最高奖得主曾庆存：一生都在“大闹天宫”

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人民网北京1月10日电(赵)10日上午，2019年全国科学技术奖励大会在北京召开。中国船舶工业集团公司曾庆存研究员和原中国船舶工业集团公司719研究所黄旭华研究员荣获国家最高科学技术奖。

曾庆存的学术贡献以“数值天气预报”为代表。可以说，他一生都在“闯祸上天”，为中国的大气科学事业做出了一次又一次的杰出贡献。

曾庆存及其气象事业

世界气象组织称数值天气预报是20世纪最伟大的科技发展之一，而《自然》称赞数值天气预报的发展是一场静悄悄的革命。

到目前为止，准确的定量数值天气预报能够及时预测气象灾害，对于防灾、减灾、减灾和保护公民生命财产安全具有重要意义。在数值天气预报的支持下，通过社会各界的共同努力，我国实现了多次台风登陆零死亡，极大地保护了公众生命财产安全。

曾庆存院士首创“半隐式差分法”，是世界上第一个成功求解数值预报原始方程的方法，发展了数值天气预报的数学和物理基础理论，是国际数值天气预报理论的奠基人之一。

他在卫星大气红外遥感研究中提出了“最佳信息层”和反演方法，被世界各大卫星数据处理和服务中心采用，为实时天气预警和短期天气预报服务。

他倡导并参与了国家科学仪器——地球系统数值模拟装置的研制，为国家防灾减灾、应对全球气候变化、大气环境治理等重大问题提供了科学支持，促进了地球系统科学不同学科的交叉和融合，推动了中国地球系统科学整体跃上国际一流水平。

算出天气

当人们看天空时，他们可以看到风在汹涌，云在聚集，雨在散开，他们积累了一些经验，所以他们可以知道一个地方的一些天气变化。这是前科学时代的天气预报——有个人经验。

在上个世纪，气象仪器被发明并应用于定量测量大气状态变量，如风速、气压、气温、湿度等。，气象学开始进入“科学时代”。特别是随着无线电的成功和广泛应用，各地的气象观测数据可以及时汇集到一个中心，并绘制成“天气图”。通过看天气图，我们可以掌握天气的三维空结构。

虽然这种天气图方法的预报是基于科学分析的，但在很大程度上也取决于预报员基于经验的主观判断。

事实上，从原则上讲，预测问题可以归结为求解描述在一定边界和初始条件下大气运动变化规律的数学和物理方程。

根据这一原理，世界各地的气象学家开始研究天气预报的数值解法。然而，他们很快发现自己陷入了两难境地:如果预测方程很复杂，就不能直接求解；如果方程被简化，精度很难保证。

1961年，曾庆在深入分析天气演变过程的理论基础上，首创了半隐式差分法，对代表慢过程的涡旋演变项和代表快过程的波动演变项采用了不同的处理方法。他在世界上第一次成功地解决了大气斜压原始方程，并且能够预测描述大气运动的各种变量，并利用原始方程给出了世界上第一张天气预报图。第二年，它被应用到莫斯科世界气象中心的日常运作中。这种方法和创新的平方守恒方法至今仍被广泛使用。

1979年，曾庆存出版了专著《数值天气预报的数学物理基础》(第一卷)。这本书内容丰富，从动力学的基本问题到基本方程的数学适定性，一直受到国内外学者的极大关注。1981年，日本《天气》杂志发表了对日本科学家的评价，称该书“积极地介绍了气象力学的数学和物理基础，这是世界上第一个；为了建立气象力学的学术基础，这样的工作是必要的；曾的书是气象学理论化中极其重要的一章。1982年，美国著名气象学家smagorinsky指出，“这本书的出版为动态气象文学的发展做出了突出贡献，并将跻身于世界杰出杰作之列。”.....尽管科学发展迅速，但这本书的材料选择、组织和结果具有持久的价值。“。

这本专著被认为是数值天气预报和大气动力学的坚实理论基础。曾庆村结合其对斜压原始方程的基本贡献，成为国际数值天气预报理论的创始人之一。

成为气象卫星的终点

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根据当时国家的迫切需要，曾庆村于1970年至1978年参与了中国气象卫星工程的规划设计。在完成各种具体任务的同时，他致力于遥感理论的研究。1974年，他发表了题为《大气红外遥感原理》的专著，系统地将各种遥感方法发展成为大气遥感理论。他的书是国际上该领域最早的理论专著。

在卫星遥感中，通道选择和反演方法是遥感理论及其应用的核心问题。曾庆村发现，遥感大气物理变量和物质组成是两种本质上不同的问题。他指出，大气水汽和温度的遥感不是在同一个大气中进行的，用卫星遥感低层大气中痕量组分的分布是不可靠的，甚至是不可能的，但在对流层高度空是重要和可靠的，这澄清了当时模糊和错误的概念，提出了选择水汽遥感通道的“最佳信息层”方法。

气象卫星水汽通道已成为监测暴雨、台风等恶劣天气的利器。他的反演方法也被世界各大卫星数据处理和服务中心所采用，能够高效提取水汽含量和温度等实时定量信息，为实时天气预警和短期天气预报服务。

“地球ct”是预测国家未来最重要的工具

天气预报主要关注大气，预报未来几天的天气。此外，未来一个月、一个季度、一年、甚至几年乃至几十年的气候预测都与国民经济建设的各个方面有关，如夏季洪水、冬季雾霾、农业规划、能源分配等。在全球变化的背景下，对气候预测的需求变得越来越重要。

与天气预报不同，仅仅研究大气是远远不够的。气候预测还需要了解海洋、地表和太阳活动。1983年，曾庆村和他的团队开始开发中国的气候系统模型和预测方法，独立开发了大气、海洋和陆地表面模型，取得了一系列创新成果，并在国际上首创了短期气候预测系统。

经过半个多世纪对数值模型的不断研究，曾庆存敏锐地意识到，随着高性能计算机技术的飞速发展，中国可以通过数值模拟的方式研究地球系统不同层次之间的相互作用和相互作用机制以及地球系统变化的规律和机制，并将气候预测扩展到整个地球系统的模拟和预测。自2007年以来，他领导并亲自参与了中国对地球系统动力学模型的独立开发。

2009年，曾庆村院士和老一辈科学家提出了建立中国自己的地球模拟器的想法。曾庆村作为地球系统数值模拟装置的倡导者和推动者，已经走过了九个春秋。在数百名科学家的共同努力下，地球系统数值模拟装置于2018年在北京怀柔科学城破土动工。地球系统模拟器为国家防灾减灾、应对气候变化、大气环境治理等重大问题提供科学支持，促进地球系统科学不同学科间的交叉和融合，推动中国地球系统科学整体跃上国际一流水平。“解读地球计划”是关键的一步，中国可以为地球本身做些什么。

来源：搜狐微门户