冯·诺依曼 现代数值天气预报之父

2019-08-18 09:47
科学家 2019年3期
关键词:气象学家普林斯顿大学布达佩斯

冯·诺依曼(1903年—1957年),出生于匈牙利布达佩斯。他所提出的数值实验法成为气象学科最先构筑的标准方法。

1903年12月28日,诺依曼出生于匈牙利首都布达佩斯。从小诺依曼就表现出其他孩子想都不会想的数学天赋,他幼小的心里几乎一切都和数有关系。

1914年,刚刚10岁的诺依曼就进入了大学预科班学习,并最终以优秀成绩毕业。1926年,22歲的诺依曼同时获得了化学工程学学士和数学博士学位。1933年,33岁的诺依曼成为普林斯顿大学高级研究院的教授。

从1933年任普林斯顿大学教授开始,诺依曼将自己的研究领域逐渐从纯数学向应用数学转换,开始在脑子里酝酿研制计算机的计划。1944年,诺依曼到宾夕法尼亚大学摩尔工程学院,正式成为美国第一台通用电子计算机研制项目的顾问。

大约在1945年末,诺依曼注意到了气象领域。他意识到,数值天气预报是计算机在数学应用领域面临的最重要的挑战之一。1946年5月,他向美国军方提出建议,在项目内成立气象组,得到了支持。于是,包括罗斯贝、查尼等一批美国当时最有思想的气象学家,通过一次重要的学术会议走到了一起,并且取得了不仅在气象科学领域,而且在应用数学和自然科学都具有划时代意义的成果。

诺依曼的数值实验方法,一方面让科学家避免在似乎完美的数学定律面前,面对实际问题无计可施;另外,也能从数值实验中,审视用微分方程或方程组表示的所谓自然规律是否真的很完美,其不足可能在数值实验中被昭示。诺依曼的这一思想,被称为“启发式计算”,它从60年代开始,被更多的气象学者认识到并逐渐成为气象学科最先构筑的标准方法。1955年,诺依曼在一次会议上总结了数值气象研究的三个方向:即短期天气预报(1~14天)、长期预报和大气环流模拟。

1957年2月8日,诺依曼英年早逝。与集合论、量子理论、对策论等多项数学理论的创立,以及在氢弹等核武器研究中的巨大贡献相比,组织和实施数值天气预报仅是他一生学术成就的很小一部分。然而,正是由于这项工作,诺依曼和一组优秀的气象学家一起改变了天气预报的历史。

(资料来源:《气象科技进展》2014年04贾朋群、张萌)

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