气象大师的典范——记美国气象学家查尼
来源:中国气象报社   发布时间:2002-12-19
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  朱尔·格雷戈里·查尼(又译作切尼)1917年出生于美国旧金山市,父母都是20世纪初从白俄罗斯来到美国的移民。

  家庭熏陶激发科研兴趣查尼幼年的大部分时间是在洛杉矶度过的。14岁读高中时,查尼曾跟随母亲来到他最不喜欢的纽约。正是这次寄宿在纽约亲戚家中,他读了一本讲述微积分原理的书。由于中学里没有微积分的内容,查尼在阅读的同时,试着用微积分方法解决了很多中学课本上的数学和物理难题。这大大激发了他对科学研究的兴趣。

  由于查尼的父母都是热心的社会活动家,家中各种政治、时事的讨论和争辩不断。为了能在家庭论战中说上几句,查尼每到一处,都花很多时间在当地的公共图书馆里大量阅读。这促使他在1934年高中毕业时,非常坚定地立志要在数学和理论物理学领域开始自己的事业。

  他进入UCLA(加州大学洛杉矶分校)学习数学和物理学,被认为是最有希望获得该校第一位数学博士的学生。大学毕业后,他留校并在导师Thomas的指导下攻读硕士学位,并于1940年获得硕士学位。

  名师青睐投身气象研究Thomas是美国大学中最早接受主要由Bjerknes父子统领的卑尔根学派创建的气旋锋理论的学者之一,考虑到查尼具有深厚的数学和物理学基础,积极支持他转向气象学研究。

  1941年,查尼成为UCLA助教和气象项目博士生。他开始讲授太阳辐射、流体动力学和天气气象学。他非常不喜欢天气气象学这门课,但却讲得引人入胜。查尼还因此获得了民间节日“肥美的星期二之王”的称号,这是他一生众多奖励中唯一不是学术机构而是师生评选给予的奖赏,但这代表了他的人格魅力。

  1944—1945年,查尼受Rossby论文的启发,在准备自己的博士论文选题时,把研究方向定在了中纬度平均纬向气流的不稳定理论。他选择了在当时是创新性很强的领域,这同时也意味着他几乎无法得到任何指导。查尼仅仅用了一年的时间,用零增长率曲线将短的水平波长不稳定波与更长的稳定波区分开来。1946年,他获得了博士学位。

  随着研究的深入,查尼越来越不能满足于以Bjerknes为代表的主要是描述和演绎推理的气象研究方法。他非常推崇Rossby,曾到芝加哥大学当面与他讨论气象学问题,随后主要通过通信手段和他建立了频繁的学术交流。

  1946年8月,Rossby协助vonNeu-mann在普林斯顿大学高级研究院,召开具有历史意义的讨论数值天气预报的气象会议,特意安排了查尼一同前往。虽然那时刚刚获得博士学位的查尼很不显眼,但后来的情况表明Rossby是有眼光的。

  军方相邀开发数值预报1948年初,vonNeumann邀请查尼负责美国第一台电子计算机ENIAC项目中的气象小组的工作。查尼到任后,及时邀请了来自挪威的Eliassen等一流气象学家加盟,替换了原来小组中仅仅在理论上造诣较高的研究人员。由于ENIAC项目是美国军方工程,保密工作严格,3年里查尼和他的同伴吃住在办公室和机房里,艰苦攻关,终于在1950年4月在世界上第一次成功输出了数值天气预报的结果。

  查尼在这次有历史意义的科技创新活动中,没有走他的前辈Richardson的老路,而是抓住大尺度大气运动的关键,根据他自己创建的准地转理论,建立了准地转预报方程,特别是用准地转涡度方程演绎大气大尺度运动过程,进行24小时预报。他领导的气象小组在成功地进行了准地转预报数值试验后,又开始进行非线性预报试验,并取得了预期的结果。

  查尼总结几次数值试验,最早写出了一系列的数值天气预报研究论文,很快在Rossby创刊并主编的《Tellus》等杂志上发表,带动了数值天气预报研究在世界各地的开展。他曾选择了5篇有代表性的论文,寄送给远在英国的Richardson,受到了这位年事已高、曾在25年前完全靠手工计算同样为此努力过的学者的肯定。

  查尼领导的气象小组最鼎盛时,也仅仅有5个固定气象学者和若干程序员,但小组始终保持一支稳定的来自世界各地的短期访问者队伍。他们大多是根据研究需要,应查尼的邀请参加部分或阶段性工作,还有的慕名前来。这使得小组始终充满活力。

  同行相惜流芳学术生涯查尼认识到,随着计算机技术的不断发展,气象科学的进一步突破必须借助于大规模的大气科学实验。1956年在完成与普林斯顿大学高级研究院5年的工作合同后,他来到MIT(麻省理工学院)气象系,主持该系的数值天气预报研究。

  在MIT,查尼发起隔周星期五下午进行非正式的地球物理流体动力学学术讨论会,并坚持了长达22年。讨论会营造了平等、宽松的学术氛围,唤起了难以计数的参加者的学术创造力。参加人员开始局限于气象系内部,后来逐渐扩大到其他系的师生,以及周边大学和研究机构中感兴趣的研究人员。会议的不少主题,也转化为美国气象学会定期专门学术会议的议题,大大促进了美国气象科学研究。

  1957年11月,身为美国科学院气象委员会顾问的查尼在一篇报告中指出,必须认真对待卫星、机载观测和雷达三个要素将给气象发展带来的新变化,以及必须用计算机来消化越来越多的气象观测数据。这为后来GARP(全球大气研究计划)的实施进行了很好的科学和舆论铺垫。他曾出任GARP的负责人,还在50年代末积极促成了UCAR(美国大学大气研究协会)的成立。

  查尼一直在大学里工作,他特别注意吸收其他学科的学生参与气象研究,同时也对气象科学与其他学科的融合给予关注。来到MIT后,他看到气象系的图书馆仅有大气科学类书刊,就自己出资建立了“查尼阅读室”,准备了大量气象相关学科的资料,有效地拓展了系内师生的眼界。

  1981年查尼去世,他在大气动力学等方面的学术成就和创新的研究方法,给世界气象界带来的启迪是永远的。 (来源于2002年12月19日《中国气象报》 作者:贾朋群)

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