人平易近网北京1月10日电(赵竹青)10日上午,2019年度国度迷信技能奖励年夜会在北京举办,中国迷信院年夜气物理研究所曾经庆存研究员以及原中国舟舶重工团体公司第七一九研究所黄旭华研究员一同得到国度最高迷信技能奖。
曾经庆存的学术进献以“数值气候预告”为代表,可以说他的一辈子都在不绝地“年夜闹天宫”,为我国的年夜气迷信事业作出一次又一次的精采进献。
曾经庆存以及他的景象事业
世界景象组织将数值气候预告称为20世纪最伟年夜的科技成长之一,《天然》杂志则盛赞数值气候预告的成长是一场静暗暗的反动。
时至本日,较正确的定量数值气候预告能实时展望景象灾害,对付防灾、减灾、救灾,庇护公平易近生命财富平安,相当首要。在数值气候预告的支撑下,颠末社会各界配合尽力,已经经完成了多个登岸我国台风的零殒命,极年夜地庇护了公家的生命财富平安。
曾经庆存院士独创“半隐式差分法”,活着界上第一个胜利求解原始方程作数值预告,并成长了数值气候预告的数学物理根本实践,是国际数值气候预告实践的奠定人之一。
他在卫星年夜气红外远感研究中提出“最好信息层”以及反演方式,被世界各次要卫星数据处置以及服务中间所采纳,服务于及时气候预警以及短时间气候预告。
他提倡并介入研制国度年夜迷信装配——地球体系数值摹拟装配,为国度防灾减灾、应答全世界天气变革、年夜气情况管理等重年夜问题提供迷信支持,推进地球体系迷信分歧学科之间的学科穿插以及交融,促成我国地球体系迷信总体向国际一流程度超过。
把气候“算”进去
人们观天,目见如火如荼、云收雨散,堆集了必定教训,可知道一地的某些气候变革纪律,这是前迷信期间的气候预告——凭小我教训。
到了上世纪,发现以及运用了景象仪器来定量丈量年夜气状况变量,如风速、气压、气温、湿度等,景象学起头入进“迷信期间”。出格是无线电的胜利与年夜量运用,使患上各地的景象观测数据可和时汇总到一个中间,绘成“气候图”,望气候图就可掌握气候的三维空间的布局。
这类气候图法的预告虽是创建在迷信阐发根本上,但在很年夜水平上还依赖于预告员凭教训做出客观果断。
实在从准则上说,预告问题可回结为在必定鸿沟以及初始前提下,求解描写年夜气静止变革纪律的数学物理方程组。
凭据这一原理构想,全球的景象学家起头了对数值求解气候预告的深刻研究。可是他们很快发明本身堕入了一个“两难”的境地:预告方程若是繁杂,则没法间接求解;要是把方程简化,那末正确度就难以包管。
1961年,曾经庆存在深刻阐发气候蜕变进程的实践根本上,独创半隐式差分法,对代表慢进程的涡旋蜕变项以及快进程的颠簸蜕变项采纳分歧的处置方式,在国际上首次胜利求解年夜气斜压原始方程组,能预告出描写年夜气静止的各类变量,给出了世界上第一张用原始方程组的气候预告图。第二年,就被运用到莫斯科世界景象中间的一样平常营业中。该方式以及尔后又立异的平方守恒法,至今仍在普遍运用。
1979年曾经庆存出书了专著《数值气候预告的数学物理根本》(第一卷)。该书内容丰硕,从能源学根基问题到根基方程组的数学适定性问题,都加以研究,引发了海内外学者的极年夜器重。1981年日本《气候》杂志登载了日本迷信家的评估,称该书“侧面引进景象力学的数学物理根本,这是世界独创;为修建景象力学的学术根本,如许的事情必不成少;曾经的书是景象学实践化綦重要篇章”。1982年,美国闻名景象学家Smagorinsky指出,“这卷书的出书对成长能源景象学文献有凸起的进献,将立于世界优异名著之林。……虽然迷信成长很快,本书的选材、组织以及给出的效果却具备长期的价值”。
该专著被公认为数值气候预告以及年夜气能源学奠基了松软实践根本,连系其对斜压原始方程组的奠定性进献,曾经庆存成为国际数值气候预告实践的奠定人之一。
为景象卫星“一语道破”
资料空白是制约数值预告成长的第一难题,卫星远感是获取全世界景象资料时空散布以及发明灾害性气候最首要的手腕。
依照国度那时的紧迫需求,曾经庆存于1970-1978年加入了我国景象卫星工程的计划以及设计事情,在实现各项详细使命的同时,他致力于远感实践研究,1974年出书了《年夜气红外远感原理》专著,将各个远感方式体系地成长为年夜气远感实践,他的书在国际上是这方面最先的实践专著。
在卫星远感问题中,通道选择以及反演方式是远感实践及其运用的焦点问题。曾经庆存发明远感年夜气物理变量以及物资成份是两类本色分歧的问题,指出远测年夜气水汽以及温度不在统一年夜气层,只用卫星远感年夜气低层微量成份散布是不成靠的,乃至是不成能的,但在对流层地面是首要以及靠得住的,廓清了那时的模胡以及毛病观念,提出了选择水汽远感通道的“最好信息层”方式。
景象卫星水汽通道已经成为监测暴雨以及台风等灾害气候的利器。他的反演方式也被世界各次要卫星数据处置以及服务中间所采纳,用于高效提取水汽含量、温度等及时定量信息,服务于及时气候预警以及短时间气候预告。
“为地球做CT”展望将来的国之重器
气候预告次要聚焦年夜气圈,预告将来几天的气候。别的,展望将来一个月、一个季度、一年,乃至几年、几十年天气的天气展望,瓜葛到国平易近经济建设的各个方面,如夏日洪涝、冬日雾霾、农业计划、动力结构等,在全世界变革的布景下,对天气展望的需求更日显首要。
分歧于气候预告,光靠研究年夜气圈遥遥不敷,天气展望还必要领会陆地、陆面及太阳勾当等的环境。1983年,曾经庆存及其团队起头研制中国天气体系模式以及展望方式,自立研制了年夜气、陆地、陆面模式,取患上一系列立异性功效,并在国际上起首创始短时间天气展望体系。
颠末半个多世纪对数值模式的延续研究,曾经庆存敏锐地意想到,跟着高机能计较机技能的迅猛成长,中国经由过程数值摹拟手腕,可以研究地球体系各圈层之间互相接洽、互相作用的机制和地球体系变革的纪律以及机理,将天气展望扩大到对付地球体系的总体摹拟以及展望。2007年至今,他向导以及亲自介入我国自立研制地球体系能源学模式。
2009年,曾经庆存院士同老一辈迷信家就萌发创建中国本身的地球摹拟器的设法。曾经庆存作为地球体系数值摹拟装配的提倡者以及推动者,风雨兼程、历经九载,在同数百位迷信家配合的尽力下,地球体系数值摹拟装配于2018年在北京市怀柔迷信城破土开工。地球体系摹拟装配为国度防灾减灾、应答天气变革、年夜气情况管理等重年夜问题提供迷信支持,推进地球体系迷信分歧学科之间的学科穿插以及交融,促成我国地球体系迷信总体向国际一流程度超过。“解读地球规划”迈出相当首要的一步,中国可以本身为地球做CT。