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漫话罗斯贝

已有 4096 次阅读 2014-4-29 10:29 |个人分类:文章|系统分类:观点评述|关键词:学者| 天气预报, 科学发展, 芝加哥, 大气科学, 中国气象

将以往写的关于罗斯贝的两篇博文修改后整合成为一篇,先后发表在了最近的《气象软科学》杂志和《中国气象报》上。

 

   最近,在与一些专家讨论气象科技发展问题时,有一个话题引起了共鸣,即科技发展进程中的环境因素,往往会对科学发展的阶段、国家科技实力及科学家个人产生重要影响,具体涉及到著名气象学家罗斯贝(Carl-Gustav  Arvid Rossby)当年的一些经历。


   在大气科学的发展进程中,能称得上学派的有两个:一是20世纪初在北欧发展的挪威学派,其创建的气团、锋面、气旋波动学说为短期天气预报奠定了理论基础,做出了里程碑式的贡献;二是20世纪30年代在美国创立的芝加哥学派,其标志性的工作是大气长波理论,解释了叠加于地球中高纬度上空自西向东大气环流上的数千公里波动的成因,对后来在动力气象学领域取得的一系列重要成果起到了关键推动作用。而罗斯贝则是一位涉猎两个学派的传奇式人物,他是挪威学派的重要参与者,也是芝加哥学派的创建者,在气象学界具有顶级大师的地位,对动力气象学的贡献至今无人能望其项背。罗斯贝的成就与贡献,在气象学界,人们耳熟能详,不少大气科学的术语都是以罗斯贝命名的,如“罗斯贝波”“罗斯贝数”“罗斯贝变形半径”等,气象科学的最高奖也是以罗斯贝命名的。


   罗斯贝除在科学上造诣极深,具有大师风范外,在为人处事方面也很独特,是一个个性极强的人。他思路开阔,观念超前,往往会与上司或周围的人发生冲突,以至会对工作环境产生负面影响。


   罗斯贝是瑞典人,1925年到美国气象局工作。到了美国后,他对美国气象部门的行政和业务工作都不太满意,发表了许多不同意见,甚至对他曾参与的权威的挪威学派也提出了挑战,因此得罪了一些人,也包括行政领导,于1927年被美国气象局开除,被宣布为“不受欢迎的人”,并书面通报全国气象部门不予使用。


   谈到这些,人们不免会对罗斯贝当时的处境感到困惑,若当时美国气象部门的权力真的能将一位持不同意见的卓越科学家封杀掉,岂不会严重影响到后来世界气象科学的发展?看来在任何国家发表不同意见都是要冒风险的。庆幸的是美国气象局的权力并没有覆盖到所有领域,使罗斯贝仍有机会。时值加州要发展航空业,正筹建从旧金山到洛杉矶的航路,航空基金会便聘用了罗斯贝,请他去建立航空气象业务系统,一年之内便完成了航空气象网的建设。好在美国气象局也没有顽固坚持曾经的错误,最终接收了罗斯贝建成的航空气象业务网,并将其作为美国各航空业务机构的样板,认可了罗斯贝的成绩。


   如何对待和使用个性强、有本事的人是检验一个国家、一个单位人才环境优劣的重要指标之一,这可不是口头说说的事,没有哪个国家或单位会说不重视人才,但是否能营造一个促进人才健康成长的环境,并使得各类人才能够“净流入”,绝非易事,能否做到,还要看实践检验的结果。毫无疑问,罗斯贝是一个气象科学的理论大师,但从其建立航空气象网的例子可以看出,他也是一个在业务能力上很出众的人。实际上,罗斯贝还是业务数值预报的开拓者。


   说到数值天气预报的发展,人们一般会想到第一次写出大气运动方程组的挪威气象学家维·皮叶克尼斯(V.Bjerknes),第一次通过原始方程组进行了失败的地面气压数值预报的英国气象学家理查德森(L.E.Richardson),将原始方程组进行简化、滤去噪音最终使数值天气预报获得成功的美国科学家查尼(Charny)等人。但在数值天气预报从理论、试验到实际业务的进程中,罗斯贝除了理论上的贡献外,也为数值预报在业务中的实现做出了杰出贡献。1954年9月,最早在业务上实时运行的数值预报系统在瑞典启动了,制作出了72小时500百帕数值预报图,这一进展早于美国半年时间。两个重要原因促成了这一结果,从硬件条件上看,瑞典拥有了当时世界上最强的计算机BESK;在软件技术和数值模式开发方面,则是气象学大师罗斯贝回到了他的祖国,希望为自己的国家做些事,组织了这一对天气预报业务具有划时代意义的工作。


   这一出色的结果体现了理论进步与实际业务、硬件提升与软件深化的完美结合及关键人才的核心作用。从历史发展的角度来看,这确实是在气象科技进程中迈出的至关重要的一步,奠定了现代天气预报业务的基础。21世纪的天气预报员,若离开了数值预报这个“拐棍”,恐怕要步履蹒跚了。


   尽管后人在回顾时,对于50多年前的工作都给予了极高的评价,但在科技进步的初始阶段,并非一切都那么顺利。罗斯贝在他的祖国瑞典,所处的发展环境也不算顺心。他的数值预报计划得到了军队和相关研究机构的支持,而作为国家机构的气象局并不积极,他们没有认识到罗斯贝的工作会对当时的气象预报业务有什么帮助。 1954年,瑞典气象局要任命新的局长。凭其学术水平和在气象界的威望,罗斯贝是当仁不让的人选,他也确实希望参与角逐,他会对推进数值天气预报业务化进程产生有利影响。但最终却是一位对罗斯贝的计划持怀疑态度的官方候选人获得了任命。


   罗斯贝依然坚定地组织他的团队推进数值预报的业务化,并于1954年9月成功完成了这项任务。尽管瑞典气象局的态度不够积极,但最终还是接受了这一成果,于12月正式开展了数值预报业务。美国在1955年5月也开始了类似的工作,但直到1958年,才达到了瑞典当时的水准。


   在当今,若有人仍对数值天气预报技术持怀疑态度,就不可思议了,但在50年前,并不奇怪。最初这一代表未来技术发展方向的工作肯定会漏洞百出,对实际业务的帮助也非常有限,需要完善之处也很多。在中国,即便是到了20世纪90年代,一些有经验的老预报员依然不太认可将计算机算出的结果作为天气预报业务的基础。直到近十年,这一状况才完全改变。


   记得丁肇中先生曾讲过一段话:“科学是多数服从少数的,专家评审制度并不是绝对有用的,因为专家评审依据的是现有的知识,而创新和发现是颠覆现有知识的。 ”从罗斯贝的经历可以看出,他总是在思考并实践那些前人没有想过或没有做过的事情,而这些事情和现实往往是有冲突的。好在罗斯贝是幸运的,他的创造性思维没有被束缚,在理论和实践中不断取得成功,在大气科学领域做出了卓越的贡献。


   科技创新有可能取得成功,并对现状产生巨大冲击,也可能因各种原因无法完成,归于失败。在通常情况下,每一次成功都是以很多的失败为基础的,而恰恰是那些被历史和人们遗忘的失败,孕育了成功的辉煌。如何激励人们去思考、追寻、探索,不畏艰辛,不畏挫折,这需要智慧,需要眼光,需要理解和宽容,更需要建立符合人才成长规律、鼓励人才勇于创新的机制。这是件知易行难的事,仅有良好的愿望还远远不够。

 

(原文写于2011-08-28 17:03:33 新浪博客)



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