灯塔传承 | 曾庆存：让天有“可测”风云
他是国际著名大气科学家
国际数值天气预报奠基人之一
为现代大气科学和气象事业的两大标志
数值天气预报和气象卫星遥感
做出了开创性贡献
他就是中国科学院院士曾庆存
“我出身农家，没有党，没有新中国，我根本没有上大学的机会。”“党待我如同母亲。我渴望她拥抱我。”
——曾庆存
曾庆存，国际著名大气科学家，国际数值天气预报奠基人之一。1935年出生于广东省阳江市，1956年毕业于北京大学物理系，1961年在前苏联科学院应用地球物理研究所获副博士学位。先后在中国科学院地球物理研究所和大气物理研究所工作，曾任大气物理研究所所长。1980年当选中国科学院学部委员（院士）。近六十年来一直活跃在大气科学研究一线，在数值天气预报的基础理论研究中有开创性、系统性贡献，在国际上首次提出“半隐式差分法”，首次成功实现原始方程数值天气预报，这一工作成为数值天气预报发展的里程碑。创立气象卫星大气红外遥感系统理论和定量反演方法，为气象卫星遥感做出了开创性贡献。
“我们要用自己的计算数据，作为气候与环境领域谈判的依据，提升我国的国际话语权。”2021年6月23日，国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置”落成启动，年过八旬的国家最高科技奖得主、中国科学院大气物理研究所研究员曾庆存院士激动不已。
对地球的过去进行反演、对现在进行观察、对未来进行预测，“地球系统数值模拟装置”可用于应对气候变化、生态环境建设、双碳愿景目标、防灾减灾（如天气预报）等国家重大需求。
曾庆存不仅是这套系统的发起人之一，在接下来的更新、完善过程中，他也没落下。只要身体允许，曾庆存都会准时出现在课题组的讨论会上，倾听、记录、讨论……这位老人似乎对科研有着无穷的热情和动力。他说，热情和动力源自探索未知的兴趣，更源自责任，“我是一名共产党员，是党和国家培养了我，我唯有竭尽所能，方能回报”。
敢挑最硬的骨头“啃”
全国24小时晴雨预报准确率已达87％，暴雨预警准确率提高到88％，强对流预警提前量达38分钟，可提前3—4天对台风路径做出较为准确的预报……
如今，随着气象观测与预报技术的不断进步，人们切身体会到：天气预报越来越准了。
而这背后，曾庆存功不可没。
在数值天气预报时代到来之前，人们主要凭借经验来预测和判断天气。
古人常常通过看云和风来识别天气，并总结出一些规律，比如：“天有城堡云，地上雷雨临”“东风送湿西风干，南风吹暖北风寒”……
后来，虽然有了各种气象仪器，以及无线电技术的辅助，可以使得各地的气象观测数据及时汇总到一个中心，绘成“天气图”。但这种天气图法的预报在很大程度上仍需要依赖于预报员凭经验做出主观判断。
曾庆存就清楚地记得，自己大学期间在中央气象台实习时，常常看到气象预报员们废寝忘食地守候在天气图旁进行分析判断和发布天气预报的情景。
“每一次发布预报时，预报员们心里都没有把握。”曾庆存说。
如何让天气预报更精准？当时各国气象学家都在积极探索。
1946年，世界上第一台通用电子计算机“ENIAC”诞生。发明者之一莫奇来是位天气预报的业余爱好者，有多年用手摇计算机进行天气预报计算的经验。他认为如果大额数据计算问题得以解决，将有利于天气预报的突破。
1950年，美国一位气象学家就使用“ENIAC”，作出了第一张24小时天气形势预报图，“数值天气预报”一词正式使用。
曾庆存说：“所谓数值预报，就是根据大气动力学原理建立描述天气演变过程的方程组（数学模型），然后输入大气状态初值和边界条件，用计算机进行数值求解，预测未来天气。”
数值天气预报诞生之初，准确率并不高，在实际业务中还不能应用，亟须在原始方程研究方面取得突破。
1956年，在苏联学习期间，曾庆存加入了对数值预报的研究，选择了应用斜压大气动力学原始方程组做数值天气预报的课题。
这可是一道时人不大敢问津的世界著名难题。当时，曾庆存的导师、国际著名气象学家基别尔也在研究原始方程，但他的研究开展了一半，碰到很大困难，尚未完成。
“所有的师兄都反对，认为我很可能研究不出来，最后连学位都拿不到。”曾庆存说。
然而，曾庆存从小就有一股子不服输的劲头，越是难“啃”的硬骨头越要好好“啃”。
于是，在导师的指导下，曾庆存开始全力攻坚。
他研究发现，原始方程难以求解的一大重要原因就是大气运动具有不同的尺度、时刻都在变化，且包含风速、风向、温度、湿度和气压等各种天气变量，难以建立一套科学有效的稳定计算方法。“我后来想到，何不化繁为简，按照大气运动过程的快慢，隐去一方，分别计算，再加以整合。”
那个年代，计算机在前苏联也很稀缺。曾庆存每天只有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，晚上带着纸条去计算机房，一万多行程序，一条条验证。
经过努力，1961年，曾庆存首创出“半隐式差分法”数值预报。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60%以上。自此，数值预报成为天气预报的主要方法。
党和国家的需要，就是我的第一选择
在曾庆存的学术清单上，国家需求始终是排在第一。
“我出生于贫苦农家，全靠父母和姐姐们承担繁重的劳动才能读到中学。当时最大的梦想就是中学毕业当个乡村教师，赚钱贴补家用。”曾庆存说：“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，所以党和国家的需要，就是我的第一选择。”
1935年5月，曾庆存出生在广东阳江的一个贫穷的农民家庭。他曾在《和泪而书的敬怀篇》一文中提到自己的幼时生活：“小时候家贫如洗，拍壁无尘。双亲率领他们的孩子们力耕垅亩，只能过着朝望晚米的生活。”
虽然家境贫寒，但父亲曾明耀却非常重视子女的教育，很早就把他和哥哥一起送到学堂读书。因为知道机会来之不易，兄弟俩也格外珍惜上学读书的时光，学习很努力，成绩一直名列前茅。
1952年，曾庆存考入了北京大学物理系，服从国家需要学习气象专业。
曾庆存说：“当时，学校提出让我们一部分学生改学气象专业，我毫不犹豫就答应了。”
之所以这么果断地答应转气象专业，曾庆存说一是因为当时新中国刚成立不久，急需气象科学人才；二是源于自己的亲身经历，曾庆存幼时家贫，对人民群众生活和农业生产受天气和气候影响有深切感受。
“后来有一件事令我更加坚定了学习气象专业的信心。1954年的一场晚霜，把河南40%的小麦冻死了，严重影响了当地的粮食产量，老百姓吃不饱肚子。如果能提前预判天气，做好防范，肯定能减不少损失。”
1970年，曾庆存又一次服从国家发展需要，暂时中止了自己正在进行的研究工作，转而去从事当时在国际上兴起、中国尚是空白的气象卫星和大气遥感相关研究工作。
在此期间，繁重的工作使曾庆存积劳成疾，又恰逢自己的兄长也重病需动大手术需要照顾和护理。无奈之下，他只能把妻子和幼子托寄于十分贫困的农村老家。
尽管困难重重，曾庆存仍废寝忘食地全身心投入工作。
曾庆存说：“做卫星其实是很难的。没有经验可参考，资料也很少，还要经常下工厂。但因为是国家需要的，所以不管怎么样都要把它搞出来！”
最终，在不懈努力下，曾庆存带领团队解决了卫星大气红外遥感的基础理论问题。此后，他又利用一年时间写出了一部长达30万字的《大气红外遥感（测）原理》一书，于1974年出版。这是当时国际上第一本系统讲述卫星大气红外遥感定量理论的专著，其中的一些理论直到现在，都在中国和世界气象卫星遥感和资料应用中被广泛应用。
“卫星是发现灾害性天气最主要、最重要的手段，自从我们有了气象卫星之后，中国大陆的台风监测一个都没漏掉。”曾庆存很欣慰。
做学问要做深做透，不能浅尝辄止
曾庆存不仅是一位优秀的科学家，还是一位推动我国科研发展的杰出领导者。
1984年，年仅49岁的曾庆存挑起了中国科学院大气物理研究所所长的重任。然而，刚一上任，迎接他的就是巨大的困难和挑战。
80年代初期，我国基础研究正处于极其困窘的境地：国家经济落后投入少，人们也没意识到基础研究的重要性。大气所因此缺少科研经费，实验室极其简陋，资料没钱买，设备没钱更新，生活条件就更不必说了。在这样的状况下，研究所人心涣散。
曾庆存看在眼里，急在心上。
中国科学院党组原副书记郭传杰至今都还记得，32年前他到大气所调研时，曾庆存为基础研究和大气所发展奋力疾呼的场景。
“古人有陶渊明，能够不为五斗米折腰。我也算是个知识分子吧，如果是为我自己，我也不会为五斗米去折下自己这个不太高贵的腰。而现在，我已经折得腰肌劳损了，可还得继续折下去。为什么呢？因为我不能让竺可桢等老一辈科学家创立的优秀研究所在我手上衰落下去。大气研究是对国家安全、民生等非常重要的领域，其实我们也不会花太多的钱，就是希望国家能够重视基础研究，让我们的科研人员能够有一个安心的环境来做工作就行了！”
郭传杰坦言，那次曾先生的发言让他有一种振聋发聩的感觉，也让自己肩上有了一份要推动国家基础研究大力发展的责任。
此后，在担任所长的9年间，曾庆存身体力行，历尽艰难。在他的带领下，大气所上下一心，顺应改革形势以及世界大气科学的发展趋势，到达了一个新的辉煌高度。他开创和领导的“大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室”“大气边界层物理和大气化学国家重点实验室”和“国际气候与环境科学中心”短短几年便在国际上颇有名气，成为我国大气科学基础研究的中坚力量。
在引领和指挥大气科学大方向的同时，曾庆存还不忘言传身教，为我国气象事业培养了一批又一批优秀研究生和青年学者，这些人中的大部分已经成为国家大气科学研究和业务领域的骨干和顶尖人才。
曾庆存教导学生，做学问要做深做透，不能浅尝辄止。为此，他以身作则，每次修改学生论文，一定要仔细斟酌修改多次。他的学生都有过这种经历：曾先生修改后的论文草稿都是密密麻麻，又有加页的，需认真思考才能读懂。
除此之外，曾庆存还特别注重学生的数理基础，注重多学科的交叉融合。正是源于曾庆存的悉心指导和严谨治学，很多他带过的学生如今正一步步成长为科研骨干，在国内外气象领域不断崭露头脚。
在埋头科研之余，曾庆存也写得一手好诗和好文章。虽然许多人将科学和艺术看作两个完全不同的领域，但他却告诉麻辣财经的记者，无论科研还是写作，都离不开理性思维和形象思维二者的相互配合。在曾庆存看来，做学问也是要讲求美的，“枯燥无味的学问不是好学问”。
谈及中国大气科学的未来，耄耋之年的曾庆存充满信心，并寄予厚望。
“我曾立志攀上大气科学的珠峰，但种种原因所限，没能登上顶峰，大概只在8600米处建立了一个营地，供后来者继续攀登。真诚地希望年轻人们勇于攀登，直达无限风光的顶峰。”
来源：人民日报、中央广播电视总台、光明日报、中国工程院院士馆