培养更多更好的大气工程化人才

李泽椿, 袁慧敏, 路 玮

（1.国家气象中心,北京 100081;2.成都信息工程学院大气科学学院,四川成都 610225）

近些年来中国频受自然灾害的影响,如地质灾、害海洋灾害、气象灾害、生物灾害等等,而其中气象灾害的台风、暴雨、洪涝、干旱、高温热浪、沙尘暴、暴风雪、雾霾在时空尺度上发生与影响尤为广泛,导致国家的经济发展受到严重影响,人民生命财产遭到极大的损失,不仅灾害发生的本身影响,而且自然灾害间相互叠加增加其危害程度,政府领导人及领导部门投入极大精力去减灾防灾,体现了极大的人情味,可在时间与精力上影响他们正常领导全国和地方社会与经济发展。灾情导致交通城市生活等方面的干扰,又多方面间接地影响社会与生产发展。科技进步与防御上正确,伤亡在逐步渐少,但经济愈发展灾害造成损失愈大。

做好全国自然灾害的正确防御工作,应该有一个科学的自然灾害观,即正确认识各种自然灾害的相互关系及其本身的发生发展的规律和当前的各种灾害影响的格局,便于采取正确的思维观点为指导和应用有效的方式。在诸多自然灾害中从总体上讲气象致灾最为严重,大气科学工作者责任重大。大气科学在地学诸学科中相对比较成熟,气象业务组织比较系统最易于作好监测、预测及服务工作,着重抓住气象致灾这一重点,必将投入产出比大,也防灾最有效。在气象上应加强对监测预警服务系统建设,这些工程的建设必然导致对大气规律的认识丰富而深入,更利于预防减灾但在工程建设时的质量规范化、有效性目标,工程建设形成的能力等等不仅体现在能出论文（这是必要的）,而更重要的是应用到实际监测事态的发生、预测其后果及服务于社会的防御。因此要求其指导思想明确适当的投资和有相应众多的人才。人才是关键,这些人才应有丰富的专业理论知识和精湛的技能,人才主要是从学校开始培养的。学校必须教会他的科学思维方法和适应工程化过程中的能力培养。建设相应的各业务系统的工程应当强调大气科学的工程化强调应用效果。本文就是希望讨论若干观点和对学校培养人才的一些看法。

1 气象致灾在自然诸灾害中最为严重,给政府社会带来极大困惑,是我们防御自然灾害的重点

自然灾害中如汶川地震、海啸带来极可怕的影响,但在发生频度,可预报性、地域分布、人为防御等方面是和气象致灾有所区别。气象致灾种类甚多,在时间上一年四季都有,在分布地域上存在全国南北各地,发生频率年际有变化,但却每年都必然发生,而其积累损失巨大。

近些年来,所发生的气象致灾,使领导奔波组织救灾视察,妨碍了他们正常领导国家经济建设与社会改革发展。

历史上一些气象致灾可以说明气象灾害的损失巨大和严重性。

有名的“75◦8”暴雨。1975年8月上旬,在河南省南部、淮河上游的丘陵地区发生一次历史上罕见的特大暴雨并引发特大洪涝。暴雨中心最大过程量（8月4～8日）达1631mm,3天（8月5～7日）最大降水量达1605mm。4～8日超过400mm的降雨面积达19410平方公里。特大暴雨导致严重的洪涝灾害。据不完全统计,全省32个县（市）受灾,灾民达1000多万人,110多万公顷耕地遭受严重水灾,倒塌房屋560万间,死伤家畜44万多头,冲走和水浸粮食近10亿公斤,死亡2万多人,冲毁京广铁路102千米,中断行车18天,影响运输48天,直接经济损失超过100亿元。

台风灾害。台风是中国南方最为严重的气象灾害。2011年登陆中国最强台风是“纳沙”。“纳沙”使得海南、广东多地学校停课、航班延误、交通受阻、经济损失严重。据统计,海南全省有18个市县377.2万人受灾,因灾死亡2人,倒塌房屋1350间、损坏房屋525间,全省因灾直接经济损失58.14亿元。广东省全省受灾人口84.2万人,倒塌房屋850间,损坏房屋1180间,直接经济损失约2.4亿元。1956年8月1日24时,5612号台风在浙江省象山县沿海登陆,登录时中心附近最大风速为55米/秒（风力超过十二级）,最低气压仅为923hPa。在这个台风及其减弱的低气压影响下,华东、华北及陕西等地出现大范围的暴雨天气。据浙江、江苏、上海、安徽、河北等省（市）的不完全统计,共计有463.7万公顷农作物受灾,220万间房屋倒塌和损坏,5000多人死亡,1.7万多人受伤。

沙尘暴灾害。沙尘暴是中国北方常见的气象灾害。1993年5月中国西北地区发生了一次特大沙尘暴天气过程。据初步统计,新疆、甘肃、内蒙、宁夏4省（区）共1200多万人遭受大风、沙尘暴的影响,死亡85人（其中小学生57人）,失踪31人,伤264人;毁坏房屋4412间;直接经济损失达5.45亿元。

暴风雪、寒潮灾害。寒潮频发可以诱发雪灾、海冰等气象灾害。2009年2月辽宁省11个市普降暴雪造成直接经济损失3813.6万元,同年11月河北省大部地区出现雨雪天气。大暴雪造成交通、运输以及各类房屋和设施农业受损。全省共87个县（市、区）,328.4万人不同程度受灾,因灾死亡人,直接经济损失15.3亿元。2010年1月山东省出现了1967年以来最大的持续寒冷冰冻天气,各海区相继出现不同程度的冰冻现象,特别是渤海地区连续多日的超低气温导致大范围封冻,冰层持续加厚,多数地区平均厚度达25厘米,个别入海河口区域形成冰丘,堆积高度达1.2米,造成直接经济损失高达22亿元。

干旱灾害。近些年中国南方大部分地区连续遭遇旱灾。2009年8月至11月湖南、江西、贵州、云南、广西、广东6省出现严重秋害。干旱导致江西鄱阳湖比常年提前两个月进入枯水期,赣江、湘江部分河段最低水位创历史新低;部分水库、山塘干涸;居民生活用水和农业受到严重影响。

上述灾害又导致一些次生灾害,如暴雨引发的泥石流（地质灾害）、寒潮带来的大范围海冰、冰冻（海洋灾害）干旱又导致森林草原火灾,温度的异常又为赤潮蓝澡,浒苔的发生（海洋、生物灾害）,恶劣的气象条件引发交通灾害等等。近两年气象致灾损失如表1、表2所示。

表1 2010年1～12月气象灾害人员伤亡分类及经济损失统计表

表2 2011年1～12月气象灾害人员伤亡分类及经济损失统计表

气象灾害具体灾害上有其突然性,但就总体而言是每年的必然性,而其它灾害的致灾却不一定,且气象灾害年年积累损失也是非常巨大的,作为防灾是应把它看成重点。

综上所述当前和平发展时期,防御气象灾害是社会对大气科学的最大需求,大气科学必须从理论（规律研究）和实际预测应用等方面满足社会发展的需求,抓住时机发展学科本身。

2 大气科学本质上是一门应用性极强的科学,它是从人类社会需求中发展的

人类生存在大气中,从其生存的需求就开始对大气进行了观测与总结其规律,以满足其生产、生存和生活的需求,一开始以谚语、物象的形式表达,由于无线电和温度表、气压计仪表的发明,战争中的对气象条件需求研究的启发,产生了天气图和天气学,实践中又发现天气学方式预测天气系统演变的局限性,带来对应用大气的物理规律预报天气的数值天气预报（NWP）向往,只有到有了相应能力的计算机,才能使NWP真正成为业务天气预报中应用,由于人们对预报时效要求更长一些,而不满足2～3天的预报,于是一系列研究,包括大气物理过程、地面性质影响,计算方法,信息质量处理等等,才形成10天的中期预报。城镇化的发展,城市是政治、经济、文化中心,是人口集聚地对气象预报又有一些特殊要求,强对流的发生对局地暴雨、雷电威胁群众安危,引发地质灾害、泥石流及塌方等等又形成局地数值预报,总之随着需求的不断产生,各种特殊性的预报也随之被要求,随着人类社会的发展对大气科学的需求总是无限的。而能适应需求之前又有许多基础性的研究要作,需求、研究、应用如此循环,引导了大气科学不断深入发展。

大气科学也必然是和其他学科,技术融合交叉相互促进发展的。有了遥感技术、气象雷达,气象卫星才能实现对大气状况的全国监测,让人们更好地认识大气状态,有了巨型计算机的出现和并行计算方法成功应用,才能使数值预报考虑更细致的物理过程和满足时效要求,当然气象要求也促使这些学科的技术的发展。为了研究更精细的预报和气候变化也必然将大气科学中与海洋圈、冰冻圈、岩石圈、生物圈及高层空间的学科相结合使人类更好认识其生存的环境。与其他学科和技术融合交叉相互促进,是科学发展必然的途径。

大气科学还有一个特点是目前它难于在人工控制的试验室中进行研究,除少数如云雾物理或风洞中模拟起沙试验可以进行,但最终还是要在实际大气中被检验,其他理论研究、数值模拟都应建立在实际大气中,取到广阔范围的实际大气信息为基础上来进行。因此就有巨大的投资要求,科学的全面设计、工程性的建设及组织众多科技工作者的参与,增加了大气科学发展难度。

总之,大气科学的发展原动力是需求,社会和其本身发展的需求,其深入程度、表达水平不仅是通过论文的表述,更重要的是应在实际大气中有效应用满足需求上被认可。大气科学工作者在其研究与业务实践中应牢记这个原则。

3 目前气象防灾最有效的途径是建立大气监测预报预警服务系统,建设各系统时应紧紧注意大气科学工程化

在整个防御自然灾害过程中,组织防御抗灾,灾后的救助是非常必要和重要的,但如果灾前现状的了解和及时的预警服务可以极大的减少损失与伤亡,也可以使抗灾过程中工作量大量减少,效益更为明显。目前气象防灾最有效的是建立大气监测预报预警服务系统。大气科学在地球科学中是相对比较成熟,并运用其规律组织观测网和进行预报预测已有相当基础,但面临许多新的需求,在准确度,精细化和服务方式效果上还有许多工作要做。中国气象局和国家发展改革委员会联合发布了“气象发展规划（2011—2015）”,对气象预报的准确率、预警时效和服务覆盖率上在2015年都有明确提高的要求,以提高气象致灾预警发布能力。为此重点推进若干工程,其中有:气象卫星系统工程、天气雷达工程、气象监测与灾害预警工程、气候变化应对决策支撑系统工程,山洪地质灾害防治气象保障工程、新增千亿斤粮食生产能力气象保障工程,突发事件预警信息发布系统工程,人工影响天气工程、海洋气象综合监测预报预警工程、国家气象业务应急备份系统工程、数值预报与高性能计算机系统工程、基层气象台站能力建设工程,这是一个设计比较全面的布局,目的明确的整体系统工程与之相应的还有天气、气候、应用气象和大气物理的研究计划,两者相辅相成,只要认真踏实实施、组织与培养好队伍,明确指导思想,正确的工作方式,对中国大气科学发展深入和提高预报预测能力必将起着非常重大作用。

研究计划、工程设计,应相互紧密结合。工程设计是为有目的研究所要的信息,规律探索、预报预测应用奠定资料和技术基础,研究结论要归宿到工程系统工程目的之中,为解决社会人类对气象需求服务。科学的指导思想是很重要的,大气科学本质上是一门应用科学,应该时时记住满足中国社会发展和大气科学本身发展需求,而不是随着国外的导向或杂志中找题目。

研究与建设系统两者按照工程化的方式进行。工程化是按照有目的进行顶层设计,适应于可以用的资金匹配,和执行上的可行性,处理好各部分相互关系,安排好“工程”建设人力,制定合理的步骤,建成能长期应用有效的业务系统。千万不能建成某气象部门的形象工作,也不能以论文数来论工程的评价。

就像各地在建设“安居工程”一样,目的是解决老百姓居住问题,根据能力（资金和施工队伍）,设计和施工好这期工程,住房交工后,老百姓居住使用方便。我们系统建成后也是使气象人员能有确切依据做好监测与预报,研究人员可以取得深入研究的信息,政府群众受益于致灾之前早了解、发展趋势的早预测、防御措施早落实,研究人员可以从观测到现象中提出理论问题并有资料于研究,效果可以检验其正确。

4 大气科学工程化中最重要的是人才。要培养具有正确的科学思维观,坚实的专业理论基础和精湛的技术能力,掌握有效的工作方式的人才

从工程建设规模与研究,应用的要求和范围都是需要众多的人来完成此任务,而这些任务也是新的,特别新设备的安装,达到设计精度,多种资料融合应用,资料质量控制等都是前所未见的,因此赋予现在气象业务系统的科技及管理人员担子是很重要的。

人才是部门以自己培养现有的为主,因为长期工作是靠他们。培养工程化人才是要按照整体工程设计分工、有计划的实施,要提倡在领导组织下自己培养自己。领导组织下是指宏面上有计划、有分工、有次序落实到个人上任务时则主要发挥个人主观能动性,刻苦钻研,创新发挥,宏观要对具体任务有指导,具体任务要完成宏观对自己对整体的要求贡献。

自己培养是从气象院校进行基础性教育开始,出来后在业务、工程建设和研究实践中专业性提升,学院还应给予在职技术研究人员提高的学习机会。

学校培养人才要全面的,老师的给予,学生的接受也应全面性考虑,不仅专业基础知识,研究方法技能技巧,更重要的是学会科学的思维方式和工作方式。科学的思维方式内涵很多,大体是科学的认识大气科学发展的历史发展的规律,近阶段的要求,善于分析问题的主要矛盾,寻找解决的途径,估计这种途径的可行性,条件不行可暂时放弃。要有科学的敏感性和不怕困难勇于钻研。科学上的敏感性是人才成长中很重要的一环节,也就是能在需求和实践发现新的科学问题,并付之于研发实施、发展。中国业务中开始应用的气象卫星对台风定位就由于当时业务中失去飞机探测台风报,带来预报中极大困难和危险,初始的可见光卫星图象,两者结合逐步形成了在中国应用的台风定位定强的技术方式。中国开始的中尺度数值预报也是由于在北京延庆发生一次中尺度系统导致山体滑落,由此将中尺度数值预报提上日程,通过解决MM5用于业务的可行性开发,以及并行计算用于数值预报的应用,也包括并行计算机的发展,导致中国中尺度区域数值预报系统全面发展取得很好的服务效果,从而也成长了一大批人才,由此可见在实践中高度的敏感性是人才成长和大气科学深入发展的重要环节。科学的思维也包括科学的态度,严肃、严谨、认真检验,勇于承认放弃不成功的结果。

同时应当有一个正确和区别对待的评价思路,从事研究工作的当然要将其研究成果见诸于文章,当然不能简单化的数量厕所主要是其质量。大量从事工程性业务性工作的则应对实际成果来评价,也应书写技术总结性的文章,不写不总结也不能提高。文章总结的评估也不能只用SCI来衡量,着重实质内容与效果。

5 结束语

大气科学的院校在大气科学学科发展中担负着绝对重要的使命,学校领导、老师和同学都应从大气科学本身的特点出发,所培养的大多数大气科学工程化的人才,也有一些从事理论研究人才,其要求还是高的责任感和团队精神,明确的科学目标、科学的思维方式,坚实的专业基础知识,掌握基本的技术能力,高度的科学敏感性,有创新意识的认真实干的态度。做到这些是要靠老师和教导和引导,要自己在长期实践积累成长。

[1] [1] 温克刚,曾庆华等.中国气象灾害大典[M].北京:气象出版社,1970-2010.

[2] 中国气象局.全国气象灾情直报信息[DB].http://10.10.34.51/dzsp2/disasterreport.list.

[3] 李泽椿.我国气象灾害预警与应急研究[R].北京:中国工程院咨询报告,2009-2011.

[4] 缪旭明,李泽椿,田浩.突发事件预警级别划分标准及对策的研究[J].中国应急管理,2011,5.

[5] 民政部救灾司,民政部国家减灾中心.每天发布的“昨日灾情”.

[6] 李泽椿,马清云.登陆我国台风影响预评估[R].北京:国务院应急管理办公室委托课题研究咨询报告,2007-2009.