攀登者曾庆存

刘爻寒

曾庆存为现代大气科学和气象事业的两大领域——数值天气预报和气象卫星遥感做出了开创性和基础性的贡献，为国际上推进大气科学和地球流体力学发展成为现代先进学科做出了杰出贡献，并密切结合国家需要，为解决我国相关气象业务的关键问题做出了卓著功绩。

“今天，南方的降水有所缩减，但范围依然不小，尤其是在广东的西部会出现中到大雨，局地有暴雨，并且伴随强对流天气的发生……”

熟悉的背景音乐、熟悉的画面、熟悉的主持人，曾经伴随着一代人的成长。过去很长一段时间，新闻联播之后的天气预报是家家户户非常关注的节目，春耕秋收，出门远行，都会先留意天气情况。

随着科技的发展，人们查阅天气预报的途径虽然在不断发生着变化，但精准而又便捷的天气预报已成为人们日常生活不可或缺的一部分。

不过，很多人可能并不知道，天气预报其实是用方程式计算出来的。而中国气象计算方程式的首创者则是国家最高科学技术奖获得者曾庆存。

2020年1月10日，时年85岁高龄的中国科学院院士、中国科学院大气物理研究所研究员曾庆存缓步走上人民大会堂主席台，从国家主席习近平手中接过2019年度国家最高科学技术奖证书，进入我国科技领域终身荣誉行列。

此刻，很多人才第一次知道这个名字。

然而，正是这样一个并不被大众所熟知的名字，为现代大气科学和气象事业的两大领域——数值天气预报和气象卫星遥感做出了开创性和基础性的贡献，为国际上推进大气科学和地球流体力学发展成为现代先进学科做出了杰出贡献，并密切结合国家需要，为解决我国相关气象业务的关键问题做出了卓著功绩。

他，是一名科学的攀登者。

少年学子的鸿鹄之志

1935年5月4日，曾庆存出生在广东省阳江市一个贫困的农民家庭。他曾在《和泪而书的敬怀篇》中提到自己的幼时生活：“小时候家贫如洗，拍壁无尘。双亲率领他们的孩子们力耕垅亩，只能过着朝望晚米的生活。深夜劳动归来，皓月当空，在门前摆开小桌，一家人喝着月照有影的稀粥——这就是美好的晚餐了。”

虽然家境贫寒，但曾庆存的父亲曾明耀却对子女的教育格外重视。曾明耀幼年曾读过3年私塾，后因家境所迫中断了学业，对此深感遗憾。因此，在有机会可以送孩子去读书时，曾明耀毫不迟疑地将哥哥曾庆丰送入新式学堂。由于父母每天都要在田间劳作，曾庆存无人照顾，哥哥曾庆丰便带着年幼的曾庆存一起去学校。就这样，年仅6岁的曾庆存就以“旁听”的身份开始了学生时代，日日往返于田野学堂。

兄弟俩每天上着内容相同的课程，也悄悄创造着同样辉煌的人生：长大以后，哥哥曾庆丰成为了地质学家，弟弟曾庆存成为了气象学和地球流体力学家。

也许是幼年时期经历过农耕生活的不易，使得兄弟俩都在自然学科扎下了根。曾庆存曾很多次提到小時候，附近村民因为没有准确的气候预测和土质了解，经常造成眼看就要丰收的粮食打了水漂。

正因为生活的艰辛，兄弟俩非常珍惜来之不易的读书机会，一边劳动、一边读书，生活清贫成绩却名列前茅。“那时候劳动要到晚上9点才回来，回来就喝些粥，作业还没做，我父亲拿了个火把，照着我们做作业，做完作业要是还有时间我们还没有太困，他就拿着柴枝在地上写字，告诉你怎么写。当然他的字不是很精的，但对我们是有好处的。你可以想象当时是这么个情况，小学老师每年都会写个评语给学生。给我哥哥怎么评，老成练达，刻苦耐劳。小学三年级的学生，就有这么种感觉，老师很惊讶。对我怎么说，天资聪颖，少年老成。”很多年后，曾庆存如是回忆这段虽然艰辛却充满希望与温情的岁月。

小学没毕业，曾庆存兄弟俩便参加了百里挑一的“跳考”，直接进入初中读书。上了中学后，兄弟俩又因成绩优异先后获得了学校16个公费读书名额中的2个。

1952年，曾庆存以优异的成绩考入北京大学物理系。当时正值新中国成立之初，国家急需气象科学人才。曾庆存入学后不久，北大物理系安排一部分学生改学气象学专业，他毫不犹豫地报了名。“我来自农村，知道天气对农业的重要性。”

“有一件事我印象很深。1954年的一场晚霜把河南40%的小麦冻死了，严重影响了当地的粮食产量。如果能提前预判天气，做好防范，肯定能减不少损失。我从小在田里长大，挨过饿，深有体会。”于是，深谙农村生活的少年立下了鸿鹄之志，从此走上了大气科学的研究之路。

但从阳江到北京，从南方到北方，少年曾庆存遇到了很多困难，来自语言的、来自学科的。“我们到北京大学念书很不容易，也不懂。光着脚板上北京，全凭国家的帮助，给我们做衣服，有双鞋给我。就这样到北京大学了，到了大学我连广州话都不会讲，更不要说普通话了。怎么办，只能硬着头皮，我跟上海人比、跟广州人比，各方面（都）比，英语也好、专业也好（我和他们）都差一大截。那就凭自己的努力吧，就读吧，过了一年我就是班上最好的了。全校评三好学生，物理系就有一个，就是我。”

20世纪50年代的气象科学还处于描述性和半理论半经验阶段，国际上的天气预报刚从经验性向客观定量化起步。即将毕业的时候，曾庆存到中央气象台实习，看到气象预报员们废寝忘食地守候在天气图旁进行分析判断和发布天气预报。但由于缺少精确计算，做天气预报往往只能定性分析判断，凭经验做预报，心里没把握。“那时我就下决心要研究客观定量的数值天气预报，提高天气预报的准确性，增加人们战胜自然灾害的能力。”

科学家的矢志不渝

20世纪，与古时候看云识天气不同，科学家发明和应用了气象仪器来测量大气状态，绘成“天气图”，但还是要依赖预报员的经验，误差较大。于是，科学家想办法把千变万化的天气变成一组方程式，输进数据，计算机就能得出结果——现在通行的“数值天气预报”由此而来。

这组方程式被称为“原始方程”，它囊括了太多的变量，极其复杂，对计算能力要求很高。计算速度如何“追上”天气变化速度？难题一时困住了世界气象学界。曾庆存的导师——国际著名气象学家、苏联科学院通讯院士基别尔也是正在攻克这个难题的科学家之一。

1956年，曾庆存本科毕业，因品学兼优被选派前往苏联科学院应用地球物理研究所学习，师从基别尔。

求学之路伊始，曾庆存就发现了一个严峻的现实问题：自己在国内学习的气象学知识存在许多不足之处。气象学科的理论研究学习需要有深厚的数学、力学和物理学基础，而他在国内学习到的知识远远不够。于是在求学期间，曾庆存开始不断提高自己的学术基础，经过一年半的刻苦学习，他在数学、气象动力学和大气物理等方面均取得了优异的成绩。

正是看到了曾庆存扎实的数学物理功底，基别尔将这个困扰了全世界科学家半个世纪的著名难题作为论文题目抛给了曾庆存，即应用斜压大气动力学原始方程组做数值天气预报的研究。“他把这个题目给我时，所有的师兄都反对，认为我不一定研究得出来，可能拿不到学位。导师信任我，还是让我选择了这个题目。”曾庆存说。

曾庆存苦读冥思，反复试验，几经失败，终于从分析大气运动规律的本质入手，想出了用不同的计算方法分别计算不同过程的方法，一试成功，最后只用了很少的计算机机时，就把论文做完了。

此时的曾庆存只有25岁，他提出的正是著名的“半隐式差分法”。此时，这个年轻人并没有想到，他的这个成果，后来会成为一个划时代的产物——世界上首个用原始方程直接进行实际天气预报的方法，随即用于天气预报，至今仍在沿用，大幅提升了气象预报的准确率。

1961年3月，获得了苏联科学院副博士学位后，曾庆存决定立即回国。踏上祖国大地的那一刻，他觉得无比踏实，写下一首《自励》诗：“温室栽培二十年，雄心初立志驱前。男儿若个真英俊，攀上珠峰踏北边。”

这个青年科学家以此向朝思暮念的祖国表明心迹，绝不辜负国家的培养，一定要在气象科学领域踏上世界最高峰。

从此，矢志不渝。

回国之后，曾庆存立即进入了中国科学院地球物理研究所气象研究室工作。由于当时没有电子计算机，无法开展尖端数值天气预报的研究工作，曾庆存就带领团队集中精力研究大气和地球流体力学以及数值天气预报中的基础理论问题，并在数值天气预报与地球流体力学的数学物理系统理论研究中取得了重要成果。

1970年，国家决定开始研制自己的气象卫星。为了顺应国家的需要，曾庆存转而作为科学指导被紧急调派到我国气象卫星工程中，进入到自己完全陌生的研究领域，开始从事大气遥感的研究工作。在那段时间里，曾庆存克服重重困难，遇见不懂的问题就从头开始自学，终于解决了卫星大气红外遥感的基础理论问题。

1974年，曾庆存出版了《大气红外遥测原理》一书，这是当时世界上第一本系统讲述卫星大气红外遥感定量理论的专著，澄清了国际上一些模糊和错误观念，也为中国和世界气象卫星遥感和资料应用提供了理论依据。其中提出的“最佳信息层”和反演方法，在我国气象卫星的规划和研制方面起到了重要作用。

此后，曾庆存又重新回归到自己所熟悉的数值天气预报研究领域，并于1979年出版了长达80万字的大气动力学和数值天气预报理论专著《数值天气预报的数学物理基础》第一卷。这部专著将数学、力学和气象学有机地结合起来，贡献了世界首创的数值天气预报理论研究成果，被中国科学院列为重大研究成果，同时也得到了国际同行的高度赞誉。

1984年，49岁的他挑起了中国科学院大气物理研究所所長的大梁。当时，我国基础研究经费短缺，虽然大气科学在理论上不比国外差，但中国科学家缺少一个重要工具：高速计算机。“我们的计算机每秒百万次，人家是亿次，要追赶他们就好比毛驴追汽车。”曾庆存在大气所的老同事回忆。

曾庆存就是要追！一时没有“汽车”，那就先换“自行车”，总得咬着牙自己往前赶。“哪怕当掉裤子也要买计算机！”曾庆存撂下话。担任所长的9年间，在曾庆存的带领下，大气所建设了2个国家重点实验室，成为国际知名的大气科学研究中心。

1988年，我国第一颗气象卫星风云1号成功发射。经过多年努力，曾庆存所在团队的努力终于换来了可喜可贺的成果。风云1号传来了更多清晰的遥感监测影像，从此我国有了自己的气象卫星。在庆功会上，53岁的曾庆存兴奋地赋诗一首：“东西南北观微细，晴雨风云在目前。寄语中华好儿女，要攻科技更精尖！”

气象学家林良勋表示：“现在全世界数字预报模式的求解的技术方法，还是沿用了曾院士的成果。另外一个方面，他很好地解决了气象卫星，探测大气技术中的一个非常难的难点，就是如何用红外技术来探测大气，解决定量观测这个学术的难点。所以我们中国的气象卫星走在世界比较前的位置，与曾先生的贡献密不可分。”

曾庆存在“攀上珠峰踏北边”的路上不断前行，开创了跨季度气候动力学预测研究和气象灾害监测预报与防灾调度方法研究，提出了人工调控自然环境的理论方法、气象灾害的监测、预测和防控调度实用研究……

科研路上，汗水与泪水相伴，但曾庆存矢志不渝，从不言弃。他常说：“人生在世，就得与天地共同奋斗，推动社会向前进。”他很清楚，科学的攀登，并非一朝一夕，也非一人努力就能完成，而需要几代科技工作者接力完成，“功劳不只是我一个人的”。曾经教过曾庆存的老师将科学的接力棒交到他的手中，而他也希望将接力棒更好地传下去。

永无止境的攀登者

1980年，45岁的曾庆存当选中国科学院院士，1994年当选俄罗斯科学院外籍院士，1995年当选第三世界科学院院士。2017年，凭借在科学领域做出的突出贡献，他获得世界气象界的最高荣誉奖项国际气象组织奖。在2020年1月10日召开的国家科学技术奖励大会上，他成为国家最高科学技术奖获得者。

如今，曾庆存已桃李满天下。他言传身教、诲人不倦，为我国气象事业培养了一批又一批优秀研究生和青年学者。这些人中的大部分已经成为国家大气科学研究和业务领域的骨干和顶尖人才，其中包括3位中国科学院院士、2位中国人民解放军少将、1位中国气象局副局长和不少的学科带头人。曾庆存还为发展中国家培养了多位留学生，其中古拉姆拉索尔为中国科学院培养的首位外籍博士，回国后任巴基斯坦国家气象局局长。

“长江后浪推前浪，一代一代往前走，科学哪有到顶的时候呢？”回顾自己的科研成绩，曾庆存一如既往地谦逊：“我曾立志攀登科学的‘珠峰，但我并没有到山顶，大概在海拔8600米的地方建了个营地，供后来者继续攀登。”

2009年，已74岁的曾庆存与其他科学家萌生了建立“地球模拟器”的想法，用以预测未来一年甚至几十年的气候，事关夏季洪涝、冬季雾霾、农业规划、能源布局等，涉及国计民生的方方面面。在数百位科学家的共同努力下，国家重大科技基础设施“地球系统数值模拟装置” ——“寰”于2018年在北京市怀柔科学城破土动工，预计2022年完工。

该装置被形象地称为“可以为地球做CT”，将为国家防灾减灾、应对气候变化、生态环境治理、可持续发展等重大问题提供科学支撑。

眼下，已86岁高龄的曾庆存，最关心的就是“寰”的落地建设。“等建成了，我一定要去现场看一看。”

曾庆存，仍在攀登！