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观风云变幻 助减灾防灾——记中国工程院院士、天气动力和数值预报专家李泽椿

2019-10-09 14:03:58

中国工程院院士、天气动力和数值预报专家李泽椿。(资料图片)

  1952年的一个冬日,天气格外寒冷。陕西秦岭大巴山深处的略阳县迎来3位“全副武装”的年轻军人,他们背着沉重的行李、设备和枪支,从汉中走了4天的山路才到达略阳。他们此行的目的,是在略阳建设一个气象站,支援西藏的航空气象保障。

  带队的年轻人就是李泽椿,那一年,他刚刚17岁。当时的他可能还不知道,自己此后的人生将与祖国的气象事业牢牢地绑在一起。

  60多年来,李泽椿参与、主持了我国最早的天气预报和数值天气预报业务及其系统工程建设和科研技术开发工作,先后建成我国第一个自动化业务(2天)短期天气、第一个中期(10天)以及局地范围的中尺度数值预报业务系统,为国家安全减灾防灾工作做出了突出贡献。

  如今,李老虽已84岁高龄,但仍然闲不住,他时常来到单位,做一些行业咨询工作,和青年人聊聊天,交流最新的行业动态。只有这样,他心里才觉得踏实。

  用数值说话

  农业,自古就有“靠天吃饭”的特点,这个“天”就是天气。辛苦劳作的农民,如果赶上台风、暴雨等自然灾害,很可能颗粒无收。

  应对突发自然灾害,保护人民生命财产、生态环境、国家粮食安全,以及经济建设中各行业的正常运行,都少不了对天气气候变化规律的掌握,大气科学本质上是国家和人民需要的应用科学。

  新中国成立之初,我国气象事业几乎是从零起步,没有任何基础可言。1951年,年仅16岁的李泽椿积极响应国家号召,参军在成都西南军区空军气象训练班学习气象观测。毕业后,他先后在西北军区司令部军训队任教员及在陕西军区、宝鸡军分区气象站任观测员。

  “当时,全国的气象站也仅有60多个。”李泽椿说,气象科学很特殊,必须在实地进行监测、预报实践中检验规律的正确性。要在大自然中获取正确的资料信息,才能进一步深入研究,它是一门与现代各种科学与技术相融合的学科。

  李泽椿是幸运的,因为他所投身的气象事业赶上了我国科技高速发展的时期。1971年,李泽椿主持和参与了将气象卫星云图进行台风定位引入中央气象台业务的应用。1978年全国科技大会后,中国气象局建立了数值天气预报业务系统,以改变传统的天气预报方式,满足社会对气象预报的需要。

  上世纪80年代,李泽椿参加和技术领导短期(1至3天)数值天气预报业务系统建设。他带领北大、大气所、上海市气象局和国家气象中心等10人,前往日本气象厅研修和试验我国自己构造的北半球及区域数值天气预报业务方案。回国后,他带领团队搭建了我国第一个自动化数值天气预报业务系统,该成果获1985年国家科技进步一等奖。

  打破技术封锁

  “气象工作是小行业大覆盖”,原中国工程院院长徐匡迪院士曾对气象事业给予高度评价。

  追求科学的道路是无止境的。短期天气预报取得积极进展的同时,新的问题随之出现:老百姓、政府、建设部门需要预报时间更长的天气情况。

  上世纪80年代后期,我国开始了中期(3至10天)天气预报研究和国家气象中心中期预报系统建设,包括科学方案制定、通信系统、计算机系统、服务系统等。

  “别看只是延长了几天预报时效,但需要解决的问题却非常之多。”李泽椿告诉记者,首先对大气运动规律的认识要更深入。其次,计算方法要改进,计算能力需要几何式成倍增加。资料处理方式与装备也必须改善,同时通信系统要相应跟进。因此,需要足够先进的计算机才能把业务方案中复杂的物理过程计算好。

  李泽椿迎难而上,决定“两条腿走路”:一方面立足国内自主研发,与国防科大的银河II型计算机合作,开发我国中期业务数值天气预报系统;另一方面,他提出购买国外先进的大型计算机。

  好事多磨,从西方国家购买的计算机并没有马上到位。对此,李泽椿提出“小马拉大车”的方案——将国家气象中心现有的计算机尽可能扩体升级作为试验机,把预报业务方案分割成几部分,在现有条件下开展科研试验。“这样做既提前锻炼了队伍,又可试验业务方案的可用性。”李泽椿说。

  精细预报填空白

  我国是自然灾害多发的国家,如何提高预报方法减少气象致灾,受到各方高度关注。

  气象灾害中往往有大范围的持续性灾害,几千公里以上即所谓的大尺度,也有局地天气系统导致突发性灾害,在气象上被视作中尺度。上世纪八九十年代,我国气象部门在数值天气预报中对大尺度的物理过程认识、计算方式采用和数值的获取有一定的成熟度,但缺少对中尺度的研究。

  “中尺度研究是一项涉及地区广、学科交叉多的攻关难题。”李泽椿说。

  上世纪90年代初,北京延庆下了一场暴雨,引发泥石流并造成人员伤亡。为了提高局地中尺度系统引发的灾害天气预报水平,李泽椿思考用数值模式来预报局地中尺度系统引发的灾害天气。通过协同攻关,李泽椿带领团队逐步研发形成了中尺度预报方案,并同北京市气象局联合开发了北京市中尺度数值天气预报系统,为北京的天气预报提供了有效科学根据。

  “九五”期间,为解决预报计算速度满足业务应用时效问题,李泽椿作为中国气象局重点课题“并行计算机在数值预报领域中的应用”技术组长,组织科研人员开展了将并行计算技术应用于数值天气预报业务系统中的科研开发工作,在IBM SP机和神威机上建立集合预报系统、中尺度数值天气预报系统(MM5)、延伸全球数值天气预报系统,大大提高了业务系统的运行效率。

  2008年北京奥运会期间,天气是最大的“裁判”。当人们把目光全部投向运动员的时候,很少有人知晓每场比赛的背后,都有气象专家在运筹帷幄。

  在李泽椿看来,奥运会是对中国天气预报水平的一次“大考”。为保证奥运会期间的天气质量,科学家们制定了一系列服务措施:精细预报,北京地区的天气每3小时预报一次,奥运场馆的天气每半小时预报一次,并针对各种奥运项目进行专项天气预报,对大风、雷暴等天气实施专项监测。

  李泽椿说,由国家气象中心和北京市气象局牵头,联合国家气候中心和国家气象信息中心等单位,经过几年的系统性科研攻关,在精细数值预报技术和集合预报技术,灾害性天气临近、短时和短期预报技术,环境气象和体育气象评估技术等诸多领域都取得了重大突破,填补了我国体育气象服务领域多项空白。

  近年来,随着年龄的增大,李泽椿逐步退出一线,他把精力主要用于指导学生和将气象领域工作引入到其他行业的咨询工作,让青年人更快成长。李泽椿认为,预报实践工作需要有过硬的业务学科带头人。“李院士的为人,让人觉得他是位有学者风范的大家。”中央气象台工程师尤悦评价道。

  回顾60多年的业务科研经历,李泽椿认为,一个科技人员能切切实实做一些有益的工作,需要有严谨谦虚、锲而不舍的精神。“要时刻不忘气象人的初心,牢记为国家为人民保障气象安全的使命。”(本报记者 常 理 实习生 程曼诗)

来源:经济日报
编辑:姚怡梦

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