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

2019-11-01 16:11:52 4651次浏览

导读:   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。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。在李

资料来源:《经济日报》

1952年的一个冬天,天气非常冷。三名“全副武装”的年轻士兵携带沉重的行李、装备和枪支,抵达位于秦岭深处的略阳县和陕西省的大巴山。他们从汉中到略阳走了四天。他们此行的目的是在略阳建立一个气象站,支持西藏的航空气象保护。

带领队伍的年轻人是李泽春,那年他才17岁。那时,他可能不知道他的未来生活会与祖国的气象事业紧密相连。

60多年来,李泽春参与并主持了中国最早的天气预报和数值天气预报业务,以及其系统工程建设和科研技术开发。先后建成中国首个自动化业务(2天)短期天气、首个中期业务(10天)和地方尺度中尺度数值预报业务系统,为国家安全、减灾防灾做出突出贡献。

今天,虽然李老已经84岁了,但他仍然没有多余的时间。他经常来这个单位做一些行业咨询工作,和年轻人聊天,交流最新的行业趋势。只有这样,他的心才感到踏实。

用数字说话

自古以来,农业的特点就是“依靠天气吃饭”。这种“天气”就是天气。勤劳的农民如果遭遇台风和暴雨等自然灾害,很可能会失去粮食。

为了应对突发自然灾害,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,必须掌握天气和气候变化的规律。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,中国气象事业几乎是从零开始,没有任何基础。1951年,16岁的李泽春积极响应国家号召,参军到成都西南军区空军气象培训班学习气象观测。毕业后,先后在西北军区军事训练队担任教师,在陕西军区和宝鸡军区气象台担任观察员。

"当时,这个国家只有60多个气象站。"李泽春说,气象科学非常特殊,在野外监测和预报实践中必须检验规律的正确性。只有从自然界获得正确的信息,我们才能进一步研究。这是一门与各种现代科学技术相结合的学科。

李泽春很幸运,因为他的气象事业赶上了我国科学技术的飞速发展。1971年,李泽春主持并参与了卫星云图台风定位在中央气象台业务中的应用。1978年全国科学技术会议后,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法,满足社会对天气预报的需求。

20世纪80年代,李泽春参与并在技术上领导了短期(1-3天)数值天气预报业务系统的建设。他带领包括北京大学、大气研究所、上海气象局和国家气象中心在内的10个人到日本气象厅研究和测试中国自己的北半球和地区数值天气预报业务方案。回国后,他带领团队建立了中国第一个自动数值天气预报业务系统,并于1985年获得国家科技进步一等奖。

打破技术封锁

中国工程院前院长徐匡迪院士曾高度评价气象工作。

追求科学的道路是无尽的。虽然短期天气预报取得了积极进展,但也出现了新的问题:人民、政府和建筑部门需要更长时间预测天气状况。

20世纪80年代末,中国开始中期(3-10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。

“虽然预测期只延长了几天,但仍有许多问题有待解决。”李泽春告诉记者,首先,我们应该对大气运动规律有更深入的了解。其次,为了改进计算方法,需要将计算能力乘以几何公式。数据处理方法和设备也必须改进,通信系统必须相应地跟进。因此,它需要一台足够先进的计算机来计算商业计划中复杂的物理过程。

面对困难,李泽春决定“两条腿走路”:一方面在国内自主研发的基础上,与国防科技大学银河二号计算机合作开发中国中期业务数值天气预报系统;另一方面,他提出从国外购买先进的大型计算机。

经过许多麻烦之后,从西方国家购买的计算机并没有立即到达。对此,李泽春提出了一个“小马车”计划——尽可能将国家气象中心现有的计算机升级为测试机,将预测运行计划分成几个部分,并在现有条件下进行科研实验。"这不仅预先训练了团队,还测试了商业计划的可用性."李泽春说。

为精细预测填写空白

中国是一个容易遭受自然灾害的国家。如何改进预报方法以减少气象灾害已经受到各方的高度重视。

气象灾害往往有大范围的持续性灾害,在所谓的大尺度上几千公里以上,但局部天气系统也会导致突发性灾害,这在气象学中被视为中尺度。上世纪八九十年代,我国气象部门在数值天气预报中理解大尺度物理过程、采用计算方法和获取数值方面有一定程度的成熟,但缺乏中尺度研究。

"中尺度研究是一个涉及广泛领域和多学科的难题."李泽春说。

20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。为了提高当地中尺度系统灾害天气预报水平,李泽春考虑用数值模式预报当地中尺度系统灾害天气。通过合作研究,李泽春带领团队逐步开发形成中尺度预报方案,并与北京气象局共同开发了北京中尺度数值天气预报系统,为北京天气预报提供了有效的科学依据。

“九五”期间,为了解决预测计算速度满足业务应用时限的问题,中国气象局重点课题“并行计算机在数值预报领域的应用”的技术带头人李泽春组织科研人员开展了并行计算技术在数值天气预报业务系统中应用的科研开发工作。在ibm sp机和神威机上建立综合预报系统、中尺度数值天气预报系统(mm5)和扩展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”。当人们都关注运动员时,很少有人知道每场比赛背后都有气象专家在制定策略。

李泽春认为,奥运会是对中国天气预报的一次“大考验”。为了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、北京地区每3小时一次的天气预报、奥运场馆每半小时一次的天气预报、各种奥运项目的特殊天气预报、大风、雷雨等天气的特殊监测。

李泽春表示,在国家气象中心和北京市气象局的领导下,结合国家气候中心和国家气象信息中心等单位,经过几年的系统科学研究,精细数值预报技术和集合预报技术、灾害天气逼近、短期和短期预报技术、环境气象和体育气象评估技术等诸多领域取得重大突破,填补了我国体育气象服务的诸多空白。

近年来,随着年龄的增长,李泽春已经逐渐退出前线。他的精力主要用于指导学生,并将气象工作引入其他行业的咨询工作,以便年轻人能够更快地成长。李泽春认为,预测实践工作需要有优秀的操作学科带头人。"李院士的性格让人觉得他是一位伟大的学者."中央气象台的工程师游岳评论说。

回顾60多年的专业研究经验,李泽春认为,一名科技人员能够以务实的方式做一些有益的工作,这需要严谨的谦虚和毅力。“我们必须永远记住气象学家的第一个想法和维护国家和人民气象安全的使命。”(程曼时,《经济日报》记者兼常识实习生)

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