泰斗什么意思 光辉访问 对话中国气象泰斗曾庆存 我国气象服务世界第一

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这次对话走近曾庆村——见证了这位国家最高科技奖获得者、国际著名气象学家、中国领先气象学家的光辉一生。

曾庆存院士接受现场访问照片 曾庆村院士收到现场考察照片

文华之声全媒体网综合报道2020年1月10日，2019年度国家科技奖揭晓。其中，中国工程院院士黄旭华、中国科学院院士曾庆村获国家最高科技奖。其中一位在不到13年的时间里，从零开始为中国创造了军事奇迹。这个奇迹的背后是中国第一代核潜艇总设计师黄旭华。一个是曾庆村，世界上第一个用原始方程直接预测实际天气的气象大师。

曾庆存院士访问照片 曾庆村院士访问照片

曾庆村简介

男，1935年5月出生于广东省阳江市。国际知名大气科学家lasg研究员。1956年毕业于北京大学物理系，1961年获得前苏联科学院应用地球物理研究所副博士学位。回国后在中国科学院地球物理研究所和大气物理研究所工作。曾任大气物理研究所所长、中国气象学会主席、中国工业与应用数学学会主席。

1980年当选中国科学院院士，1994年当选俄罗斯科学院外籍院士，1995年当选发展中国家科学院院士，2014年当选美国气象学会名誉会员。他是全国劳动模范、全国先进工作者、中共十三届、十四届中央候补委员。

曾庆村院士对现代大气科学和气象学的两大领域——数值天气预报和气象卫星遥感做出了开拓性和基础性的贡献，为推动大气科学和地球物理流体动力学向国际现代先进学科发展做出了重要贡献。他还在解决与国家需要密切相关的军事和民用气象服务的重大和关键问题方面取得了突出成就。

2017年被授予“国际气象组织奖”，这是联合国气象组织颁发的国际气象科学最高奖。这是一个终身成就奖，授予在世界各地做出杰出贡献的气象科学家。2020年1月10日，获2019年国家最高科技奖。

他深入从事气象科学研究60多年，是中国气象事业发展的参与者和见证者。他说，如今，中国的气象事业取得了巨大成就，在世界上发挥了重要作用。作为气象大国，我们应该增强对气象科学和事业发展的信心。虽然已经85岁了，但在中科院大气物理研究所还是经常能见到他，而且还是在科研一线工作。

资料图：曾庆存院士 数据地图:曾庆村院士

你可能不熟悉他的名字，但你一定很熟悉他的工作——每天睡觉前，看看天气预报，明天穿薄穿厚，带不带伞。

本文提出了世界上第一个用原始方程直接预报实际天气的方法

1957年，北京大学物理系毕业的曾庆村被派往苏联学习先进的气象技术，支持国家的建设和发展。当时国际气象研究还处于非常早期的阶段，误报和误报频发。而“数值天气预报”还是一个简单的方程，预报精度低。

数值天气预报是利用大气中所有复杂的数据，通过大型计算机和可计算的方程模型，预测未来某一时期大气运动状态和天气现象的方法。在这种预测模式下，最困难的是方程的算法。世界各地的科学家都在试图解决数值天气预报的原始方程，但多年来一直失败。来到苏联一年后，曾庆村的导师给了他这个难题。

经过一年半的推演，曾庆村真的只剩下一台大型电脑验证结果，只有短短的10个小时。经过10个小时的计算机验证，26岁的曾庆村提出了世界上第一个利用原始方程直接预测实际天气的方法，并得到了应用，预测准确率已超过60%。

研究发射中国第一颗气象卫星，建立数值天气预报业务系统

1970年，35岁的曾庆村面临着他一生中第二个未知的挑战——研究中国第一颗气象卫星。曾庆村从基本概念入手，重新从头研究，提出了一种求解遥感方程的反演算法，该算法已成为世界各大卫星数据处理和服务中心的主要算法。

在曾庆村理论的基础上，我国第一颗气象卫星风云一号于1988年成功发射，并立即发回清晰的遥感影像。我国开始建立数值天气预报业务系统，比国外晚了25年。

为我国气象科学进入国际一流水平提供了强有力的支持

2007年，在曾庆村的倡议下，中国开始开发自己的地球系统数值模拟装置。通过该装置，可以研究和预测全球气候和生态环境变化，在准确数值天气预报的基础上，提前预测近几年甚至几十年的气候形势，为我国气象科学发展进入国际一流水平提供有力支撑。

资料图：曾庆存院士 数据地图:曾庆村院士

你当初为什么选择从事气象工作？

曾庆村:1954年河南的晚霜，就在小麦即将抽穗的时候，一夜之间死了40%。你可以想象，我是个农民。听到这些非常激动人心。中国想做好气象和天气预报。我想看这个。我一定要好好读。

据说导师给你留苏第一年的数值预测题。当时的流程是怎样的？

曾庆村:当时苏联只有一两台电脑，编程程序很复杂。当时我们也需要一万多条指令。如果你想打洞，就用纸带打洞，然后砸碎。我的手很笨，我慢慢地把它们打碎了。在急于回国学习的时候，我想过早点回国，做出贡献。但是当时我国没有大型计算机，无法实现大量的高难度计算。长期以来，我们只能在坚持改进原有方程的同时，做一些气象研究的理论工作。

20世纪90年代，我国通过从国外引进的计算机，为数值天气预报的大量业务提供了强有力的条件，并迅速推出了自己的数值天气预报业务。虽然起步较晚，但在全球中期数值天气预报方面已经达到发达国家水平。

青年曾庆存到苏联求学 年轻的曾庆村去苏联留学

中国的气象预报现在在世界上处于什么地位？

曾庆村:中国气象发展总体上处于世界先进水平。例如，卫星遥感和数值预测是气象灾害监测和预测的两种重要工具，极大地提高了全世界科学防灾减灾的能力。近年来，这两项技术在中国发展迅速，国际地位不断提高。

天气预报领域有哪些国际合作，我们有哪些值得骄傲的成就？

曾庆村:中国已经形成了比较完善的气象综合观测系统，对全球天气进行实时监测，准确捕捉了近五年来影响我国登陆的36个台风，对暴雨等灾害性天气系统具有显著的监测能力。放眼世界，由美国、中国、欧洲和日本的气象卫星组成的观测系统可以提供大致完整的全球云分布和气象数据。

利用这些数据，我们可以做一个最多七天时限的数值天气预报，提前三到四天准确报告登陆风的位置和强度，甚至提前七天报告风力的产生，这是世界气象领域的一大进步。其中，中国的贡献有目共睹，值得骄傲。

意味着我国的气象信息可以与世界其他国家共享？

曾庆村:欧、美、中三颗极轨道气象卫星组成监测网络，可以全天候监测全球天气，这些数据信息可以在全球范围内使用。我们还有地球静止卫星，就是在地球某个区域相对固定的卫星，比如美国、欧洲、中国、日本。在赤道空，我们可以连续监测大面积。比如在太平洋，包括南海和印度洋，包括中太平洋和印度洋，覆盖范围可以达到澳洲以南的南北纬50度，我们有能力持续监控整个区域，我们也在这方面为世界服务。

我们，欧洲，美洲，日本等。只要形成一个完整的气象信息网络，向世界各国提供监测数据。我们中国气象局提出了“全球监测、全球预报、全球服务”的政策和规划，所以世界气象组织非常赞赏中国。中国还向一带一路周边国家提供气象服务和人员培训。

我们的监控有多准确？

曾庆村:我们可以探测到世界各地的台风和闪电。我国的卫星有国外卫星有的全部监测项目，风云四号也有国外静止卫星没有的项目。当然可以骄傲，但不能骄傲。

我们用了多久才意识到这种能力？

曾庆村:准确的说，我们第一次搞气象卫星是在1970年。当时我也在，研究了以前的理论和方法，做出了我国独创的气象卫星方案。但是，我们的气象卫星是1988年发射的，比美国晚，比苏联晚，大约晚了20年。但是美国1966年的气象卫星也是实验性的，不好用，方位不好。好用的应该是三轴定位，美国70年代后期才做到的。我们当初设计的时候就考虑到了，后来我们国家系列气象卫星都做到了。

世界第一张应用原始方程的天气图 世界上第一张使用原始方程的天气图

为什么说你是第一个用原始方程进行数值天气预报的人？世界上有什么结论吗？

曾庆村:天气预报可以分为两个阶段。一种是经验预测，就是看天气图，从一些简单的规则中推断，预测某一天的天气会是什么样子，主要靠经验。后来，数值天气预报是第二个也是非常重要的阶段。

在20世纪60年代，甚至在70年代和80年代上半叶，我国主要侧重于实证预测。1950年，美国开始用计算机做数值预报实验，使用高度简化的模型，即涡度方程，很多国家都照着做。已经测试了几年，结果是不能用于预测业务。由于精度低，必须使用和研究原始方程。

1961年，我发现原始方程中不同时间尺度的过程可以用不同的方法计算。这导致了“半隐式差分法”的发展，这种方法被用来求解数值天气预报的原始方程，并获得了成功。第二年，苏联立即使用实际天气预报业务。

美国知道，文章翻译成英文是为了内部参考。然后他们花了好几年才开发出自己的一套，也就是全显格式。虽然时间步长很小，计算量很大，但他们使用大型计算机，计算成功。他们在1968年发表了一篇文章。

当时，在冷战的背景下，西方不愿提及苏联的工作。此后，世界上使用原始方程进行数值预报，因此数值预报方法成为实际天气预报的业务。所以数值天气预报的业务应用是从成功求解原始方程开始的，我的半隐式差分法是最早的。由于其优越的性能，半隐式差分法在数值预测中仍被广泛应用。

2016年，世界气象组织(WMO)确认我的工作是开创性的，这篇文章写在国际气象组织奖证书上。

曾庆存院士早期采访截图 曾庆村院士早期采访截图

你推动地球系统数值模拟科学仪器建设的意图是什么？

曾庆村:首先，为了研究全球气候和环境变化这一重要问题，全世界都在进行数值模拟研究。使用的数学模型非常复杂，包括大气模型、海洋模型、有陆地环境的物理模型、有植物的生态变化模型、水文模型、北极南极冰变化模型、二氧化碳是如何吸收和排放的。目前有七八种模式，耦合在一起，称为地球系统模式。

本世纪初以来，国际社会达成共识，要研究长期气候变化，需要有这么大的数学模型，才能制定出气候变化规律，有一定的科学依据。我国没有这么大的模拟计算机，所以我们强烈呼吁中国独立开发地球系统模型。

通过这种特殊的超级计算装置，既要研究清楚气候问题，同时也要了解地球各层之间的关系，比如空气、水和土地的组成，以及水是如何循环、蒸发和降雨的。再深入一点，什么样的地下水，热地幔是怎么流动的，矿里的矿物质是怎么产生的，火山是怎么出现的。要了解这些规律，也要做一个理论研究的量化模型。

有地震。我们有许多断层带或断层活动的长期监测记录。通过对这些监测数据的分析和计算，科学家们现在已经能够做到了。一旦地震发生，我们就能迅速找到震中在哪里，震级有多大，裂缝有多大，破坏中心在哪里。如果能建立一个断层带活动的力学理论模型来模拟，并能整合长期监测数据，就有可能计算出断层带何时何地会发生岩石破裂，即预测地震。

总之，对全球气候和地球环境变化的研究依赖于这种设备，我们相信这是可以实现的。

你刚刚谈到了地震预测。这个地球的科学仪器能完全实现吗？

曾庆村:50年后，地震在一定程度上是可以预测的。当然，这是我的考虑。也许早一点，也许晚一点。因为地震，比如地下断层，至少要监测50年，通过不断监测其发展变化，可以发现一些规律。结合理论模型的模拟结果，可以掌握断裂带活动的规律，尝试进行地震预测。比如地震要提前一两年预测，或者尽早预测。我觉得大势是可以预测的，虽然不一定准确。

没有这个装置，我们能科学地预测地震的发生吗？

曾庆村:可以预测到一定程度，但只能碎片化，甚至滞后，也就是事后补充计算得出。另外在实践中，还要看其他替代指标，比如蚂蚁出来，蛇出来，确实有一定的相关性。但是我并不确切知道地层是如何振动的，哪个会被打破，时间序列上也不知道。通过这些发现相关性并不是一门完全的科学。

现在我们做这个装置，这样以后对地震可以有更完整的科学计算和更多的监测数据，肯定好很多，最终有可能实现准确的地震预测。当然有一定的误差范围。就像气象科学一样，早在20世纪60年代，在一个特定的区域，天气预报最多只能提前一天，但是今天，有了更好的监测网络和数值天气预报，可以预报七天。未来的地震预测可能也是类似的发展。

数值预测有哪些实际意义？可以举个例子吗？

曾庆村:数值预报在中国起步较晚，但近几十年来发展迅猛。如今，中国气象部门拥有完全自主开发并用于业务的数值预报系统，为经济社会发展提供了有力保障。

以广东为例，近年来本地数值预报模式的进步，使广东省逐步实现了重大气象灾害“零死亡”的显著目标。过去台风袭击广东，伤亡人数可达数万，现在可实现“零死亡”，提前三天发布天气预警，甚至覆盖港口和在广阔南海作业的每一艘船舶。这种支撑能力是显著的。

中国在天气预报方面有什么基础设施？

曾庆村:中国已经成为世界上气象服务体系最完善、保障领域最广、服务效益最突出的国家之一。地面观测站、气象雷达、气象服务项目密度居世界第一。其中自动气象站数量无与伦比，6万多个自动气象站覆盖96.5%的乡镇。

我们应该向我国所有的气象学家致敬。正是因为他们在看似平凡的岗位上不懈努力，专注于守护岗位，坚持以人为本的思想，注重提高气象服务能力，我们才实现了建立中国特色的庞大气象服务体系，确保人民生命财产安全的每一个细节，确保国家、社会、各行业乃至个人活动的顺利进行。

我们普通人更关心气象科学与实际社会生活的关系。例如，官方数据显示，2019年9号超强台风“利奇马”造成多个省份1402.4万人受灾，209.7万人转移安置急需。对于这种极具破坏性的气象灾害，我们的预报能超前到什么程度？

曾庆村:现在可以提前5-7天。比如台风，五天前，我们可以报告它的大致趋势，当然有一定的误差。但总的来说，现在台风预报还是挺准的。比如中央气象台的台风预报模型和广东省气象局开发的华南台风预报模型，确实有很好的预报效果。

24小时做的着陆点预报误差只有30公里到50公里。比如台风山竹就是去年最厉害的台风，被称为“风王”。当时无论是预报还是实际情况都降落在广东台山和阳江之间。今年登陆我国的超强台风“利马赤”，从天气预报的角度来看也是成功的。五到三天前预测的台风登陆路径发出警报，这是一个超级台风。

至于灾情严重，则是另一个问题，与地理环境和防灾减灾措施有关。内陆地区人民的防灾经验、意识和知识需要进一步加强和提高。

台风预报是怎么出来的？

曾庆村:比如在西太平洋空，发现一些热带云，会发展成台风吗？我们的气象卫星正在监测，将初始数据输入计算机进行计算，并利用数值预报来预测其发展趋势和何时会成为台风。移动路线是什么？卫星随时连续监测，随时进行数值预测，制作四维图片，实时传送给相关机构。特别是在我国有可能登陆的时候，登陆前三天已经进入警戒状态，并且加密监控和预测。

一般我们的地球同步卫星6分钟就能发回一个图像，比如温度、降水、涡旋云系、海面迎风场等。它可以在15分钟内给你一个更完整的定量数据。没有这些来自气象卫星的实时数据和信息，数值天气预报很难做好。这两者相辅相成，是气象部门的两把利器，是气象事业和气象科学现代化的两个重要标志。

如何看待天气预报的准确性和可预测性？

曾庆村:不是所有的天气都能准确预测。要树立科学的大气科学观，积极向公众和政府部门普及天气预报的准确性和可预测性。预测的准确率达不到100%的原因之一是自然界充满了偶然性和极端性。

大气是一种流体。在物理和数学方面，有无限的“自由度”。很难准确地知道流体方向的细节。就像面对气体中无数的分子，其中一个分子是如何运动的，物理上无法准确描述。

二是观测系统不够细致和准确，有很多现象和小尺度天气系统没有提前观测到。

另外，我们确实有很多法律没有得到承认。比如龙卷风等灾害性天气，之前很难观测到，其触发机制充满偶然性和极端性。提前预测是一个世界性的问题。

虽然技术水平在提高，但还是能听到人们在说天气预报不准。你的答案是什么？

曾庆村:有些地方监控有死角，仪器检测不出来，检测分辨率不够。不能察觉，不能分辨，怎么能做出预测？更何况自然界有偶然性，不能报。

但是在一定范围内，比如北京这么大的范围和几个小时的大致情况，几率就降低了，而且大部分都能检测出来，分辨出来，被预测的概率就高很多。比如北京三小时后还是六小时后会下雨，一般都比较准确。它是基于现有的科学统计和定期分析。当然也有概率分布。预测不可能每次都准确，而且总是不准确，这是科学的说法。

另外，超出现有科学水平的不能报。比如空之间的距离需要雷达覆盖，100公里可以覆盖和预测。只有100公里以内的东西可以说，100公里以外的天气无法预测。

还有一种是长期天气难以报告甚至无法预测，这是科学混乱造成的。观测的误差导致一个可预测的时限，超过这个时限的预测一般是不准确的。目前只能预测5-7天，超过这个时间就不允许了。如果更长，只能考虑平均情况。比如一两个季度的平均情况，特别是中国的旱涝，能提前半年预测吗？有可能。当有强烈的信号预兆时，如厄尔尼诺事件，可以准确报告。正常情况下，目前控制不好，只是一个预测，供参考。

对未来的长期气候演变无能为力？

曾庆村:地球系统模型建立后，可以进行测试，做一年的气候预测，或者在一些有前兆的气象条件下，两年大概就够了。至于十年一百年的气候预测，我不敢说，因为有很多因素和变量，不仅仅是人类二氧化碳排放的单一因素。

除了预报，现在人工干预天气能实现到什么程度？

曾庆存:在我的研究中，有一个自然控制论的问题，和你的问题有关，就是如何用数学和物理的方法去研究人工影响天气或者影响天气。理论上是我提出来的，但是实践中没有办法实现，因为按照理论方法实践中有很多技术条件，很难解决。

人工影响当地天气，如人工防雹、人工增雨等，在我国已经是二三十年的大规模试验。防雹已经相当成功，人工增雨也有很多成功的经验，但靠经验总结还不够，也没有系统的理论和工程操作规范。

举个例子，把火箭射进云里让它下雨，就是因为天上有足够的客观条件。射火箭只是给云增加了催化剂，让更多的水蒸气凝结成大水滴，会带来更多的雨水，也就是增雨。这种技术手段是部分可能的。

当然云里面可下雨的水滴都没了，再玩也没用。技术手段应该说是有限的。这取决于非常微妙的条件。但是理论上只要掌握规律，列出方程，给出初始条件数据，就能解决问题，告诉你怎么工作，能增加多少雨水，但还是需要技术。如果技术失败，就无法解决。

比如理论上减少空气污染的算法已经存在，比如PM2.5是如何形成的，规律是什么，方程公式是什么。尤其是PM2.5主要是人为因素导致的时候，可以解决。重要的是要知道规律，列出准确的方程，并适当地监督它们。

从今年到明年，我希望在人工排放的监测和控制方面有所突破。雾霾是可以解决的，也就是说理论上可以找到减排的最佳方案。避免一刀切的做法，即可以从理论上计算出重点地区必须减少和应该减少的排放量，以保证京津空的空气质量达标。另外，天气条件好的时候，一些企业可以多开工生产，保证经济不亏损，生产和污染治理不失败。当然，最彻底的方法还是研究工厂不排放污染物的技术。我国在这一领域取得了长足的进步，前景广阔。

如何提高预测精度？

曾庆村:中国气象事业总体发展处于世界先进水平，拥有先进的科技观测系统和数据。如何充分发挥这些数据的最大价值，需要R&D人员的不懈努力，以及对预测业务人员的大胆运用和更高要求，从而达到相互促进的目的。

应利用“刺绣功夫”和“工匠精神”提高遥感数据分析和数值天气预报应用的能力，并使其定量化和精确化，包括为灾害形势的数值预测或预测、救灾调度决策和救灾行动的及时调整开发数学模型。

气象学家团结起来，积极从实际出发，吸取已有的经验，互相学习，充分发挥每个人的优势；我们应该有探索未来的勇气和创新精神。

鉴于“一带一路”的发展举措，中国的气象研究成果能为全世界带来什么样的机遇？

曾庆村:“一带一路”沿线大部分国家气象灾害频发，其中东南亚和南亚的主要气象灾害包括风暴、洪水、台风等。，而且监控能力相对较弱。而我国拥有完整的独立的探测预报业务技术研发体系，风云二号和风云三号气象卫星已经纳入全球业务气象卫星序列。

“一带一路”的提出，为中国气象服务造福世界提供了一个全新的机遇。参与“一带一路”建设，一方面可以利用自身优势为区域经济发展提供防灾减灾服务，另一方面有利于提升自身能力，打造具有竞争力的国际气象服务品牌。

建议支持更多国家建设卫星数据接收站，为提高当地观测能力提供有力支持，积极实现国家间数据共享和相互利用，使更多国家能够科学防御气象灾害。

中国有句俗语，说人可以征服自然。你认为人类真的能征服自然规律吗？

曾庆村:首先要了解和掌握自然规律，趋利避害。有了现代科学的监测手段，在了解了自然规律之后，我们可以有效地利用自然，但不能违背自然规律。在某些方面和某种程度上改善或改造自然是可能的。比如干旱沙漠化，有防护林，有塞罕坝，所以北京几乎没有沙尘天气。这是符合自然规律的情况。但是，违反自然规律的事情一定不能做。不仅做不到，甚至会吃亏或者适得其反。

现代人有一个误区，认为“人定胜天”，即可以根据人的意志或意志改变自然。其实“丁”字并不是“丁”的意思。丁是什么？古代人，尤其是“田字”，讨论社会和人事问题，相信和强调命运，这是由命运决定的。春秋战国时期，有学者提出并不总是这样，只要做对了，人就可以决定自己的命运。这就是“人定胜天”的思想。

“人”怎么能决定？曾子的《大学》说:“知止可以后来确定，然后可以安静，安静然后可以考虑，然后可以获得。”因此，“知止”可以“固定”。那么，什么是“停止”？要“止于至善”。

“最好”就是完美。即人要好好修养，知法守法。“得到”就是把事情做好。由此可见，这个“定数”就是稳定。稳定就是知道规则，遵守规则。对待自然，必须了解自然规律，并按照自然规律行事。也就是说，如果你静下心来想办法，你就可以合理地改善自然的状况，与自然和谐相处。应该这么解释。说人一定能战胜自然是错误的，也是夸大的。

其实也就是说，人不是万能的万物之主？

曾庆村:对，一定要认识自然规律，按规律办事，不能违反自然规律。

得知自己获得2019年国家科学技术奖后的感受？

曾庆存:我拿这个奖的时候感觉很平静。还是要努力，带学生。毕竟国家让我上大学，但是没有这个我没有这些。感谢国家，因为国家不强大，我能怎么办？这是真的，发自内心的感谢。

以上综合央视新闻、网易、中国气象新闻采访数据

负责编辑:胡宇春

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