叶笃正院士:洞彻气象风云
“是叶杜正提出了大气化学研究的必要性。他是全球变化研究的创始人之一。他提出了许多新的科学观点,如全球变化的可预测性,气候和生态敏感区对全球变化的反应。作为国际地圈-生物圈计划中国委员会主席,他整合了所有相关学科,以确保全球变化研究在中国的顺利实施和发展。”
叶笃正是我国著名的气象学家和现代气象学的主要奠基人之一,是国家最高科学技术奖和世界气象组织最高奖项——国际气象组织奖的获得者。中国科学院院士、芬兰科学院外国院士、美国气象学会和英国皇家气象学会荣誉会员;第六届和第七届全国人民代表大会常务委员会委员,中国科学院原副院长,中国科学院特别顾问,中国气象学会原主席、名誉主席,中国气象学会原主任、名誉主任。
■郑培明
2013年10月16日18时35分,著名大气物理学家、教育家、国际著名气象学家、中国科学院高级院士叶笃正永远离开了我们。
这位经历了98个春秋的百岁老人,把他的一生都献给了祖国和强国的森林。他以远见卓识和睿智的眼光,带领中国气象学家走在世界前列,实现了自己的豪言壮语:“让外国人加入我们”。
博士论文世界闻名。
叶笃正于1916年2月21日出生在天津一个叫聚福里的地方。叶氏家族是一个著名的家族,其祖先几代都是地方官员。叶笃正的父亲叶崇智是清末清河皇帝。他给自己的第七个儿子取名为“郑屠”,这是《礼记·中庸》中的一句老话,“他学识渊博、求知欲强、善解人意、明辨是非、诚实正直”。他希望叶笃正能本着“实事求是”的精神,忠实于真理和正义。
叶笃正年轻的时候,他在家里开办的一所私立学校学习,学习四书五经等传统文化,还学习算术。1930年,14岁的叶笃正考入天津南开中学。学校的校训“让公平和能力与时俱进”,启迪了叶笃正的家和国家的思想,使他爱上了科学,树立了报效国家的志向。
1935年,叶笃正考入清华大学。在乒乓球台上,他听取了高三学生钱三强的建议,选择了气象专业。在“十二月九日”和“十二月十六日”的抗日学生运动中,他加入了中华民族解放的先锋队,积极参加了学生救世军的工作。1937年,他去Xi做抗日宣传工作。直到1938年夏末,他回到西南联合大学继续深造,师从李贤智和赵九章。1940年7月毕业于西南联大地质、地理和气象系,战时考入遵义浙江大学,主修大气电学和理论气象学。1943年7月在浙江大学获得硕士学位,师从涂、王。8月,他进入位于重庆北碚区香庄的*研究院气象研究所担任助理研究员。秋天,我自费通过了在美国留学的考试。
1945年3月,叶杜正怀着“科学救国”的理想去美国留学。到达美国后,他听从了钱伟长的建议,没有去他最初选择的大学,而是进入芝加哥大学气象系攻读博士学位,师从现代气象学创始人之一、美国著名气象学家罗斯贝。
20世纪30年代,国际气象研究中心从北欧转移到了美国。由罗斯贝领导的一组国际知名气象学家在芝加哥大学成立了一个小组,研究全球大气环流,后来被称为芝加哥学派。该群体由一大批精英学者组成,他们在*宽松的学术氛围中形成了自己独特的学术风格和精神,代表了一个大气科学的时代,尤其是为现代气象学和大气动力学的发展奠定了基础。聪明睿智的叶笃正很快被邀请加入这个研究小组,成为芝加哥学派最年轻的成员。这一幸运的经历为叶笃正将来成为一名著名的国际气象学家打下了坚实的基础。
1948年,叶笃正获得博士学位。
1949年,《美国气象学杂志》发表了一篇题为“大气中的能量分散”的博士论文。这篇论文立即引起了国际气象界的极大关注,被誉为动态气象学的杰出代表作品之一。它仍然广泛用于气象业务和科学研究。本文作者是叶笃正,一位来自芝加哥大学的32岁的中国学生。
大气中的能量弥散被国际气象学家认为是长波理论的第二个里程碑。第一个里程碑是罗斯贝提出的罗斯贝理论。第三个里程碑是英国的查尼长波不稳定性理论。这三个里程碑构成了大气波动的基本理论。即使是今天,叶杜正的学生们仍然会感受到这篇论文在国际气象界的持久影响。正如吴国雄所说,“无论你走到世界的哪个角落,每当你提到芝加哥学派和芝加哥学派的叶笃正,人们都会竖起你的大拇指。”
留学归来为祖国服务
叶杜正的杰出成就引起了美国气象局的关注。当时,叶杜正的年薪达到4250美元,是他周围同事中最高的。美国气象局表示,将邀请叶笃正到美国气象局下属的研究部门工作,年薪超过5000美元。
就在此时,*成立的喜讯坚定了叶杜正回归中国并生效的决心。他告诉罗斯贝:“教授,你知道,国民*是一个腐败的*。正是因为这个原因,我离开了我的国家来到了美国。现在这个反动*被推翻了,我要回去和中国人民一起建设我的祖国。”他还告诉罗斯贝,“中国在气象学方面非常落后。回到中国后,我将在芝加哥学校设立一个中文分校,让芝加哥学校在中国发展。”看着这个雄心勃勃的年轻人,罗斯贝同意了叶杜正回家的请求。为了避免美国移民局对中国学生回国的阻挠,罗斯贝承诺在回国前帮助叶杜正在瑞典工作。
当叶杜正准备去瑞典时,他得知一艘名叫威尔逊总统的船将在香港靠岸。因此,1950年8月27日,叶杜正和他的妻子慧峰登上了这艘船,越过太平洋,经香港回到了他们珍爱的祖国。在罗湖,看着欢迎的人群载歌载舞,叶笃正突然哭了起来,忍不住喊道:“终于到家了!”
回国之初,叶杜正被任命为中国科学院地球物理研究所北京工作站主任。他满怀建设新中国的喜悦,开始了建设新中国气象事业的艰苦奋斗。那时,中国的气象研究和美国的有很大的差距。他和他的同事们开始庆祝第一张500毫帕斯卡高空地图绘制的成功,并一步一步走向世界大气科学的前沿。
那时,地球物理研究所里有一个气象小组。这群人中有几个强壮的人,被外界称为“谷野杨韬斯驴孔”。“四大金刚”是叶笃正、顾震超、石涛燕和杨剑楚。作为队长,叶笃正带领着气象队团结奋进。1957年,他们四人共同完成了一篇题为“东亚大气环流”的英文论文,该论文在英文杂志《地球》上连载了三期。这篇论文引起了国际大气科学界的极大关注,其内容后来经常被外国科学家引用。
叶维明,叶杜正的女儿,从她记事起就一直看到她父亲下班回家,还在读书和做研究。有时,一些学生或同事会回家讨论学术问题。当时,顾震超、陶世炎和叶笃正住在同一栋楼里。他们下班后会聚在家里继续商业交流。
叶笃正特别热爱自己的工作,致力于气象科学的研究。为了捕捉他的想法和偶尔的灵感,他会随身携带一个小笔记本。他认为:“科学研究自然会使自己处于无休止的思考状态。这些偶尔闪现的灵感往往是解决一些重大科学问题的线索。”因此,无论是在开会、散步甚至是半夜,当一个问题突然出现的时候,叶杜正都会立即记下当时的想法。
1950年,叶笃正提出了两个为中国天气预报服务的研究课题:一个是“什么天气系统影响中国”,另一个是“控制中国天气的环流如何发展”。经过八年的努力,叶笃正对这个问题进行了全面深入的研究。1958年8月,叶笃正和朱宝珍合写了一本名为《大气环流的一些基本问题》的书,并出版了。这本书很快在国外气象界引起了反响。这一年,叶笃正42岁。
1958年,地球物理研究所正式成立研究室,第二个研究室是气象气候研究室,叶笃正任主任。天气和气候研究室已经成为地球物理研究所中发展最快、最杰出的研究室。到1965年,由于其深厚的学术基础和充足的人力资源,它成为中国大气科学的研究中心。为此,1966年在地球物理研究所天气和气候研究办公室的基础上成立了大气物理研究所。然而,由于“*”的开始,研究工作中断了。直到1980年,叶笃正才正式成为大气物理研究所所长。改革开放后,大气物理研究所通过频繁参与国际学术交流活动,促进了各学科的研究进展,在国际同行眼中树立了国际大气科学研究机构的形象。
叶杜正“让外国人加入我们”的豪言壮语不是谎言。事实上,自20世纪50年代以来,中国在大气环流变化方面进行了许多国际领先的研究:1957年叶笃正和李麦村提出的大气运动适应理论直到10年后才被西方科学家所认可;10年后,叶笃正和陶世炎揭示的东亚大气环流的突变在世界其他地区被发现,形成了一个重要的研究方向。叶笃正是第一个对阻塞高压的形成给出满意解释的气象学家,而国外直到1976年才注意到阻塞高压与15年后北美异常天气的联系。叶笃正创立了青藏高原气象学。由于他的研究成果,大地形热效应的概念被国际上所接受,为青藏高原气象学的建立奠定了科学基础。
1979年2月,叶笃正、高有喜等著《青藏高原气象学》的出版,标志着气象学新分支“青藏高原气象学”的成立。20世纪80年代初,叶笃正开拓了全球变化科学的新领域,提出了一系列科学思想。
2003年5月29日,世界气象组织决定将世界气象组织的最高奖项——第48届国际气象组织奖授予叶笃正。这是中国和中国气象界值得纪念的一天。世界气象组织授予叶杜正的奖项是:“该奖项表彰叶杜正在基础和应用领域做出的重大贡献,包括在青藏高原创建气象学;发现了大气环流的突变。提出了能量色散理论。开始研究全球变化及其对可持续发展的适应、有序的人类活动以及对全球变化的影响;建立法律援助小组;促进国际合作,培养这一领域的许多杰出青年科学家。”
全球变化研究的先驱
科学的春天为科学家展示他们的才能复兴了世界。
1984年初,世界气候研究计划公布后,美国气象学家马龙在访华期间专程到北京拜访叶笃正,讨论全球变化的新课题。几年前,叶笃正提议加强气候变化研究。马龙的访问使叶杜正敏锐地意识到全球变化问题的重要性。叶笃正、傅、陈等四人立即成立研究小组,对中国的全球变化进行初步研究。叶杜正是在压力下做的。他曾经非常激动地说:“那时候真的很难!京剧《沙家浜》中的胡传魁说他有十几个人和七八把枪。我呢?我只有三四个人!”
1984年在加拿大渥太华举行的第一次全球变化会议上,叶杜正和傅应邀作了题为《全球变化——一个全球性的多学科科学问题》的报告,首次指出10至100年的变化应成为全球变化研究的重点,并讨论了气候变化与全球变化的区别。
1992年《联合国气候变化框架公约》确立了“共同但有区别的责任”原则。然而,一些西方发达国家不仅长期未能履行应对气候变化的义务,而且还将目标对准了发展中国家。在一次国际科学研讨会上,某个国家的代表建议所有国家都应该以同样的方式对待二氧化碳问题。听了这话,叶杜正站起来说:“这太不公平了。全球变暖不是一两年的事情。这是过去100年里每个人排放二氧化碳的结果。也很难说哪个发达国家排放的二氧化碳更多。我们中国人排放不多。你们发达国家首先造成了全球变暖,这是不公平的,现在你们必须分担责任。”出席会议的大多数科学家都同意。
叶笃正对全球变化研究的贡献给了中国科学家在世界上更多的发言权。
2003年,在叶杜正获得第48届世界气象组织最高奖项的前夕,媒体掀起了一股关于叶杜正与全球变化的研究报道热潮。“全球变暖”、“温室效应”和“节能减排”等词逐渐被人们所熟知,影响着人们的生活方式。在叶笃正和媒体的呼吁下,人们开始逐渐认识到人类活动会导致气候变化,而气候变化已经制约了人类活动。人类必须限制掠夺自然资源的行为,走可持续发展的道路。
2003年世界气象组织公报说:“是叶笃正提出了大气化学研究的必要性。他是全球变化研究的创始人之一。他提出了许多新的科学观点,例如全球变化的可预测性以及气候和生态敏感区对全球变化的反应。作为国际地圈-生物圈计划中国委员会主席,他整合了所有相关学科,以确保全球变化研究在中国的顺利实施和发展。”
经历了所有的风暴,我将永不动摇。
2006年1月9日,91岁的叶笃正获得了时任国家主席胡*颁发的2005年国家最高科学技术奖证书,全场掌声雷动。此时,叶笃正选择气象学作为自己的终身职业已经70多年了。
70年来,作为一名中国知识分子,他不仅克服了科学研究中的困难,还经受了政治磨难。用叶笃正的话说:“对于像我这样的‘资产阶级知识分子’,等待的首先是‘思想改造’,然后是‘引蛇出洞’的‘反右’斗争。此后,他度过了艰难的三年,半饱半饿。随后,他参加了“*”,并不被认为是“美国间谍”。更让人哭笑不得的是,他们走出了牛棚,进入了一个所谓的“间谍班”
“牛棚”的残酷岁月给叶笃正留下了挥之不去的生活记忆:“我听到了牛棚里“狼的兄弟情谊”的声音。我也不知道红卫兵是怎么变得如此残忍的。他们使劲揪被放进牛棚的人的头发,甚至头皮。像这样被折磨的人能不尖叫吗?你能不哭吗?这真的不是人们喊出来的声音。目前,“狼的兄弟情谊”的声音仍然萦绕在我的脑海。我不想听,但它仍然挥之不去。”说到这里,95岁的叶笃正眼里充满了悲痛和悲愤的泪水。
1979年,叶笃正率领中国气象学会代表团访问美国。这是他自1950年以来第一次访问美国。美国同学卡普兰知道叶杜正在“*”期间遭受了很多苦难,他问叶杜正,“你现在后悔回家了吗?”叶杜正回答他,“不,我一点也不后悔。我为我的祖国做了很多。即使我遭受一些苦难,我也不后悔。如果我留在美国,我的生活会更好,我会写更多高水平的论文。但是生活水平不是生活的唯一方面,还有比它更重要的事情。此外,论文的数量不是衡量科学成就的唯一方法。我在中国培训了很多学生,这肯定比我在美国培训的要多。这也是一项科学成就。与此同时,我和我的同事成立了中国大气物理研究所,它在美国有一定的声誉。在发展中国家建立这个研究所不仅对中国很重要,而且对全球气象学的发展也有重要贡献。美国能给我这些发展的机会吗?”
叶笃正是一位科学家和教育家。他培养了一大批气象研究人才。他把所有获得的奖金都捐给了国家,并设立了“学会诚实”奖和“全球变化科学奖”等奖项来奖励那些在研究方面做出突出成绩的人。正如世界气象组织秘书长对叶笃正的评价:“叶教授以无尽的热情和善意帮助学生,受到了全世界弟子的高度尊敬和感谢。”
(作者是《中国科学报》的前任编辑)
2005年,叶笃正和他的同事讨论学术问题。
2002年9月4日,叶笃正接受了世界气象组织官员塔巴博士的采访。
叶笃正给方毅、宋健的信摘录
1985年11月,中国气候研究委员会成立,叶笃正任主任。12月,他给方毅和宋健写了一封信。以下是摘录:
最近,我参加了由联合国环境规划署、世界气象组织和世界科学技术协会在奥地利联合召开的一次国际会议,讨论人类活动造成的大气中痕量气体的增加以及由此产生的气候变化和其他影响。我认为这次会议非常重要。
建议:1 .我国许多重要地区容易遭受气候变化造成的灾害。例如,1985年,我国东北地区遭受了洪水造成的粮食产量大幅度下降。尤其重要的是,华北和西北是严重缺水的地区。如果在未来几十年,由于二氧化碳和其他气体的影响,这些地区夏季干旱的频率增加,这两个地区的水源问题将变得更加严重,并将对中国的工业和农业产生重大影响。因此,有必要加强对我国未来气候变化的研究,并将这一课题纳入国家重点研究项目。2.为了研究几十年后的全球气候变化趋势,世界气象组织和世界科学技术协会组织了一个由12名成员组成的联合科学小组(JSC),我就是其中之一。在制定了四五年的研究计划后,许多国家按照JSC的建议成立了国家气候委员会。中国最近还成立了中国气候研究委员会。由于缺乏人力和物力,该委员会目前处于一个空白阶段,应该给予大力支持,使其能够尽快制定出中国气候变化的研究计划。3.为了解决我国的气候变化问题,需要研究的课题非常广泛。我们的人力和物力有限,我们只能强调几个关键点。其余的是从外国研究中借来的。重点应是:(1)海洋与大气的相互作用,观测部分应在对我国有重大影响但未被其他国家观测到的海域;(2)陆地与大气的相互作用,其观测部分应位于我国西北地区,如河西走廊和华北地区,以研究气候对该地区水源的影响;(3)用电子计算机模拟研究需要大量的电子计算机,没有电子计算机,很难预测二氧化碳和其他气体对中国未来气候的影响。(4)分析大量现有的和观察到的数据,这也需要大型电子计算机;(5)开展我国历史气候研究,重点研究2000年以来的历史气候。4.关于全球气候研究,世界气象组织有一项称为全球气候计划(WCP)的综合计划,该计划分为四个次级计划:(1)全球气候记录计划;(2)全球气候研究计划;(3)全球气候应用计划;(4)全球气候影响计划。这是一个相对全面的气候计划,从记录、研究和应用到气候影响。国家气象局已向科委申请成立委员会,形成这四个子计划,并建议批准。
《中国科学新闻》(第10版,2014年2月21日)