70年來
從靜觀風起雲湧的經驗判斷
到以嚴格推理計算為憑據的數值預測
中國數值天氣預報實作了
從感性認識到理性認識的蛻變
目前已趕上世界先進水平
同美、歐、日等全球氣象中心並駕齊驅
為全世界氣象監測預警提供可靠參考
以國家最高科技獎獲得者、
中國科學院院士曾慶存 為代表的
中國科學院大氣物理研究所 （簡稱大氣所） 科學家
和中國氣象局的氣象專家一道努力
用堅持不懈的創新
為數值天氣預報和氣候預測的發展
提供了源源不斷的動能
▲ 曾慶存（右）與同學在蘇聯留學。
1960年的一個冬 夜
莫斯科下著鵝毛大雪
電腦發熱的電子管烘得整個機房熱乎乎
淩晨一點
曾慶存采用其首創的半隱式差分法原理
僅用一個小時就在電腦上 獲得了
世界上第一張
以原始方程式做真實預報的天氣圖
當年，半隱式差分法原理成為
蘇聯科學院重大成就之一
該方法立刻被用作每天的數值天氣預報
試報一年的準確率超過60%
符合天氣預報實際業務要求
1962年， 莫斯科世界氣象中心開始
用該方法向全球發報數值天氣預報
這就是世界采用斜壓原始方程式
做天氣預報業務的開端
▲ 曾慶存介紹半隱式差分法原理。
1961年， 曾慶存從蘇聯學成歸國
當時中國高速電腦資源缺乏
無法用斜壓原始方程式做短期數值天氣預報
為了更好地開展短期數值天氣預報
曾慶存決心轉入更深入、更抽象 的基礎研究
在那段艱苦又充實的日子裏
曾慶存與合作者實作了
一個又一個「首次提出」：
創立了數值天氣預報與地球流體力學的
數學物理系統理論和計算方法
研制了數值天氣和氣候預測模式
建立了大氣遙感系統理論
發展了定量資訊提取方法
1979年，曾慶存撰寫的
【數值天氣預報的數學物理基礎】出版
開創了大氣和地球流體力學的
數學物理系統理論
在全球學界引發廣泛關註
國際數學家聯盟原主席Lions大力推介該成果
此後套用數學界形成了
研究大氣和地球流體力學問題的數學分支
如今已是中國科學院院士的王會軍
對氣候變遷、古氣候數值模擬很感興趣
大氣所研究員胡非
則更關註大氣和地球流體邊界層
中國科學院院士戴永久
主要負責陸面過程模式的研發
國家衛星氣象中心首席科學家李俊
主要研究氣象衛星和相關的大氣紅外遙感
他們都是曾慶存的學生
研究方向各有不同
後來都成長為中國氣象研究的骨幹
大氣所氣象科學研究的布局逐漸成型
曾慶存帶領他們進行跨季度氣候預測研究
設計出大氣環流模式、大洋環流模式
他們獨創的動力框架躋身國際先進行列
該模式從1990年開始
連續5年 用於季度和跨季度氣候預測
都取得了成功
並在1994年建立
世界第一個實際套用的短期氣候預測系統
▲ 曾慶存手書的治學心得 。
後來曾慶存萌生了建立中國自己的
地球系統模式的念頭
當時國際上已存在大體成型的氣候變遷研究模式
有的還開放共享原始碼
有人認為可以直接使用現成的開源系統
但曾慶存力排眾議，堅決表示
中國必須有自己的地球系統模式
「我們自己有模式、有計算數據
就有氣候談判的底氣！」
2003年
大氣所正式提出研制「地球系統模式」
2007年獲中國科學院立項支持
其後又獲國家的大力支持
並命名為中國科學院地球系統模式
歷經14年攻關
2021年，「寰」誕生了
它是中國首個研制成功的
地球系統數值模擬大科學裝置
能透過計算模擬真實地球的風雲變幻
並規劃人類的一些建設方案
在「寰」中輸入某一時刻的觀測數據
就能透過大規模數值計算
推演地球不同圈層的變化
就好像給地球做視覺化CT一樣
「寰」可以幫助科研人員更好讀懂地球
更精準、全面認識地球變化
研究全球變化的機制和機理
預知地球的未來
▲ 地球模擬實驗室展廳。本文均為 大氣所供圖
除了為實作「雙碳」目標提供科學支撐
「寰」還將被廣泛套用 於
防災減災、環境治理、可持續發展等
重大科學問題
曾慶存說
相信
未來中國的氣象科學
和地球系統科學事業的前途
一定光明！
來源：中國科學報
責任編輯：宋同舟
