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中国科学网:叶笃正先生的气象万千

发布时间:2014年10月16日16:41 来源:SRC-926

  作者:黄刚等

  著名气象学家,我国现代气象学的主要奠基人之一,中国科学院原副院长、中科院大气物理研究所原所长叶先生院士离开我们一年了。他的音容笑貌、举手投足时刻浮现在我们眼前,他卓越的才能、醇厚的人品时时萦绕在我们脑海,他的谆谆教诲、悉心指导始终铭刻在我们心间。叶先生从事地球科学研究70余年,为我国地球科学事业的发展做出了巨大的贡献。

  自新中国的第一份气象记录诞生以来,回溯中国气象的发展史,总会让人禁不住想起中国气象事业的开拓者---叶笃正先生。1935年他考入清华大学,开始了物理学的求知之路。1938年历经困苦远赴西南联大,开始了气象学的寻梦之旅。1945年,叶先生赴美留学,在芝加哥大学叩开了气象学的大门。彼时世界气象界一流的科学家经常光顾芝加哥大学,使得叶先生有机会目睹皮叶克尼斯、帕尔门等大师的风采,同时有机会聆听大师们的卓识,更有机会与大师们产生心灵的共鸣,这为他以后在学术之路上披荆斩棘提供了契机一颗气象界的超级新星冉冉升起。

  在美国的留学经历为叶先生后来的腾飞奠定了基础。留学期间,叶先生发表重要学术论文10多篇,他的博士论文《大气中的能量频散》把群速度的概念引入到大气扰动的研究中,提出了大气平面Rossby波的能量频散理论,从理论上证明了西风扰动中的能量可以以远大于波动速度的群速度向下游(或上游)传播,讨论了大气扰动的群速度、相速度和波动频率的关系,为现代大气长波的研究提供了理论基础。

  叶先生是我国气象事业的创始人之一。1950年叶先生毅然放弃了国外优厚的待遇回到祖国,为中国气象事业插上了腾飞的翅膀。此后,赵九章任命叶先生为北京工作站主任,由于新中国刚刚建立,当时的工作室简陋而狭小,不过这并不阻碍叶先生报效国家的一腔热血。当时发达国家的研究室里不仅有地面图,还有高空图和先进的计算机,而我们的研究室里却没有这些,只有一张简单的地面图,这就意味着一切皆要从零开始。古人云,“海到尽头天做岸,山等绝顶我为峰”,叶先生以我为峰撑起了中国气象的一片天空,在他的指导下中国第一张500hpa高空图诞生了。为了提高天气预报的准确性,弄清楚东亚地区的大气环流状况成为重中之重。1957年和1958年叶笃正和顾震潮等同事们发表的《东亚大气环流》详细论述了东亚地区的大气环流的分布状况及形成原因,1958年叶笃正、朱抱真出版的专著《大气环流的若干基本问题》又系统地讨论了北半球大气环流的基本特征和影响大气环流变化的主要因子,以及大气中热量、角动量、能量的平衡,急流的形成与维持等。60年代,叶先生又对阻塞高压进行了深入的研究,他与陶诗言等发现东亚和北美环流在过渡季节(六月和十月)有急剧变化的现象,阻塞形势的建立和崩溃常伴随着大范围环流形势的强烈转变,它的长期维持则会产生大范围气候反常现象。这些发现为中国天气预报的长足发展奠定了坚实的理论基础。

  叶先生坚持一切以实事为出发点,他尊重权威,但同时又敢于发表自己的见解。对于风与气压场相互适应的问题,经典理论认为风是气压分布不均匀的结果,风场向气压场适应,气压场起主导作用。叶先生的老师罗斯贝曾提出气压场与风场是相互适应的,主要是气压场向风场适应。叶先生则认为单纯地强调气压场为主或风场为主的观点是片面的。通过物理过程的分析,他得出风场与气压场之间的适应过程与大气运动的尺度有关,不同尺度的大气运动存在一个临界尺度,大于这个临界尺度气压场起主导作用,小于这个临界尺度风场起主导作用,这推动罗斯贝提出的地转适应理论向前迈进了一大步。1964年,叶先生与李麦村合作完成的《大气运动中的适应问题》对这一理论进行了系统的总结,这篇著作被认为是大气动力学领域的经典著作之一。

  叶先生之所以能一直在气象界里享有盛誉,是因为他从不拘泥于一个领域研究,而是兼顾多个领域。他深知气象学的博大精深,不同的领域之间存在千丝万缕的联系,不同的领域的交汇会碰撞出新的热点问题。20世纪50年代,叶先生又带领一批气象学家发起了高原气象的研究,在两次科考观测收集的数的基础上叶先生首先发现围绕青藏高原的南支急流、北支急流及它们汇合成为北半球强大的西风急流,这对东亚地区的天气和气候有重要影响。叶先生与外国气象学家弗隆分别指出青藏高原在夏季是一个巨大的热源,同时他还深入地研究了青藏高原冷热源的季节变化及其对东亚大气环流的影响。由于他的研究工作,国际上才接受了大地形热力作用的概念,为青藏高原气象学的建立奠定了科学基础。

  叶先生对气象学事业的热情和贡献并未随着年龄的增长而消减。20世纪80年代,步入古稀之年的叶先生又与国际同行一起发起了全球变化的研究。全球变化的研究是二十年来发展最快影响最大的科学领域,它对人类生存环境和社会经济的发展具有举足轻重的影响。叶先生还参与了生物圈计划的制定,组织了中国的全球变化研究,他和其他国际知名学者共同提出和研究了人类活动对气候变化以及在全球变化中的作用、陆地表面的记忆、大气化学在全球变化研究中的意义等一系列重要科学思想,提议并组织了许多科学试验,他还提出了有序人类活动的概念,以及应对人类生存环境变化的严重挑战,实现可持续发展的理念。

  显而易见,叶先生的研究对于中国大气科学的发展举足轻重。他是我辈的领路人,敢为天下先,更勇于做第一个吃螃蟹的人。同时,他勇于急流勇退的魄力更是无与伦比,当后来者已认识到该领域的重要性并且挖掘到空白时,他敢做种树人——前人栽树,后人乘凉,同时又开始新的征程。科学的发展需要像螺丝钉那样的人才,即在某个领域非常深入且刻苦钻研的寻梦人,更需要像叶先生这样大智大勇的开拓者,正是由于叶先生的呕心沥血才使得中国的大气科学事业一日千里。50年前中国的大气科学还处在摇篮之中,举步维艰,步履蹒跚,而如今俨然已成为中国科学界一道亮丽的风景。

  作为一名伟大的科学家,叶先生具有引领风骚的气魄,年近古稀之时,指导学生向气象经济学,水价值,气候风险、天气气候预报服务体系等挺进,提出了开天辟地的想法。作为后辈,我们需要继承叶先生长久不衰的兴趣与好奇心,并要有“不破楼兰逝不还”的雄心壮志。

  从动力气象学到气候系统、全球变化、人类有序活动,叶先生奏响了气象学一个又一个“交响曲”。他的高瞻远瞩,不仅使他问鼎大气科学的巅峰,还使他成为中国大气科学等学科发展掌舵人。他被世界气象组织评价为“全球气候变化研究的开创者”。正如鲁迅先生所言:“世上本没有路,走的人多了,也就成了路。”叶先生,不仅是第一个铺路的人,也是第一个探路的人。

  叶先生是世界气象学界屈指可数的学术巨匠之一,也是我国大气科学及全球变化研究领域的一代宗师,为全球变化、大气环流和气候变化研究做出了不朽的功勋。作为中国大气物理研究奠基人、中国近代动力气象学创始人之一的叶先生因其对气象学的杰出贡献,获得了国际气象学界的最高荣誉-罗斯贝奖。这是国际气象界对叶先生卓越贡献的最高肯定。

  叶先生不仅在学术领域成为佼佼者,还培养了一批又一批的气象学家。现在的中国科学院院士曾庆存、周秀骥、巢纪平、黄荣辉、吴国雄、李崇银等都是他的学生或者接受过他的指导。他学风严谨,同时提倡理论联系实际,勇于探索、敢于从理论上突破和创新等思想,这已成为中国气象界的优良传统。叶先生的同事符淙斌院士在他2005年度国家最高科技奖报奖答辩过程对他的成就做出总结:“他在国际前沿的工作, 不是跟在外国人后面同国际接轨,而是做出了系统的原始创新成果,在国际同行中间也得到了认同, 从而成为这些前沿领域科学成就的重要组成部分。”

  用2006年度感动中国对叶先生的颁奖词来总结他的气象人生:风华正茂时已经是奠基人,古稀之年仍然是开拓者。让外国人同我们接轨,这是一个年过九旬的大学者的大气象。笑揽风云动,睥睨大国轻。斯人已逝,风范长存。我们一定牢记他的教诲嘱托,学风严谨,勇于探索、敢于从理论上突破和创新,为推动我国气象事业的发展做出更大的贡献。 

  (来源:中国科学网 责任编辑:王若嘉)

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