激,对于家乡也是满满眷念。1983年,他离乡求学后第一次回到故土,面对母校的中小学生,曾庆存鼓励孩子们好好读书,培养“为人民服务,为真理献身”的品格,还要具备“黄牛风格”和“塞马精神”。黄牛风格就要像黄牛拼命吃草一样贪婪学习,时不时对知识进行反刍,获得新知;塞马精神就是认准目标,像驻守边塞的战马那样勇敢向前冲锋陷阵。

  1996年,曾庆存获“何梁何利科学奖金”,他将港币10万元全部捐赠给母校阳江市第一中学和广东两阳中学,设立“明耀庆丰奖学金”,激励学生读书。

  说起来,后来的广东气象学界也有一种“阳江现象”。目前气象界相关领域的专家和学者,许多人出自阳江。“这可能是气象灾害常严重影响家乡,人们对气象学有切身感受,不一定跟自己有关。”曾庆存说。不过他倡导的精神,切切实实激励了一代又一代的阳江学子。

  曾庆存一直关心故乡大气、水文水利、海洋、空间和生态环境的科研建设和业务工作中的问题,1995年起,他多次向省领导建议并落实有关项目的建设,如珠江口整治、水利问题、数值天气预报、气象卫星和海洋卫星的应用、海洋监测和研究、防灾减灾问题等。

  曾庆存推动成立的广东区域数值预报重点实验室已成为国内最好的区域数值预报机构。“曾先生担任学术委员会主任,每年都来广州,对实验室的各项工作给予细致指导。”实验室主任冯业荣研究员说。

  曾庆存在上世纪八九十年代和中国科学院南海研究所有很好的合作。他的研究组和南海所合作用动力学模式计算出南海各月的海洋环流,是我国海洋数值模拟的最早工作之一。他对广东的高等教育也十分关心,曾全力支持中山大学的气象系和大气科学学院建设。

  “广东对高教和科研很重视,应努力开展高水平的工作。”前些年,曾庆存的得意门生戴永久院士也到中山大学,还从北京带来了一个团队,大大加强了中大的力量。而今中大大气科学学院已是中大名列头排的单位了。

  登峰不止,看湾区风云

  2020年6月,曾庆存带队完成半个多月的调研。他惊喜地发现,广东在珠三角通过布设新体制的雷达网组成高时空分辨率的探测,积累了大量具有指标性的量,经过深入研究,居然实现了对龙卷风的监测和临近预警预报。

  曾庆存说这是“划时代的进步”。他在龙卷风监测的基础上更进一步思考,或许在将来可以应用“自然控制论”的思维,对龙卷风进行人为干预,可以起到更好的防灾减灾的效果。

  “打个比方,抽烟的时候吐出烟圈,可以人为打乱。龙卷风生成之初能量比较小,如果能对其进行干扰,如使用无人机或发射像导弹一类的物体,载有足够大的爆炸能量,进入关键部位释放,是不是也能破坏龙卷风的形成?”耄耋之年的曾庆存,常常抱有这样科幻式的大胆设想、胸有乾坤。

  最近十多年来,曾庆存致力于全球气候与环境变化这个国际外交大问题的研究,领导我国自主研制地球系统模式。地球系统模式的研究信息量非常大,计算量也非常大,非有“超算”不可。2018年,中国首个专用地球系统数值模拟装置“寰”在北京落地建设,计划2022年完成,将对地球的土壤、海洋、大气、空间等进行更加精准的模拟,这对我国气候变化和可持续发展问题的研究将起到关键推动作用,且还可对生态建设、环境工程、环境污染预测和治理、农业规划等进行模拟。

  如今,中山大学以戴永久院士等为首的团队也参加了曾庆存领导的中国科学院地球系统模式(CAS-ESM)的研制,今已完成第二版,曾庆存希望广东省能全力支持这项合作,并使广州也成为ESM的一个世界中心。

  曾庆存在应用和计算数学方面有很深的造诣。当他得知广州和深圳即将各建立一个国家支持的“应用数学中心”,不住感慨:“广东理应十分珍惜和有效利用这些极有利的条件,并加大发展,那对现代化和数字化的工业创新,经济和服务发展等都将有无法估量的重要作用。”

  过去一年,曾庆存不止一次回到广东。2019年9月,他组织近百名专家和广东职能部门负责人,探讨大湾区和南海综合地理环境和发展安全的监测预测相关研究,中山大学党委书记陈春声教授和校长罗俊院士出席。

  在曾庆存看来,这不仅是乡情所系,也是国家需要。粤港澳大湾区将成为世界金融、工商业、科技研发和交通的主要中心之一,而与之相联系的海域是我国最重要的海上航道和海上丝绸之路,也是海洋、大气等地理环境急剧变化和灾害频发的区域。

  于是,准确监测湾区和南海的海陆空天的“风云变幻”尤为重要。曾庆存调研和推进的这一项目,是以大气、海洋、空间、生态环境安全和服务的需要,确保南海和大湾区的安全运营和突发灾害与灾难的预防和处置,为大湾区发展进行科学保驾护航。

  “初心未变,热血犹存。”这位老科学家宁移白首之心,依然葆有着鲜活的探索力、创造力和实践力。

  他对做学问仍保持着孩子般的好奇,对家乡的“风云”仍抱着赤子乡恋,抱着“与天地共同奋斗,推动社会向前进”的壮志,以“献绿山河不着花”的精神,登峰不止,致力为国家和人民作出新的贡献。

网编:陈冰青

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