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曾慶存在學(xué)術(shù)會議上

2020年將是曾慶存的豐收年。

這一年，國家大科學(xué)裝置——地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置“寰寰”將提前完成建設(shè)。雖然沒有在總項目中擔(dān)任正式頭銜，但曾慶存還是放不下“寰寰”的成長，以“總項目倡導(dǎo)者+地球系統(tǒng)模式研制總負責(zé)人之一”的身份，在其中發(fā)光發(fā)熱。

這一天，在如期到來的國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，曾慶存問鼎2019年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎。

這是他今年的大事和喜事，也是中國氣象學(xué)事業(yè)發(fā)展路上的大事和喜事。60多年來，親歷了新中國氣象學(xué)事業(yè)發(fā)展的一路坎坷、一路收獲，曾慶存已經(jīng)逐漸成為這其中的關(guān)鍵人物之一。

曾慶存工作照

遠在他鄉(xiāng)露鋒芒

1957年，我國建成了具有一定密度的氣象臺站網(wǎng)。但對比鮮明的是，一邊氣象站初具規(guī)模，一邊學(xué)科人才又相對缺失。為了平衡這一狀況，國家分派了一批人到蘇聯(lián)去學(xué)習(xí)氣象。這里面就有22歲的曾慶存。

“我數(shù)學(xué)不如人家，差遠了，力學(xué)也比他們差遠了。”學(xué)了一段時間，曾慶存很快發(fā)現(xiàn)了自己的不足，專門跑到莫斯科大學(xué)惡補基礎(chǔ)。一年半之后，終于追趕出了優(yōu)異的成績。

這時，曾慶存從導(dǎo)師手里接過了一個任務(wù)——“應(yīng)用原始方程作數(shù)值天氣預(yù)報的研究”。哪怕放到國際上，這也是個令人撓頭的大難題！再加上當時的計算機精確度太低，想要求解原始方程更是難上加難！

難嗎？難！怕嗎？不怕！

年輕的曾慶存覺得沒有爬不過去的山。在導(dǎo)師指導(dǎo)下，有了近兩年的海量運算打底，到1960年，他終于提出了一個數(shù)值求解原始方程的辦法，建立了“半隱式差分”方案，成為世界上最早成功應(yīng)用原始方程進行實際數(shù)值天氣預(yù)報者之一。這比美國1966年才完全解決原始方程早了6年。
“半隱式格差分”方法，令天氣預(yù)報的準確率達到了60%以上，至今仍在應(yīng)用。

獲頒科學(xué)中國人（2014）年度人物終身成就榮譽

攀上珠峰踏北邊

溫室栽培二十年，雄心初立志驅(qū)前。男兒若個真英俊，攀上珠峰踏北邊。

這是曾慶存的親筆詩。1961年，26歲的他畢業(yè)回國，以詩言志，立志要攀登大氣科學(xué)的珠穆朗瑪峰，為我國氣象事業(yè)發(fā)展貢獻一份力量。

在研究“半隱式格差分”方法時，他就意識到大型計算機在氣象中的重要性。“一定要發(fā)展數(shù)值天氣預(yù)報”，曾慶存認為，只有這樣才能夠提高天氣預(yù)報的準確度，提前防汛，減少國家和人民的損失。

20世紀70年代，周恩來總理提出要搞我國自己的氣象衛(wèi)星。曾慶存被抽調(diào)到我國氣象衛(wèi)星設(shè)計的總體規(guī)劃工作組擔(dān)任科技骨干，從事氣象衛(wèi)星設(shè)計和衛(wèi)星遙感研究工作。

這對曾慶存來說是一個重要機會。監(jiān)測是數(shù)值天氣預(yù)報的基礎(chǔ)，一旦氣象衛(wèi)星研制成功，數(shù)值天氣預(yù)報可以根據(jù)氣象衛(wèi)星監(jiān)測獲得更大范圍的氣象資料，從而更加準確、全面地預(yù)報出未來的天氣。

氣象衛(wèi)星311組成員合影

“燈冷蚊叮夜揣摩”，經(jīng)過無數(shù)個無眠的夜晚，最終曾慶存集結(jié)起自己的成果于1974年出版了《大氣紅外遙感原理》一書。這是當時國際上第一本系統(tǒng)講衛(wèi)星紅外遙感定量理論的專著，提出的最佳信息層等概念和方法清楚地說明了測濕和測溫問題的原則差別，澄清了當時的模糊和錯誤觀念，為選擇遙感通道提供了合理的原則。

在曾慶存的研究理論基礎(chǔ)之上，我國自行研制的第一顆氣象衛(wèi)星“風(fēng)云1號”也于1988年9月7日發(fā)射成功，并在第一時間傳回了清晰的遙感圖像。結(jié)合數(shù)據(jù)，他又出版了一部長達80萬字的專著，將數(shù)學(xué)、力學(xué)和氣象學(xué)有機地結(jié)合起來，論述大氣動力學(xué)和數(shù)值天氣預(yù)報。即使現(xiàn)在看來，也是走在了學(xué)科交叉的前沿。

曾慶存詩作

至此，我國正式起步建立數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)，雖然比國外晚了整整25年，但是曾慶存有信心可以在技術(shù)上實施趕超。

到90年代中期，在曾慶存團隊多年不懈的努力下，我國的數(shù)值預(yù)報水平已與先進國家并跑?，F(xiàn)在，數(shù)值預(yù)報已經(jīng)是我國天氣預(yù)報的常用業(yè)務(wù)，準確率越來越高，全國24小時晴雨預(yù)報準確率已達87%，暴雨預(yù)警準確率提高到了88%。

未到珠峰路尚遙

60多年來，曾慶存走遍了全國各地的氣象站，全面了解各個地方的地貌情況和氣象觀測數(shù)據(jù)。

大氣科學(xué)發(fā)展的潮流趨勢怎樣？全國各地氣象站有哪些迫切要解決的實際問題？在行萬里路的途中，曾慶存對這些熟稔于心。

1994年，他建立了世界首個夏季降雨量距平預(yù)告方法。而他在氣候動力學(xué)、氣候系統(tǒng)模式和數(shù)值氣候預(yù)測理論方法上的出色表現(xiàn)，也引起了國際上的廣泛關(guān)注，同一年，他被選為俄羅斯科學(xué)院外籍院士，次年成為第三世界科學(xué)院院士。

能力越大，責(zé)任越大。2009年起，曾慶存就同老一輩科學(xué)倡導(dǎo)推動研制國家大科學(xué)裝置——地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置。

通過向社會廣泛征集，大裝置的英文名被定為“Earthlab”，中文名取“寰”字，昵稱“寰寰”。

寰寰是一個“可以給地球做CT”的大科學(xué)裝置，能夠研究和預(yù)估全球氣候和生態(tài)環(huán)境變化，在精確數(shù)值天氣的基礎(chǔ)上，提前預(yù)估近一年甚至幾十年的氣候情況。2018年在北京市懷柔科學(xué)城破土動工，原本預(yù)計2021年基本建成，2022年完成驗收。但這個進度在今年要提前了。

地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置鳥瞰效果圖圖片來源：地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置官網(wǎng)

“解讀地球的過去、觀察地球的現(xiàn)在、預(yù)測地球的將來”，曾慶存對寰寰抱以極大的信心。2020年提前建成后，寰寰將為國家防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)對氣候變化、大氣環(huán)境治理等重大問題提供科學(xué)支撐，并推動地球系統(tǒng)科學(xué)不同學(xué)科之間的學(xué)科交叉和融合，促進中國地球系統(tǒng)科學(xué)整體向國際一流水平跨越。

獲頒“國際氣象組織獎”

但大氣科學(xué)這座“珠峰”的峰頂?shù)降自谀睦?，曾慶存也不知道。哪怕2017年就從日內(nèi)瓦捧回了有著“氣象界諾貝爾獎”美譽的“國際氣象組織獎”，他仍覺得沒有登頂。“我只登到了大概8600米的地方，建了一個營地，希望年輕人可以借助這個營地真的登上珠穆朗瑪峰。”