国家最高科技奖得主曾庆存： 大气人生抒远志

曾庆村对中国科学院大气研究所的贡献

一辆汽车停在北京友谊宾馆门口。门开了，看门人急忙上前迎接。然而，他被从车里出来的一顶“破草帽”吓了一跳。

在听了别人的介绍后，看门人意识到这个丑陋的老人就是国际著名的大气科学家、中国科学院院士、中国科学院大气物理研究所研究员曾庆存。

2020年1月10日，“破草帽”曾庆存站在人民大会堂主席台上，接受*主席颁发的“2019年国家最高科学技术奖”荣誉证书。他一生致力于为现代大气科学和气象学的两大领域——数值天气预报和气象卫星遥感——做出开创性的基础性贡献。他还对大气科学的国际推广和地球物理流体动力学发展成为现代先进学科做出了重要贡献。他还为解决与国家需要密切相关的军事和民用气象服务的重大关键问题做出了突出贡献。

晚霜的生命渴望

新中国成立之初，无论是抗美援朝战争还是国内经济建设，中国都急需气象人才。

当时，曾庆存在北京大学物理系学习。他对1954年的一件事印象深刻。“晚霜杀死了河南40%的小麦，严重影响了当地的粮食产量。如果我们能提前预测天气并采取预防措施，我们肯定能减少很多损失。”

经历过饥饿的曾庆村深刻认识到天气和气候对农业收成和人民生活的巨大影响。因此，当北京大学物理系安排一些学生学习气象学时，他欣然从命，全心全意，努力学习，是当时北京大学的“三好学生”之一。

谁会想到这个选择会成为他生命中的一个转折点。

20世纪50年代，气象科学仍处于描述性、半理论性和半经验性阶段，国际天气预报刚刚开始从经验到客观量化。

当时，即将大学毕业的曾庆存在*气象台实习时，看到气象预报员在气象地图旁等待分析判断天气，发布天气预报。然而，由于缺乏准确的计算，天气预报只能通过定性分析和判断以及经验来进行。我不确定。

曾庆存从他的眼睛里看到了这一点，并在心里记住了这一点。他决心研究客观和定量的数值天气预报，以提高天气预报的准确性，并为人们提供战胜自然灾害的能力。

决心“计算”天气

曾庆存的导师、国际著名气象学家、苏联科学院通信院士科比尔在苏联科学院学习期间，选择了一个理论分析和计算极其复杂的世界著名难题作为论文题目，即利用斜压大气动力学原始方程进行数值天气预报的研究。

“当他给我这个题目时，所有的师兄都反对，认为我可能学不会，也可能拿不到学位。但是老师不相信，我选择了这个话题。”曾庆存说。

哥哥们的担心并非没有道理。天气预报方程属于流体力学范畴，是世界上最复杂的方程之一。到目前为止，超级计算机计算能力的“评估指标”之一仍然是天气预报是否能够做出。

但是曾庆存还是决定试一试。他努力学习，反复尝试，几次都失败了。最后，从分析大气运动规律的本质出发，他提出了用不同的计算方法计算不同过程的方法。经过一次成功的尝试，他只用了几台电脑就完成了论文。

"曾老师提出的方法叫做‘半隐式差分法’。"中国科学院院士王慧君说，这是世界上第一个用原始方程直接进行实际天气预报的方法。它立即被应用到实际的天气预报业务中，至今仍在使用。

随后，曾庆存还发展了一些数值方法，使大气和地球物理流体动力学方程的数值解在理论上更加严格，并可用于大规模的长期和高性能计算，如“标准分层演绎法”和“平方守恒格式”。他的方法仍然是世界数值天气预报和气候预报的核心技术。

为了解决中国国防尖端武器试验的气象保障问题，打破国际气象数据*，1970年中国人民解放军总参谋部应国家需要，紧急调任曾庆村为卫星气象总队技术负责人。他把妻子和年幼的儿子托付给他贫穷的农村老家，并致力于研究。他最终解决了大气遥感的基本理论问题，并撰写了世界上第一部系统阐述卫星遥感定量理论的专著。他提出的“最佳信息层”等概念和方法，现在是监测暴雨、台风等相关灾害的极其重要的手段。解决“遥感方程”的“反演算法”也成为世界主要卫星数据处理和服务中心的主要算法，并得到广泛应用。

自1983年以来，曾庆村进一步将数值天气预报扩展到气候变化模拟和预报。他带领团队独立开发了大气环流、海洋环流、陆地表面过程、气候系统和地球系统的模型，参与了*间气候变化专门委员会(IPCC)对全球气候变化的科学评估，并在IPCC的第一份科学评估报告中撰写了关于气候模型的专门章节。

事实上，几十年前，曾庆存对大气、地球物理流体动力学和数值天气预报等基本理论问题的研究在当时是非常抽象和“脱离实际”的。事实证明，它们在数值预报的进一步发展中起着极其重要的作用。正如中国科学院院士牧牧所说，曾庆存“非常重视基础研究，但同时他也在思考如何将理论成果应用于天气预报，为社会服务”。

尽力扭转局势

曾庆村不仅是一位杰出的科学家，也是一位杰出的科研带头人。1984年，49岁的曾庆存担任中国科学院大气研究所所长。那时，对大气层来说是最困难的时期。当时，它正经历着由*改革带来的剧烈变化，研究所的人意见不一。与此同时，由于我国的基础研究处于尴尬的境地，气氛缺乏必要的科研经费和工作生活条件的保障。

刚刚从老一代科学家手中接过接力棒的曾庆村，面临着带领整个研究所向前发展的紧迫问题。

中国科学院前党委副书记郭传杰清楚地记得30多年前的场景。当时，他刚进入科技管理岗位，在新的任期开始时，就来到了中国科学院大气研究所。

每个人在会议室轮流发言。轮到曾庆存的时候，他这样说:“陶渊明生活在古代，他不为五斗米鞠躬。我也是一个知识分子，如果我可以，我也可以不折我不太高贵的腰。但现在，我腰肌劳损，并将继续这样做。我不能让老一辈科学家建立的优秀研究所落入我的手中。”

在担任主任的九年时间里，曾庆存努力工作，最终在首批国家重点实验室建设中获得大气科学两个名额，建立了“大气科学与地球物理流体动力学数值模拟国家重点实验室”和“大气边界层物理与大气化学国家重点实验室”；然后，他抓住机会，成功地向发展中国家科学院申办“国际气候与环境科学中心”。在短短的几年里，他创建和领导的这些机构获得了国际声誉，并成为我国大气科学基础研究的骨干。

自2007年以来，曾庆村一直领导并亲自参与中国自主知识产权地球系统模型的开发，是相关重大或重点项目的负责人或首席顾问。2011年，中国科学院向国家提出了以发展中国地球系统模型为首要任务，推动地球科学数值模拟的“科学仪器”。该法案于2016年获得国家批准。曾庆村也是该项目的发起人和总的科学指导者。

言行教导桃李世界。

曾庆存在科学界已经很出名，他从来没有忘记自己的来路。他经常说，“没有国家的培训，我上不起大学。”

也正因为如此，他还致力于对学生的教育，经常鼓励学生"怕他们摔倒，我们是头脑清醒的"；总的来说，学生的论文将由他连续编辑，甚至增加页数。

他还将自费帮助有家庭困难的学生。中国科学院院士戴永胜说，曾庆存对学生非常友好。“我们的许多学生来自农村。当我们第一次出国时，曾老师告诉了我们所有的细节和注意事项，就像一个父亲对待一个出城的孩子一样。”

他的一个博士后说:“我们学生不仅仅是名义上的。曾老师真的带我们去问问题，和我们一起解决问题。曾老师特别注重学生的数学基础和跨学科整合

曾庆村教授学生基础数学、应用数学、物理、力学、海洋科学、控制论、环境科学和其他领域，除了他的专业背景在大气科学。他一直言行一致，不知疲倦地教导人们。他为中国气象事业培养了一批优秀的研究生和青年学者。这些人大多已成为国家大气科学研究和业务领域的骨干和顶尖人才，其中包括中国科学院的3名院士、中国人民解放军的2名少将、中国气象局的1名副局长和许多学术带头人。

“当一名科学家，他必须为国家、为人民、为科学。如果不是这样，那肯定是不可能的。”这简单的一句话，让曾庆存成为一生的实践誓言。为了中国气象科技的发展，85岁的曾庆村将继续前进。