百年清华

第一个获得“气象诺贝尔奖”的中国人

2022-02-22 | 来源 公号“中国科学家”2022-02-21 |

“你不要念物理,还是搞点实用的学问吧!气象学对中国来说是一个空白领域,我看你还是学气象比较好,中国的气象科学太落后了。现在,中国最需要的是实实在在的学问。”

这是上世纪30年代,钱三强对一名物理系的学弟说的一番话,正是这番劝说,改变了这位学弟的一生,也拓展了中国的气象学领域。而这位学弟就是后来的中国科学院院士、中国现代气象学主要奠基人之一、中国大气物理学创始人、全球气候变化研究的开拓者,国家最高科学技术奖获得者——叶笃正。

叶笃正(1916.2-2013.10),中国科学院院士 ,气象学家

志向科学,不解之缘

1916年,中国有了第一份现代气候记录,也是这一年,叶笃正出生了。叶家家教甚严,非常重视中国传统文化教育。叶笃正的三哥叶笃义,是著名爱国志士,曾任民盟中央名誉副主席;叶笃正的五哥叶笃庄是著名农业经济学家和翻译家,曾以84岁高龄翻译了500万字的《达尔文全集》。

1930年,14岁的叶笃正进入南开中学就读。“九一八事变”后,东北沦陷,大量东北难民流入关内徘徊于京津两地。在亲眼目睹了国土沦丧,百姓流离失所后,叶笃正积极参加学生运动,并暗暗下定决心,“将来一定要把科学搞好。中国人实在是被人欺负得太厉害了!”

1935年叶笃正南开中学毕业时的照片

1935年,叶笃正考入清华大学物理系。本以为会沿着物理这条道路一直走下去,然而一次偶然的邂逅,却让他将气象学作为自己毕生的选择。经乒乓球球友介绍,叶笃正结识了同系学长钱三强,在钱三强的建议下,叶笃正放弃了自己喜爱的物理学,转向对国家更为实用的气象学。

响应召唤,毅然回国

1941年,大学毕业一年后,叶笃正考入浙江大学研究生院,成为气象学家涂长望和物理学家王淦昌的学生,专攻大气科学。在浙大读研期间,叶笃正结识了农业化学系的冯慧(昆虫生理学家、我国昆虫生物化学的奠基人之一,著名的“冯氏四兄妹”之一,哥哥是独立创始有限元方法的冯康),三年后,叶笃正不仅成功拿到硕士学位,还与冯慧喜结连理。

1945年,叶笃正收到了美国芝加哥大学的录取通知书,夫妻二人共同赴美国留学。

1948年,叶笃正和夫人冯慧在美国

在美国,叶笃正师从著名气象和海洋学家、芝加哥气象学派创始人罗斯贝,加入了最前沿学科“大气环流急流现象”的研究团队。当时,华人在美国饱受歧视,叶笃正决心用实力赢得尊重,因此在学习上很刻苦,他敢于大胆提出自己的想法,很受罗斯贝教授的器重。

1948年,叶笃正以优异成绩获得美国芝加哥大学博士学位并留校任研究助理。期间最具代表性的论文是他的博士论文《大气中的能量频散》,文章对影响天气发展的大槽和大脊的预报提供了科学的依据,被誉为动力气象学的三大经典理论之一。叶笃正也成为以罗斯贝为首的芝加哥气象学派的主要成员之一,许多科研机构希望高薪聘请他,美国气象局甚至在华盛顿为其准备好个人实验室,邀请他加盟。

1948年,叶笃正芝加哥大学校园毕业照

“祖国已经统一,气象事业将大为发展,切盼尽快回国服务。楚材晋用,终非了局......”这是时任中央军委气象局局长涂长望先生,同赵九章先生合写的一封信。正是这封来自大洋彼岸的邀请信,让叶笃正果断放弃了在美国蒸蒸日上的事业。1950年,夫妇二人作出了一个重要的选择——返回祖国。

叶笃正和冯慧乘美国总统轮船公司的威尔逊总统号回国

从零开始,培养后人

从美国归来后,叶笃正发现,当时的中国气象事业相比国外发达国家差距很大。同时期的国外气象界已经用上了计算机,而中国连一张正常的高空图都找不到。就是在这样的条件下,叶笃正带着十几个人的团队,蜗居在北京的一个破平房里开始了艰难“创业”,他从怎样看天气图开始教起,培养了一大批青年气象工作者。

1950年到1966年的十余年中,叶笃正研究的领域从原有的天气动力学、气候学扩展到大气物理学,并开拓了数值预报、大气探测、云雾降水物理和人工影响天气、大气电学、大气湍流等新的分支学科。1958年,叶笃正和顾震潮担任地球物理研究所天气气候研究室主任,使该室成为研究所成长最快、成绩最突出的研究室之一。到1965年,该研究室共有183人,其中研究员5人、副研究员4人,形成了以叶笃正、顾震潮、陶诗言、杨鉴初等为核心的优秀研究集体。

在叶笃正众多研究成果中,离人们生活最近的是数值天气预报。1950年,世界上第一篇数值天气预报业务应用论文发表,引起了叶笃正和顾震潮的重视,他们立刻带领一批年轻人开始研究。由于缺少做数值天气预报所需要的计算机,大家就采取手算图解法试验,同时还就有关科学问题展开研究。1958年,我国第一台计算机问世后,他们立即凭借着前期深厚的知识理论储备开始了数值天气预报试验。

1969年,国家气象局正式发布短期天气预报。1975年,在我国数值天气预报还处于低谷时,叶笃正发表了《近年来大气环流数值试验的进展》,全面介绍了国内外数值天气预报模式的发展,并对一系列问题发表了前瞻性意见。1978年,原国家计委气象组在一次会议上,作出了建立中国数值天气预报业务系统的决策。叶笃正制定了正确的技术路线,使我国只用了两三年时间,就建立起了短期数值天气预报业务系统。

1980年,叶笃正当选中国科学院学部委员(院士)。

为了支持气象局的数值天气预报工作,叶笃正打破门户界限,指派大气物理研究所一批骨干直接参与气象局数值天气预报系统的建设工作。1981年起,他先后在国家气象局、中国科学院、北京大学点将,推荐他们到欧洲中期数值天气预报中心访问、工作、学习。

叶笃正治学十分严谨,对学生的任何粗心大意从不姑息,同时,对待学生总是以理服人,从不把自己的学术观点强加于人。叶笃正曾说:“我喜欢敢于和我对话的学生。他应该有自己的见解,敢和我说‘不’,敢于向权威挑战。我的学生超过我,我才有成功的感受。”

叶笃正在大气所指导学生

不老松柏,放眼全球

作为气象学家,叶笃正晚年的成就超越了一般气象学的范畴,而这一切来自一次偶然的机缘。1984年夏天,气象学家马隆专程来北京找到叶笃正,希望合作研究一项全新的领域:全球气候变化。人类向大气中大量排放二氧化碳使全球气候变暖,不但影响中国,也深刻影响着世界。叶笃正的思考则更深远:“全球气候变暖,人类活动对大气和地球影响究竟如何?人类将如何适应这个变化?”

为此,叶笃正将“有序人类活动”作为晚年学术研究的一个重要课题。彼时已年近90岁高龄的他,始终关注着全球气候变化研究的前沿,并深感时间的紧迫。在2003年气候变化国际讨论会上,叶笃正提出“有序人类活动”的概念,他指出,以往人类活动多是无序的,今后人类应当约束自己,从事有序活动。有序人类活动就是以可持续发展为目标和判断指标,同时也提供可持续发展的方法理论和实际措施。这是他为应对全球变暖、土地退化等全球变化负面影响开出的一剂药方。

叶笃正院士在进行学术讨论

2004年,叶笃正获得有“气象诺贝尔奖”之称的国际气象组织奖,成为第一个获得该项殊荣的中国人。200519日,作为闻名国际大气科学界的学术巨匠,由于在全球气候变化、大气环流等方面的开创性贡献,叶笃正荣获国家最高科学技术奖。2010年,经国际天文学联合会小天体命名委员会批准,一颗小行星以叶笃正的名字命名。

“时间总是不够用”的叶笃正把一生献给了气象学和祖国,他总是不遗余力地培养学生、提携后辈,至今桃李满天下;他将眼光放远到千百年后人类生存环境的变化,为世人敲响了警世洪钟。叶笃正先生从不认为自己是权威,总把自己的成绩归功于他人,他常常挂在嘴边的就是“个人离不开群众,荣誉归于大家,要感谢舞台,因为舞台是大家给的;要感谢大家,因为单人唱不成戏,配角甚至更光彩……”


文:采集工程项目办公室/中国科协创新战略研究院

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参考资料:

[1]本刊特约记者. 2006年感动中国的人物:叶笃正[J]. 百年潮,2007,(04):4-9.

[2]王薪童. 问天人——记中国气象学泰斗叶笃正[J]. 科学中国人,2017,(35):34-39.

[3]朝阳. 叶笃正:把我所知道的,贡献到我应该贡献的地方[J]. 当代劳模,2013,(12):20-21.

[4]北绛. 冯焕冯慧冯康冯端:冯门四杰传佳话[N]. 中国科学报,2014.12.5.

[5]游雪晴. 天地万象 笃正风华----深切缅怀叶笃正院士[N]. 科技日报,2013.10.18

[6]本文图片来源于老科学家学术成长资料采集工程


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