曾庆存：气象万千映丹心

2019年12月30日，北京正是数九寒天。中科院大气物理研究所一间普通的会议室里座无虚席。

会议室的中心是一位老者。黑衣白裤，满头银丝，一顶毡帽。思维敏捷，逻辑清晰，不苟言笑。无论提问者的位置距他有多远，老人回答时都要转过身，面对提问者，迎着对方的目光。

2020年1月10日，这位老者从国家主席习近平手中接过了“2019年度国家最高科学技术奖”奖章和证书，他就是中科院大气物理研究所研究员、国际著名大气科学家曾庆存。

一场晚霜 一生志向

“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。深夜劳动归来，皓月当空，在门前摆开小桌，一家人喝着月照有影的稀粥——这就是美好的晚餐了。”

这是曾庆存在《和泪而书的敬怀篇》一文中写到的自己的童年生活。

1935年，曾庆存出生在广东一个贫困的农民家庭。一次，他的父亲曾明耀在挑肥途中遇见小学校长，校长说：“家中有几个孩子？都多大年纪？一定要让孩子读书。”父亲随即将曾庆存的哥哥曾庆丰送入了小学。由于父母每日在田间劳作，年幼的曾庆存在家中无人照顾，哥哥便带着他一起上学堂听课。

我国功绩卓著的科学大家曾庆存，就以这样一种非正规的身份开始了自己的学生生涯。

“我和哥哥小时候读书是打着赤脚、衣衫褴褛的，每日往返于田间和学堂。”曾庆存和哥哥一边劳动、一边读书，成绩却一直名列前茅。小学没毕业，他们便参加了百里挑一的“跳考”，直接进入初中读书。此后，兄弟俩又因成绩优异先后获得了学校公费读书名额。

新中国成立之初，我国急需气象科学人才。彼时，曾庆存正在北京大学物理系读书。1954年发生的一件事让他印象深刻。“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。如果能提前预判天气，做好防范，肯定能避免不少损失。”

经历过饥饿的曾庆存深深地体会到天气和气候对农业收成和人民生活的重大影响。所以，当北大物理系安排一部分学生去学习气象学专业时，他欣然服从。

谁能想到，这次抉择成了他人生的转折点。

当时，大学即将毕业的曾庆存到中央气象台实习时，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。但由于缺少精确计算，预报员做天气预报往往只能是定性分析判断和凭经验做预报，心里没有把握。

曾庆存看在眼里，记在心上，他下决心要研究客观定量的数值天气预报，提高天气预报的准确性，增强人类战胜自然灾害的能力。

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至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。

从20世纪40年代起，各国气象学家就开始积极探索让天气预报更精准的方法。

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做天气预报计算的经验。他认为如果能解决大额数据计算问题，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”，做出了第一张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，亟須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，但他的研究只开展了一半，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。

曾庆存研究发现，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，计算机在苏联也很稀缺。曾庆存每天只能在深夜使用计算机。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。

随后，曾庆存还发展了“标准层结扣除法”和“平方守恒格式”等方法，这些方法至今仍是世界数值天气预报和气候预测的核心技术。

在此后的研究生涯中，曾庆存解决了大气遥感的基础理论问题，写出了国际上第一本系统讲述卫星遥感定量理论的专著，其提出的“最佳信息层”等概念和方法，是如今监测暴雨、台风等相应灾害的极为重要的手段。而他提出的求解“遥感方程”的“反演算法”，也已成为世界各主要卫星数据处理和服务中心的主要算法，得到了广泛应用。20世纪80年代后，数值天气预报被延伸至气候变化模拟和预测。

引领方向，不忘言传身教

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科院大气物理研究所（下称“大气所”）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。

20世纪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，整个所里人心涣散。

曾庆存看在眼里，急在心上。

中科院原党组副书记郭传杰至今都还记得，30多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。“他说，‘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。大气研究是与国家安全、民生等相关的非常重要的领域，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，他以身作則，每次修改学生论文，必仔细斟酌修改多次。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。他带过的研究生和博士后中，除了来自大气科学专业背景的，还有来自基础数学、应用数学、物理学、力学、海洋科学，以及控制论和环境科学等领域的。

正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角。

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，但他却指出无论科研还是写作，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。”（本刊综合）