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《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（五）：提高与简化: 热度 1 jlusysu 2020-10-1 18:26; 《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（五）：提高与简化顾震潮先生的手稿全文链接是： http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm ［注：这部分是顾先生手稿的最后一部分。即使放到现在看，针对性也是很强的。因为缺乏对问题的简化和提高，必然导致研究深度的缺乏和对问题更一般意义挖掘的明显不足，从而失去研究在更大范围内的影响力。当然反过来说，二十世纪五－六十年代叶笃正和顾震潮先生等领导下的大气科学各个方面的研究之所以能产生广泛和深远的影响，也和他们对问题提法的提高和简化大有关系。这突出表现在《大气环流的若干基本问题》、暖云降水的起伏理论、地转适应理论、中小尺度运动方程组的提出等高度原创的工作当中。］（5）提高问题的提法 5、要从大处着眼，对问题的提法上尽量提高了来看。作具体研究时很容易就事论事，钻在某一问题中陷在固定的看法，固定的角落，固定的作法里，而且常常在这里面碰了壁，走入死胡同，又出不来，是愈弄愈不通，至少愈弄愈复杂，繁琐。因此，很重要的是，不但在工作之先要抓住问题，把问题的提法提对，并且在工作过程中遇到问题后，再回过来考虑一下问题的提法也是很有帮助的。　　问题的提法不对，会使研究得不到解答，或得不到好的解决，这是常有的。寒潮南下常常由一些小槽发展并入大槽使大槽发展或转向造成。如果问题提成，如何报出这小槽何时出现，或者，归结成小槽为何产生的问题，那末至少对中期预报来说，问题就解决不了，而陷入Sutcliff的迷阵中去了。实际上，并不是小槽出现不出现的问题，主要因子还在大槽内部，槽本身形成这种结构，使得这时小槽出现就要发展。而小槽出现是常有的，只不过发展条件不具备时它常常不发展，不引起大槽的变化而已。问题这样提法，预报的是大槽及其附件本身温压场风场结构的变化，这一般是范围较大的现象及其附近，比小槽本身出现不出现这问题不一样，就可以预报。　　又如中小尺度雷暴问题，如果仅仅提成如何追踪雷暴高压系统的问题，不但雷暴本身会反而不被注意，并且最后雷暴预报也会落空。雷暴高压追到最后即使了解它常在那些地区形成，但是雷暴高压的初期总还是不清楚的，如果不了解它的形成、发展条件，那末即使追踪到老窝，也不能知道什么时候会出现雷暴高压。而且雷暴高压是在雷雨发展到相当晚期的现象，即使抓到雷暴高压，雷暴也已经发展到极盛期了。因此，仅仅把中小尺度雷暴问题提成雷暴高压的追踪显然是容易走进死胡同的。　　在数值天气预报问题上也是如此，整整60年以来，一直提成所谓初值问题，因为60年以前近代的流体力学方程组才开始引入到气象学中来讨论具体天气系统的发展问题，而那时候这些流体力学的偏微分方程组也总是提边值问题、初值问题等等。因此，问题提得十分之狭，在这种提法上固然也建立了数值天气预报的一整套理论和方法，发展出了现在的一套数值预报技术，对预报起了不少作用。但是它不但与预报员的预报方法完全不同，与实际预报方法形成差异很大的两个对立面，并且，在数学理论上来说，它也不是什么真正的初值问题，因为这时初值（连同初始倾向）就满足方程本身。所以这样的提法无论在实际上还是在理论上都有很大的缺陷。把问题提得高一些，为什么数值天气预报只是这样提法，从另外的角度来提，使它与天气图方法统一起来，不是更好吗？不只是用当时的天气图，而可以像预报员一样把最近几天的图都用上不是更好吗？当然这首先要相信预报员的作法有道理，要结合实际，拜人家为师，也要相信天气学，不是动力气象唯我独尊，天气方法不在话下。但也需要在这思想基础上改变问题提法。这样的提法改变后，就有可能利用近年来二三十年来泛函数论上的成就把天气预报不是提成一个初值而提成一个泛函极小的问题，结果就跳出原来外国的数值预报理论和方法的圈子，就大大的前进了一步，也改进了预报，这就是丑纪范同志的重要意义。当然，在这方面可能性还很多，例如可以进一步把数值天气预报问题提成随机进程问题，即是一个有误差的资料及随机边界条件下，有的物理因子随机地发生作用时，对合乎某一随机微分方程的天气过程如何处理以求出未来天气的过程（随机函数形式）。对于线性问题困难也要少些。总之，在技术上，研究问题的提法上，也要站得高、看得远，不能被人家圈住了，套住了。这与新概念、新方法的引入一样也是敢想、敢干的一个方面。　　怎样才能在提法上站得高看得远，更高的提问题呢，关键仍是在看清主要矛盾和主要矛盾方面，在于看到矛盾的斗争的一面，对立的一面，也要看到相互转化，相互渗透，即统一的一面。单纯地看到各种矛盾，光抓外部的、次要的；光看到对立，说不通走不通的一面，抓不到主要的，抓不到内在的，就谈不上提高了来提问题。所以归根结蒂也仍是学习毛主席思想，特别是学好矛盾论，结合到气象研究上来运用的问题。［补充部分］提法的正确，更好的解释研究结果。还是举一个例子。 1951年我研究西北低槽，陶诗言同志很有兴趣，接下去研究这问题，研究完毕写成论文给我看，原来选的是产生西北低槽的大形势转成寒潮南下的形势，其中牵连着很重要的阻寒形势的崩溃过程。实际上已是东亚寒潮爆发这样更重大的问题，而且东亚寒潮的研究过去多就事论事，描写一番，究竟又如何爆发，大形势上有何变化，高空大范围的环流有何改变，一概不明白。因此陶诗言同志这篇论文开阔了从现代天气学角度研究东亚寒潮爆发的先河，也是国际上从这角度研究寒潮的创举，对天气预报十分重要。若是作为西北低槽如何结束来说显然不足，因为西北低槽解决一个天气分析方法，槽的存在来源问题，比起寒潮发展来还是小问题。所以我建议把这论文题目改成东亚寒潮爆发前后大范围流型转变研究（大意如此）。之后我国寒潮许多研究从这条线作下去，也影响到别的重要天气的研究。所以提法、解释研究结果还是很重要的。国外文献上也有好多研究结果作者并不充分知道它的意义的。例如测到了雷雨云在发展初期就发生了天电干扰，但不能看出它的气象上的重要意义，只作为干扰。测到了盐核浓度的变化看出它反应了盐核发生发展机制上的重大差异，只作为一般现象描述一下，是不够的。　　当然，也有一些提太夸大。界限是在是否足以说明问题，能解释什么问题，是否勉强，是否反映了它的本质。还没把握搞不清时不硬扯。（6）简化问题 6、要尽量简化问题，不要复杂，至少作为第一步先尽快的突破阵地，再巩固、扫荡，向纵深发展。不要胶着，求全。首先是突破，打开缺口。原来这问题多少年来解决不了，现在有一个新的提法做法，就是一大进步，在新的提法上做出本质上与过去完全不同的结果，得到证实。那末，不论结果多大，不论这里用的实验观测仪器或数学工具是多是少，是简是繁，都是次要问题，都该是重要贡献，都可以说突破了原来的圈子，研究就得了成就。初学研究的同志往往是理论计算愈一般，包罗的因子愈多愈好，用的仪器愈高级愈精愈好。总之是愈复杂愈好。固然，研究也是为了找事物的规律，找事物的联系。也是要求能概括，有普遍性。但是事物总还有主要矛盾和次要矛盾。把什么矛盾都包在一起，想毕其功于一役，其结果，往往什么矛盾也不能解决。或者看来得到了结果，但自己也不了解自己作的是什么。　　以气象问题来说，气象上许多问题，特别是大问题，是非线性现象。但在了解某一个重要的物理因子所起的主要作用的时候，我们可以先分析一个线性问题，不处理预报问题而处理一个倾向问题，等等。以人工降水而言，云上方作业好还是下方作业好，是一个问题，但更普遍的提法，应该是如何作法最好，因而有最佳播撒问题，而具体解决最佳播撒问题时因为目前降水过程还不成熟，还没有办法全面来作，就必须从Langmuir或（Сулаквелице）理论为基础作几个例子，使这个提法或概念具体化，充实化。这些具体结果是在简化了模式下得到的，但这样的问题对更进一步的模式一样有意义，也还可以继续研究的。搞得尽量简化，不是把问题绕过去，不是偷懒，而是尽快前进，更好的回头来解决更复杂的。如果不通过这些第一步的研究，人们就不知道其中究竟有多少苗头，有多大意义起多大作用，因此也不可能下大力气，花大本钱来搞一个更复杂、更全面的问题。简化与全面也是统一的，不要这简化的只要全面的，最后全面的也要丢失。数值预报的历史发展就是如此，Richardson搞的全面又全面，结果作不出，根本无法解决，到后来数值预报还是在非常简单化，很狭隘的一个面上突破了缺口，开展起来的。那时搞只是准地转情况，只是大范围运动，只是线性模式，而且只是一维问题！粗看起来不但十分简化，甚至脱离实际，然而这是外行的，不了解具体矛盾，不深入掌握情况的说法。现在，实际上由此发展出来的数值预报已经实际上使预报员不必作日常的一天、二三天乃至更长时间的天气形势预报了。这是一个很好例子。看来在中小尺度天气动力学方面正需要这类的突破。　　要能简化得恰当，就是有所不为以达到能有所为，就是要抓主要矛盾，抓矛盾的主要方面。糊胡涂涂的做，结果不是笼统的搞，便是丢掉了主要的，这不是简化，而是降低了问题的实质内容，改变了问题的基本性质，结果自然就解决不好，或者只解决一些鸡毛蒜皮的东西。要对所研究的问题来龙去脉，过去的问题困难何在，为何不能解决，现在的看法又有什么根本不同，既见树木，又见森林，把各种矛盾地位和关系分析得很清楚。这样才能对科学上的新鲜事物有敏锐感，才能简便地突破缺口，推动全面。［补充部分］简化问题。气象上有一些人专门把问题搞得主次不清，眉毛胡子一把抓，而自己也不知道抓到的是什么，物理意义何在。问问他，他会说物理意义不知道，或者说物理意义是算好了以后按上去的。甚至非天气学也是如此，计算的理论结果实际上繁琐到无法实际使用，而天气分类等等也名目繁多，主要之点淹没无余。苏联气象许多方面，像近地面物理等等也常常如此。又像Richardson首先努力于把天气数值预报工作具体化.为此写出一大本厚书，而始终没解决这问题。其主要原因也是把树叶反光到大洋影响（等）无所不包，最后形式上列出了算式实际上必然算不出。很多气象大师的本领在于把本问题看透，看清本质，把最主要的矛盾（或因子）抓住，数学也简单，而问题搞清了，肯定了进一步作什么，进一步把它精确化的工作也可以看出值得作了。 Rossby的一些主要工作也简化得不错。但仔细看看他年轻时的工作，并不是如此的，他搞大气湍流时还有一些相当繁琐的东西，后来搞涡旋时，搞急流时又有烦琐的，主要是问题没搞清，没抓到，而硬要按上，就不好了。　　简化是否草率。这要看是否解决了问题。没掌握最主要的因子会形成草率，例如雷雨飑线突变，显然是非线性现象。如果简化成线性问题只会变成草率甚至牛头不对马嘴。把高低压移动化成质点力学问题或运动学问题也会流于失败。核心把握了才能真达到简化的目的。叶先生［注：叶笃正先生］是很能简化问题的。　　简化与全面搞并不矛盾，前者为后者开路，先简化搞有苗头，再进一步多考虑更复杂的，效率更高。数值预报由复杂到简单，现在又已很复杂。看来又得经过简化（长期过程本质），这是辩证的，不是机械对立的。［注：最后，所有的方法论能否起作用，当然在于真正的动手去做。］（七）多动手，在实践中提高 7、要多作研究，多动手，在研究实践中总结提高。研究工作是有方法的，但这方法只有在研究实践中才会积累经验而形成，也只有通过研究实践才能体会到学到人家的研究经验和方法。因此要研究工作得法，也还得多作研究。这是质和量的统一。想不作则已，一鸣惊人的人，老是不作，大概一鸣惊人的大作最后也出不来的。恰恰相反，只要工作需要，我们要多作大大小小的研究，大的要作，小的也要作。李斯谏逐客书中说泰山不让寸土，故能成其高，河水不让细流，故能成其大。研究工作也是如此。拳不离手，曲不离口，多练才会练出本领。如果懒，或是小问题不屑作，大问题作不了，大概也是不大可能掌握正确的或者良好的研究方法，自然也不可能出什么成果的。　　在实际研究中总是会遇到很多问题的。具体的实践、计算、观测也好，数据数据的解释也好，机制的建立也好，乃至进一步如何开展、深入也好，对这些大大小小的问题一定要经常在头脑里用心想，认真把它想通、解决。自己一时不通的，通过讨论，反复的搞通。这种讨论、思考，本身就是一种研究过程。相反的，仅仅是打基础，抱了一本书死啃，无论如何充其量是准备，不能是研究本身。研究是解决问题，是动脑筋、动手的事。动脑筋、动手才有可能沾上研究的边。脑袋中没有问题，有问题又不愿下大力气动脑筋动手来解决它，那就没法作好研究。而且原来看看是小问题，在研究过程中仔细分析，有的也会逐渐发展成大问题。　　这些问题有了一定的结果的话，千万还一定要写出来，具体总结。并不是一定要发表，更不是想出个名，问题是如果不具体总结写成文章，就往往不去仔细认真的从头到尾一一细抠。只有在写成文章时，才逼着你不得不细抠。因此，写成文章这过程本身又是帮助你作好研究的重要环节。应该看成是研究工作的一部分，应该鼓励总结。当然，没有材料，没有观点也是不能总结。有话要说，有资料可凭才能总结。　　古往今来，多少人写了多少做学问的方法，做研究的方法。有的人专看科学名人传学着他们作。但做研究归根到底是劳动，是实践，不勤下水光看游泳术不会成游泳家，光看研究方法不自己奋力研究，那也是不会善于进行研究的。游泳还有淹死的危险，作研究最多碰壁，没有生命危险，更无可怕之处。我想，不管任务中出现什么问题，抓住了问题多多研究，那怕小问题也好，也认真动手研究，我想，总会通过研究实践总结出自己本门的研究方法来的。而且就是研究工作本身，也是要通过具体动手才能找到门路来解决。有许多问题在动手搞以前不见得十分清楚，而是在动手做的过程中才逐渐搞清楚的。因此一定要多动手做。［全文完］; 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《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（四）：分支与综合: jlusysu 2020-9-25 14:59; 《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（四）：分支与综合顾震潮先生的手稿全文链接是： http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm ［注：1. 大气科学和其他科学一样，内部分很多不同的分支学科（专业），一方面这当然是必要的，但过于强调则会产生很多像顾先生文中批评的现象。 2. 前面（三）讲的是不同学科间的交叉，而这里的综合可以说是大气科学内部不同分支间的交叉。 2. 气候系统模式和地球系统模式的发展，充分说明了综合的重要性。 3. 顾先生后期工作主要集中于开辟云降水物理、大气雷电、湍流等大气物理方面和中小尺度方面的研究，但他从不把这些研究和大尺度动力学研究对立起来。事实上两者相辅相成，只局限于自己专业的看法是有害的。］气象各分支综合地研究。气象学上的问题既然与许多其它学科都有关系，其它学科的方法、结果、工具都要引用。那末气象学内部各分支的方法、结果、工具等等就更有必要在研究中使用了。本来，一种气象现象是一个整体，而人们由于主要矛盾性质、学科本身发展的需要等等搞出气候学、天气学、大气物理、动力气象等等分支。这些分支所研究的气象对象实际上必然是交叉的。例如雷雨，上面所说的各分支都研究，只各在一方面来研究而已。要弄清雷雨问题的各方面，就得从各个角度各个分支上来研究，这是很自然的事。但是由于种种原因，现在很多科学工作者往往自认为是某一分支的专家或者某一分支中某一部分研究的专家，对于相邻很近的研究或另一分支而同一对象的研究也不关心。这对问题的解决结果就有妨害。专，是必要的，但专也是为了解决问题。专而不问本分支本人所搞一小部分研究以外的有关结果，就要妨害问题的解决。要解决天气预报问题，但本人是搞锋面分析的或形势分类的，专门研究如何分析正确、分型得当来帮助解决天气预报问题。而天气预报问题又是综合性很强的问题，有历年天气情况，有天气转变的过程，有天气变化的动力因子，等等。如果只从锋面分析一面来研究，不与别的方面结合，那就解决不了问题。尤其是对于当前天气预报上一些新事物，一定要很好了解，很好的配合，不然就会脱离主流。西藏云层气象问题我们就是这样研究的。北半球阻塞形势的问题我们也是这样研究的。我们从气候学、天气学、动力气象学，特别是数值天气预报的角度，对这问题进行研究，对这问题的了解、解决，就比较全面一些［见附注］。相反的，在国内有人搞气象研究，常常是各人搞各人的，各人一摊，论文不断的写，问题局限于一面，也就解决不好。例如中尺度天气系统许多年来就一直如此（还有别的毛病）。结果本来与动力气象、雷达气象、云雾物理都有关系的东西，却都没配合来搞，这直到最近才有所改变，因而至今进展不大。又如天气中期预报，研究一般预报方法的不看数值预报成果，认为脱离实际，还是遥远的事，而数值预报工作者又认为一般天气预报方法没有前途，对他们的工作也不可能有贡献，结果两方面都不能相互帮助、促进、结合，进步就慢（苏联就是如此，美国倒还好些）。这些都是反面教员值得注意。　　讲到大气物理上的研究更是如此。看来是一个大气物理问题，其实牵涉到气象的各方面。不论什么大气物理问题，总还是大气里的问题，总与气象条件有关。因此，总与天气动力学等等有关。它不能是一个纯物理问题，因此也不能作纯物理问题来研究。有意思的是国外有好多大气物理研究者正好犯这毛病。如果说，一个专家作研究犯这方面的毛病也可以理解（例如物理、化学、电工方面的人改行或客串搞一下大气物理的研究时），那末，我们就不应该如此作。以人工降水问题为例，决不能问题最后只是用多少干冰，有没有比碘化银更好的催化剂而已，或者只钻进核化理论这一角，不及其它。相反的，人工降水作业对象是云，而云的变化很快，不了解云就没办法掌握催化条件，就没有办法根本改变云的状态，也不能有效的使用催化剂。这就牵涉到天气条件（天气学），牵涉到云中气流的强弱、发展（积云动力学），牵涉到云中的温度，云滴大小等等一系列问题（宏观微观的云物理过程），这不是学究气，学院派，即使不提学科名称，我们无论如何也不能认为不需了解对象，不需了解情况，不需侦察敌情就可打仗。谁能说打仗要搞清敌人是学院派，而应该不分青红皂白，让各连队自己随便发动对敌人的进攻，打了再说呢。又如雷电问题，看来是大气电学问题，其实也牵涉到如何形成云，如何会有相变，垂直气流如何变化，有雷电时云中有什么条件等等问题，因此要与天气动力学、积云动力学、宏观微观的云物理以及雷达气象、射电气象等等一起研究的，不如此作，最后只剩气体火花放电，就不会解决实际上所需要的大气雷电预报，抑制或消灭雷电的问题。　　综合气象学的分支来搞气象研究，不但是研究工作所必需，并且也是我们社会主义国家研究科学，最能发挥我们优越社会条件。资本主义国家中也有一些研究单位或许人员很多，各分支都有专家，但是他们总不容易真正合作，这是资本主义制度下必然有的毛病。尔虞我诈，钩心斗角，倒是规律。但是，我们的情形恰恰相反。我们都为着世界革命的胜利为着社会主义祖国的富强而工作，目的相同，集体在先，我们要就有可能组织起综合性的各分支合作的研究，甚至全国范围内的合作。在科学研究中，发挥我们社会主义制度的长处，就能更快更好的发展起我国的科学。互相猜忌，各守门户，自以为是，单方面的研究，既不符合气象科学研究的客观要求，也不能发挥社会主义制度的优越性，因此必须避免。顾先生在补充材料里进一步说明了分支学科间综合的问题综合的搞气象问题。什么问题都是有多方面，有各种联系的，气象问题也是如此。气象上有各个分支，并非大气现象就都只有一种过程而为了（理论上的）方便，深入，每个分支研究它的一面，它许多过程中的某一类。气象上的实际情况恰恰是割裂严重。首先预报员坚持天气图方法、天气学，很少管动力气象的许多成果，而动力工作者甚至不看天气图，没有任何预报实践经验。苏联最明显，动力气象学家说天气学没前途。大气物理也与天气不沾边，天气工作上最多用用雷达，用天电定定雷雨的位置，而很多大气物理学家最后只有物理，忘了大气，这在苏联也最严重。气象上苏联较差这是原因之一。实际上考察一下气象发展历史便可以看出，只有在实际需要推动下综合地搞的时期，发展才快。现代（20世纪）天气动力学上二次革命变化都是天气学与动力学乃至气候学、数学综合地参与了研究的结果。首先是挪威学派（1919开始）。挪威学派进展快，因为挪威不但在包围下农业对天气预报的特殊需要，并且是V. Bjerknes带领一批年青人，敢于创造性地从事天气预报实际，又从动力理论上来搞它（V. Bjerknes本人是物理学家，特别是流体力学家）。第二次是Rossby等发现行星波也是从天气学、动力气象乃至气候学结合起来搞清楚的。　　我国气象工作在解放前一直是各搞各的。那一门不管另一门的事。解放后天气学与动力气象学结合了一步，但还不够。不够之处在于天气工作者的动力气象学的修养、概念、观点、方法不熟，而动力方面对中国天气实践太少。以地球物理所而论，从事动力气象研究的都没有作过实际预报，不知预报关键问题何在，研究问题多从物理过程考虑出发，对总结提高并不太有利。气候方面更严重，气候工作者对动力气象很少去管它，也不管别的许多方面。结果气候学一直搞得不够有声有色。近年来，气候学各个题目或小分支气候变迁，气候统计是有人注意了，但是尽管长期变迁就要用统计研究等等，这几个分支之间就没有联系（起来），不用说别的。互不学习，互抱一角，互不侵犯。一谈方向，谁都认为自己研究问题是方向。因此看来是百花齐放，但没做到推陈出新。与大气物理联系更少。大气物理着重野外观测，着重试验分析，对误差很注意，而天气学及气候学的研究很少谈资料及计算误差，既不问有效数字，也不问可靠到什么地步，这在国内尤其如此。许多结论就不可靠。学报审查天气学、气候学来稿时这问题最头痛。这些都没互相学，不用说渗透了。大跃进中二室［注：地球物理所二室，即现在的大气物理所，当时叶笃正和顾震潮先生为室主任］抓住阻塞高压，全组动手从各个角度来抓这问题，是一个创举，效果不错。但这一优点被遗忘或没被重视了一个时期，到今年才又打算在中期预报问题上再组织综合性的研究。这上次材料中已谈到。　　中小尺度天气，过去搞了十年甚至用了雷达，搞来搞去无非分析一个气压场，画出几个小低压，小高压，费劲极大，分析一个例子动辄几个月，但一直没有从动力气象角度配合一下究竟该抓什么，如何揭发它发生发展规律，而只解决一个次生现象的存在不存在的问题。这样作自然是少慢差费的。我们现在打算把这问题由雷雨物理、雷雨云研究，中小尺度动力学包括积云动力学一起研究，可以速度快得多。有的同志（天气方面，地球所及气象局，南大）见到国外搞中尺度分析急于模仿，照样干一套。其实一样不能解决问题。他们搞十年都没解决，我们抄这一套一定也不行。我们现在是走自己的路，综合地来搞。附注：二十世纪六十年代初，在地球物理所，结合当时模式的发展－数值天气预报模式的业务化在气象局发展不很顺利，但在地球所利用发展模式在理论研究方面做了很多有价值的工作－由叶笃正先生领导在阻塞高压方面做了较为系统的研究，相关成果结集出版于《北半球冬季阻塞形势的研究》（叶笃正等，1962）和《动力气象学论文集（二）》（叶笃正主编，1963年）。; 个人分类: 旧文新读|2714 次阅读|0 个评论

《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（三）：学科交叉与大气过程的控制观: jlusysu 2020-9-23 20:47; 《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（三）：学科交叉与大气过程的控制观顾震潮先生的手稿全文链接是： http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm 3、大家研究气象，我们怎样比前人，比外国一定研究得好？除了抓对问题之外，还要有一个必然的不同之点，就是我们一定要有新材料、新观点、新理论、新工具、新仪器，总之有一些新东西。即使是老问题，必有新的方法来搞。不然，方法、观点、材料、工具、无一不是与人家一样，那末一定不会比人家更好。对国外来说，由于人家工业基础好一些，器材仪器等物质条件一般说来也要好些，结果，我们还可能搞不过人家。愈搞愈落后，愈赶差距愈大。这不是笑话，而是十分可能的。在这点上，首先像前面所说，要抓我国自己气象实践的问题，因而是新的问题，也要取得自己的新材料，但分析中运用新方法、新观点、新工具也是很重要的。　　新方法、新观点、新工具那里来？这要靠自己来创造。问题不同，要求不同，分析方法也自然有不同。这是必然的。但另外一方面，也得靠虚心学习，向气象上别的分支，尤其向别的科学学习。换一句话说，要引进其它科学的东西。引进新技术、新理论。搞气象与搞别的学科一样，要靠集思广益。但是即使全世界来看，搞气象的才有多少呢。搞我现在所搞的问题的人才有多少呢，不用说只是少数，很少数，譬如搞闪电机制，搞气象射电，世界上就这么几个人，开起国际会议来也不过这几个人。再集思广义也难办。在国内从事这方面研究的人更是其中的一小部分。因为气象又不比物理、化学、数学、生物、更不像工、农、医，人总是少得多。别的学科集中了那末多人力、物力，搞出了许多东西，只要我们肯学，有许多东西可以搬来用，更有许多东西可以启发我们。有的学科像流体力学、无线电、海洋学、空气动力学当然与气象关系密切，即使看来不相近的学科，也有许多方面我们可以学，像化工、自动控制、量子力学等许多原则的、具体的对我们有用处。量子力学中方阵力学抓光谱线或能量差的做法对天气分析可有启发，天气分析也要抓可以测到的东西，化工上的许多传输问题与气象上遇到的相似，而控制论或自动控制方面的许多概念方法对气象分析十分有用，但至今还没充分利用。总之，可学、可用上的很多。 ...... 所以应用其它学科的方法来研究气象问题与其说是例外，不如说是常规。以为没有多大用处的想法是不对的，以为杂也是不对的。一定要注意别的学科事物，特别是新事物、新技术、新分支。　　实际上，学科的杂交点常常引起新分支，引起新的生长点。按理说来也正因如此。因为事物本来有多方面的联系。比如，数值天气预报，不能不是计算数学、计算技术、天气预报、动力气象、统计学（时间数列、动力预报理论等），许多分科的结合。射电气象就不得不是云雾物理、无线电物理和技术、大气电学，乃至原子物理、电动力学、等离子体物理，等等的结合。将来我们要控制天气，这必然又至少包括数值预报、大气环流、各种尺度的天气学、气候学、云雾物理、控制论、运筹学、遥控技术等等一系列的学科的结合。想不管这些学科只搞一个局部分支是搞不出来的。一定要互相学习，互相渗透。现在有许多与气象很有关系的非线性振动理论的东西，函数逼近论的东西，还没有用上，甚至连张驰时间的概念在天气动力学中也没有，实在是很值得注意的。　　这些可以有新东西引入的其它学科，可以分几个方面：　　（1）是基本学科，如数理化、无线电技术、计算机技术、实验技术。　　（2）是姊妹学科，如流体力学、海洋学、高层大气物理等。　　（3）是近代尖端学科、新技术。如火箭、原子能、自动化等。这是投入人力物力最多，发展最快的技术。新东西也特别多，引入这些结果可以引起气象上的革命性变化。　　（4）其它可以触类旁通的、有启发的学科，如科学史、射电天文、振动理论等等。在补充材料里，顾先生对学科交叉的问题做了进一步说明：（1）对新概念、新方法的引入、结合，气象上一向是最差，国内差，国际上也不妙。气象学是一门比较落后的科学，一方面是难，更主要方面是到底不是直接生产，直接服务国防，终是第二位的事。与天文学来比，气象学与天文学都是古老的科学，而且各国从事天文的人，天文研究上花的钱不会比气象更多，但天文学上新技术、新方法的引进就一向比气象好多了。......天文上早在牛顿，Laplace时代就引了数学上的最新成就，许多数学发展来自天文问题，而气象学到1950年后才在日常研究中用上数值解法，椭圆型偏微分方程等等，相形之下，实在落后多年了。至于国内更差。解放前不用说新技术，老技术也不会，气象仪器只会买不会拆修，也不会检定。气象理论则几乎没有动力学的研究。能引用流体力学方法的也极少。解放后在技术上能会检定、拆修，但高级一些的像微气压计，阴天测风都还没自造自用，更不必说雷达，实验气象学基本空白。理论上赶上了国外，但国外基本上到运用偏微分方程数值积分为止，我们基本上也未突破。所以要有新方法、新工具的引入有特别强调的必要。把气象学上一般的日常工作情况总结一下可以说是： 19世纪的仪器 (水银温度表，水银气压表，甚至风标，已比19世纪还古。好一些的是温度等自记计（钟表装置！），是上世纪的东西，气压自记计1862年，雨量自记1869，湿球温度表测湿度是1880-1890间搞起的)。 20世纪初期的理论 (二阶二维偏微分方程（非混合型）为主是Richmann, Dirichlet,时代的东西，但20世纪的计算数学及技术以及数学分析方面，用了不少。)， 21世纪的问题和要求（例如人工控制天气，又是100％的预报准确率）。矛盾很大。　　以观测来说，不用说别的，光是观测布局就是一大问题。像气象那样所牵涉的是三维场的问题即大气整个空间（离地小于100公里）中的各种物理性质分布，然而观测从来是逐点的，没有面的观测，更没有立体的观测。所以测到的是各个地点的天气，联不起来，漏洞很多。用了雷达及气象卫星后情况大有不同，但是最主要的气流场仍不能测到，雷达则国内还极少，卫星则才开始经常化。（顺便提到，现在美国气象卫星天气观测狠抓我国全境天气情况包括云、温度，并可看出天气系统，实际上在我国西部如西藏青海，美国对这些地方天气已了解得比我们自己更清楚！）。　　但新方法等的引入也不是随便引的，这里也有讲究。气象动力理论方面有个Ertel（注：民主德国前科学院副院长），他从不看天气图，从不参加天气实践，只凭数学物理知识，拿了一个小本子，到散步时有灵感就记下来，搬用数学物理上的一些方法，如推迟势（电动力学上搬来）奇异平流等等。但计算了一大堆，站住脚的很少，经不起考验。因为他主观地认为气象学目前方法已不行，但实际情况、实际问题是什么，不知道，旧的方法对解决实际问题有什么不足，也不知道，引用新方法自然也是主观硬搬，二次大战前日本也有这类学者。这样谈不到解决问题，更谈不到融合。　　...... 　　我所说的引入新方法、新观点、新理论、新技术等等都是为了解决气象本身的问题，发展气象学，有问题、有目的。如果对气象上有什么问题不了解，想解决什么问题不明确，提什么问题也提不出，那末引入新技术、新观点理论等等也会落空。有人用了泛函分析证明的是冷空气总要下沉，这也是常识，不成问题，引用了也改变不了什么面貌，引不引都一样。顾先生关于《大气过程的控制观》一文来历的说明　　我在1949-50年时就对控制论有兴趣，那时翻了一下维纳新出的控制论，那学科建立的过程特别有兴趣。但回国后工作很忙，一直到钱学森的书工程控制论出版才又看控制论。当时感到控制论上所要解决的问题（已有问题要解决！）与数值预报上天气模型的设计问题很相像。在数值预报中一定要把实际天气过程简化，形成一个天气模型或模式，否则天气过于复杂，无法计算。而天气模式的设计一定要用几个简单的天气过程、因子配合使模式所表现的天气与指定天气实践过程的几种重要性质符合。这问题显然与工程控制论中用已给定的组件设计自动控制系统的问题很相像。因此，可以引用。不但如此，推而广之，天气实际过程又何尝不可看成一个自行调整的系统呢？大气环流也罢，天气变化也罢，都不妨看成自动调整的过程或这些过程的结果。因为大气环流过去大都由一个环节解释另一环节，把整个环节互相制约的看法不多。有好多问题包括长期预报中长期过程性质（线性还是非线性等等）谈不清。引用了自动控制的概念后，对大气整个变化可以统一的了解，可以用很简单的方法研究、了解长期天气过程的性质解决了一些问题。并且也对数值预报线性模式的设计也提出了非常简单的办法，效率大大提高了。实际上，这问题实际动手做也是为了解决后一问题。 1958年10月所里用一个线性模式作一个月的长期预报，花了大约相当于100人工作一个月的人力，结果模式设计不当，了。但事前没法知道设计好不好，好不好仍是得实际算出来看。用了控制论的办法后根本不用实际计算出来，只要一个人花上几小时就可估计出来了。如果花上几天还可以了解如何选择参数更好。所以线性长期预报模式的问题基本上解决了。这工作就是大气控制观一文的基本内容。（之后陈雄山接下去又研究了一个时期）。它还是把控制论的观点方法与天气动力学结合了的。如果有意义，也在于此。 1959年去苏联时曾在苏报告。苏联Кибeль院士认为不过用了一下数学上的Laplace变换。这是只见技术不见概念，自动调整理论还不是用Laplace变换？但意义远不在于用一个数学技术。当然，目前大气控制论还很有局限。因为大气过程是三维的，而自动控制中没出现三维场的问题，所以没有现成技术可搬用，进一步就还要自己花力气搞。顾先生又举了关于学科交叉的其他例子：包括丑纪范先生的基于泛函的数值预报方法、射电气象等　　同样，丑纪范同志（中央气象局）研究数值预报过去与我一起搞，引用了泛函数论，数学物理中直接方法等技术，解决了把预报员惯用的着重最近几天天气演变的天气图方法与作为初值问题的一般数值预报方法相结合的问题，也是已有这问题的概念，然后想到了引入泛函方法的，因此是有目的地引入的，而最后则打开一条新道路，可以说丢开了1904年以来数值预报理论的提法，搞出了中国的数值预报方法。这方法如果发表一定会很受注意，但我们还不发表，因为会被他们利用，对他们太有利（我们还没气象专用电子计算机只能用这方法试报，还没有大规模用这方法解决日常问题阶段）。［注：这一工作到1974年才发表］　　再说，射电气象（我们目前在开始的）。射电气象不是标新立异，而确与无线电气象有区别。因为从来的无线电气象（不是雷达气象）顶多用无电来定雷雨位置，此外就不搞什么气象问题。虽说边缘科学，其实并没有形成杂交的新科学。我们的问题是要研究雷雨云中的前后过程，又很难进云去直接观测，就要求新的方法来搞。另一方面雷雨云形成前后本来就有不同天电，干扰无线电通信。从大气物理上来说，这些不同的天电必然反应不同的过程和机制。如果我们测定不同频带的这种雷雨云射电，我们就有可能了解雷雨云的性质、过程、阶段等等，更不用说进一步改进找寻雷雨、侦察定位帮助航空了（航空上很迫切）。推广来说，大气中气象射电源很多，不只雷雨云，研究它们的频谱和变化来了解大气过程（这是气象问题！）可以搞出一个新的方向，在方法上也是新的，这便是射电气象。我想这样无线电与气象也进一步融合了，而且还是气象。这不是装饰而是研究雷雨、雷雨云所必不可少的。周秀骥把大气电学推陈出新方面，有许多例子可说明这类问题。　　引进新概念、新方法与开阔新领域是分不开的。这里面自然也有许多矛盾。自己就有矛盾。转搞一个新东西，不论多快，总有一段摸索时间，一段摸底了解当前情况的时间，总不如搞原来的成果更多。1955转搞数值预报，1959年搞云雾物理，去年开始搞雷雨云射电气象时都是有一段时期简直是十分狼狈的。方向尽管定了，问题不熟，要看的东西一大堆，头绪又没有，主要问题何在说不清，不少同志等着，也有不少年轻同志又显然比自己搞得更快。自己工作自己也见不到成绩。又着急，又费劲。但确义无反顾。好比打仗，目标在占泰山顶。好容易打到了南天门以为到了，结果发现玉皇顶更高，得占玉皇顶。如果不去攻玉皇顶，死守南天门，结果南天门也要丢掉。南天门还得有人守，玉皇顶还要有人去攻。问题就是如此。; 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《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（二）：特殊与一般: 热度 2 jlusysu 2020-9-23 10:59; 《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（二）：特殊与一般顾震潮先生的手稿全文链接是： http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm ［注解：1 顾先生对特殊性与一般性的讨论，前面部分主要是原则性的，而后面部分则是以新中国成立后特别有原创性的科学贡献为例子，由于在这些重大贡献中顾先生本人又是亲历者，所以一方面说出了别人不知道的重要历史细节，同时在总结经验时又特别地贴切。这些例子包括：（1）青藏高原对中国天气的影响；（2）数值天气预报；（3）云滴增长的起伏理论；（3）云滴谱（分布）的第二极大问题；（4）锋面问题。 2. 顾先生在文稿中特别强调从特殊性中找普遍性规律，这是尤为重要的。在这方面他和叶笃正先生都是典范。］ 2、但要搞出东西来，就要抓住中国气象的特殊性，抓住气象实践中发现的特殊性，个别性深入下去，并且提高到原则高度，从中看出普遍意义，也就是抓住特殊性提高到一般性，丰富一般性。我们有我们的特殊问题，我们要解决的问题是中国的问题，或在中国解决问题，或者问题不同，或者角度不同，我们所要解决的问题有它的特殊性，不是国外所遇到的那类问题，也不是他们那样角度所看到的问题。我们创造性地解决这些人家所没有的问题，我们就有特殊的贡献，特殊成就，把这种特殊成就进一步总结提高，就会丰富气象的普遍理论。当然，我们需要把普遍的气象理论用到中国来，从一般到特殊，这十分重要，但要解决得好，就要看清特殊性。而且更重要的，还要从中国天气的特殊，总结出新东西，总结出普遍的东西来。我们过去就抓西藏高原，抓东亚寒潮，抓梅雨。任何气象普遍理论都是由特殊东西出来的，藤田的中尺度天气系统先是日本的，后是美国的，我们有的用了。同样中国的天气中的东西，也可搞出普遍性的，为什么总只有我们用他们的，验证他们的结果，永远跟在人家后面跑得满头大汗，又永远跟不上呢。这样做，跟不上是必然的。抓中国自己的气象问题也决不是什么都抓，而是要抓其中的特殊性。抓特殊性并不意味着片面，偏爱。或者只见树木，不见森林。抓特殊性就是抓具体，抓个别。再普遍的东西也从个别开始。不认识树木，见到森林也不知道是森林。只要分析时注意自己的目的，注意分析方法，即是要把这种个别性弄清楚并提高总结出普遍规律，而不是有此一格、“曾经有过这么一回事”而已，就不会犯错误，就不会抓错，就有普遍意义，有作用。所以，天气要抓个案，不抓个案心中无数，大量资料也无法分析。看云雾资料要看到它的个例。几千个滴谱一平均，什么因素的作用都抵消了，看不清了。它有最概括，最普遍的一面，也有最不实际，最笼统的一面。相反的，有好些情况下云滴出现了平均谱所没有的特点，这是值得注意的。这个特点重复出现，那更重要。不要一概认为观测误差。就是误差也要具体分析，不要用文科的办法，有个资料也不谈误差，谈误差，也没有一个具体的分析，没有个定量估计，我们的天气学至今犯这个毛病，还要提高。误差是有的，但也可以分析的。决不是什么都是死无对证的。这次对证不了，提出来，大家注意，下次再对证。以锋面分析而论，大气平均探空曲线上难得见到锋面，可算是特殊的，但这特殊的探空曲线不平滑却是十分重要的特殊性。谁抹杀了它，许多天气也报不出来了。气候上也有平均锋面位置，但这概念远比个别锋面的锋空泛，锋上特有的垂直环流等等都模糊了。平均锋面位置重要，但它的重要性是由个别的锋面的研究得到了解的。特殊的个别的东西如何看到它的普遍意义？从气象问题来看也很明白，还是抓住它的本质，它的发生发展的条件，它的形成发展的过程，这些过程中矛盾的转化。这些东西是有普遍意义的，而具体现象本身则抓得再紧也不一定有普遍意义。起码从实际情况中先分析发生发展的实际条件，与个别的现象的联系。以云滴谱来说，第二个极大，这第二极大的现象一定要抓住，我们还不能够马上解释它，但是我们可以先研究它出现的条件，出现时的天气，研究第二极大与谱宽，浓度等等的关系，了解这些关系，就进了一步，也就为了寻找理论上更普遍的分析提供了条件。比起只指出有第二极大存在就已经大为提高了一步。总之，要从特点中再回到普遍规律。　　会不会抓错了？一定会有抓错的，过去气象史上是如此，以后也会有这种情形。但是，抓特殊性会找错，分析错。我们发现抓错了，改正了就行了。不是因此不抓它。只抓平均数，只抓一般的，这样是不够的，最后问题更大。人家发现雨滴谱是指数谱，我们也平均一下得个指数谱，人家说盐核海上来，扩散上传，我们也凑这个理论来分析，又会说明什么问题？所以一定要抓中国的特殊气象问题，中国自己的气象现象。在这些现象中又要抓住现象中的特殊性，揭露本质，用来指导一般分析，丰富一般理论，研究才真有成果。关于特殊性与一般性的讨论，顾先生补充了很多具体例子。　　（1）气象学是带有很大地方性的科学，而研究的总首先是本国的天气，地方性明显。过去解放前或解放初开口就说中国天气与美国相像，有的是我国自己情况不了解，要借用美国研究结果，有的是进行理论研究变化，想强调它的一致性。但是实际上没有一个客观天气研究，一个普通的天气结论不是同当地的特殊性联系的。挪威学派1920年前后抓住锋面气旋（锋面上的低气压）提出了锋面学说，建立了挪威学派，因为在挪威那边气旋特别清楚，特别多，发育得完全。那几年西风比较强，容易有锋面气旋。1933/34年也是如此，甚至出现快跑气旋（移动特快）。到1935－36年德国人大研究大型过程，强调东方型。 47-48年Rossby研究阻塞流型，因为在那几年欧洲暖高压很强，阻塞明显，提出的又另是一类天气。再是美国1940年前后大大研究急流，不但当年西风强，并且美洲急流也强（仅次于东亚）。所以这些研究及提出的相应的理论，都是有地域性甚至有当时流行天气的影响的。我们在中国必然也要注意到本地的特殊天气，不能贸然搬用，搬用必然解决不了问题。我国西南的预报员不会搞出锋面学说的气旋理论，因为这类气旋在那边很少。在那边只会搞出西南准静止锋的研究，如1947年张丙辰同志所注意的。搬了挪威学派的锋面气旋模型来也用不上。当然一般的气象原理能结合中国天气实际来用也是好的。可惜解放前不多。天气上尤其少。吕炯的极面（锋面）学说与长江下游之风暴与刘匡南，程纯枢讨论中国高空低槽演变与锋系特征的文章可算是与众不同的（后来叶笃正同志研究西藏高原影响是更出色的更有系统的）。　（2）现在的情况是，这毛病还有，研究危险天气中小尺度系统一味模仿藤田（Fujita，留美日本气象工作者,中小尺度系统研究权威），一味画雷暴高压（次生的，后期的，少预报价值及理论意义），不谈生成机理。研究湍流扩散的，一味崇拜Колмогоров理论，只谈局地各向同性问题（局限性很大，扩散上基本是没能用上），如法炮制，不想在我们这边测一测湍流扩散，其实即使先找一找经验规律再上升，或者根据我们对湍流扩散的要求，从扩散本身下手，另辟我们的途径更好，这是现在正在开展的工作，已具体作了三种可能的途径，或三个阶段的考虑，已讨论而未开始作。但洋迷信还很不少。讲得再远一些。我们的气象业务中日常观测的规范还是洋的，观测报告的电码也是洋的。欧洲人根据欧洲天气，为欧洲天气的预报制订出要观测什么，报告什么，我们至今照抄，岂非怪事。这套观测电码，最后一次大改还是挪威派盛行时的事情，至今已有三十年了。什么报能见度等等，都是为了气团分析，实际上早已不用。当然航空上还要能见度，这是另一回事。作为天气分析方法，我们的天气分析有我们的特点，为何不有计划地准备一下，调研一下，进行一下改革呢？实际上美洲低纬等地已加上24小时气压变化，美国对热带的天气还重新分为几类，拟了新电码，（专用，是科学家提出的），东亚为何没必要？实际上西藏高原上的观测是已自发的改了教条式的雷雨云定义（上部冰晶化）改变了报云的电码！1950年时我国天气分析基本上仍照挪威学派的方法办事，当时针对这问题，大大的用力指出挪威学派的方法的局限性，要按我们天气实际情况来分析，不是硬套几个阶段，几个模式。经过了四、五年挪威派影响算基本上不硬套了。观测则没有经过这一阶段。当时硬抄苏联，而苏联的天气观测及预报分析方法完全抄挪威派的（请了挪威派专家去了几次，前后二、三年）。　（3）以西藏高原影响问题为例，地形对天气有影响大家知道，大地形如落矶山对天气有影响，影响至槽的形成当时也已有理论研究，但是西藏高原如此大的高原该有更大影响，却很少有人注意，叶笃正首先注意了这问题，把大地形影响的问题具体到西藏高原来考虑！指出了我国高空气流的某些特点与此有关，这是与中国具体天气结合了起来。另一方面，1950年联合天气中心成立后不久在中国天气预报实践里就发现中国天气的好些特点，低压在中国陆上很不容易发展（东北除外），上游（西边）也很少深而强的天气系统进来等等，而地面上的具体天气也有着相应的特点（一般变化慢，少，静止锋多，持久），可以联系到西藏高原的影响来了解。这样，可以对了解中国天气形成的规律有帮助。作为总的背景。这是提炼出来的问题，具体的某一个天气系统的发展则还不能研究，因为当时资料远为不够。但西藏高原影响问题看来虽是一般大地形影响原理用到中国来，实际上我们从中国天气各方面来研究了这问题，联系到地面天气，联系到中国整个和各地区的特征，联系中国天气系统发展，联系到气候形成理论，结果问题内容就充实了许多。同时高由禧同志把它扩充，把高原作为冷热源，朱抱真同志又反过来再从动力理论上把大地形影响的理论推广成地形与冷热源对高空平均流场形成理论。这样，问题就从原来的一般原理又回来扩充和充实了原来原理，水平也大大提高一步。可以说在解决中国天气实践过程中及基础上又提高丰富了气象学的一般原理。所以以研究中国天气为中心、西藏高原影响为中心，我们在1957年总结解放后对东亚大气环流的研究写成连载三期的长文（瑞典Tellus杂志发表，应邀去开会时报告用，所务会议通过同意）时国际上都很注意，至今沿用引用［注3］。到去年访问日本时，他们还问起现在进一步作得如何了。可见把气象学一般原理结合中国天气实际，不但可以解决了中国实际天气，又可提高总结，回过来丰富气象学。这是完全应该和可以做到的。　　　　（4）从天气预报实践来说，1950-55年在联合中心作预报，当时的任务在建立天气图方法的预报技术。1955以后我们还要加强它，但我们回到科学院后应该注意更长远一些的问题。当时数值天气预报在国外已在作中间工厂试验。看来比1949年我在国外时的情况更有苗头，这是一个天气预报工作的方向问题。当时我们的预报单位还顾不到，但我们得搞起来。另一方面，数值预报把原先难于验证的天气动力理论结果，通过计算，成为可以验证的。在这里又必然大大的推动天气动力理论发展，它不但加速了天气动力学理论回到天气实践的工作，并且在数值天气预报中又发现许多本来不注意的新问题，例如超长波问题，因此又促进了天气动力学的发展。所以，那时就应该开展数值预报的研究。非但能直接帮助我国天气预报的进一步提高，并且也能促动天气动力学的发展。这目前对它重视还不够。　（5）从中国实际出发也可以用云滴生长的起伏理论作例子。从1959年起我们就在黄山观测云雾。60年起又在南岳再建了一个云雾观测站。我们发现山上云雾笼罩时往往看到云忽浓忽淡起伏很大，风大时尤其明显。不刮风不下雨时不明显。60年秋天专门组织了观测证明云中水滴的确忽多忽少，有起伏，远不是均匀的。到61年我们又观测盐核（形成云滴的基础、核心）发现盐核也是忽浓忽淡，并非均匀的。所有这些现象在外国文献中基本没有人注意。事后查到少量资料也没有人着重指出来它的重要性。而我们认为这些事实很重要。因为，从理论上讲，这牵涉到许多问题，比如说牵涉到盐核来源，云滴生长等等问题。那时我们通过中国人工降水自己的实际，正着重搞暖的云（温度0℃以上云，一般理论不能很好解释暖云中如何能形成雨滴）如何会降雨。但门道不多，理论水平还差，才开始研究。但在61年底看到周秀骥告诉Беляев而由后者径自发表的云滴起伏凝结增长的论文时，（因而）就能认识到这个特殊处理方法的重要性。我们由自己的工作就体会到云中确有起伏。因此我们就用同样方法来处理更为重要的云滴碰并的问题。作了一些研究。此外也作了另一些同类问题（暖云中水滴长大，出现大水滴）的理论研究（李麦村的对流云泡降水，章光锟的平衡谱）。到第三年，1962年我们就进一步观测云中水滴浓度起伏，进一步证明起伏量的大小。也在观测中找出云的起伏与云中水滴大小的关系，可以间接支持起伏生长理论。在这里面问题的提炼是先发现中国云雾的一些特殊现象。认识它的原则意义，又从自己的这实践体会从别的角度即自己的角度来研究中国提出的基本问题，而提出自己的理论，来丰富一般，普遍的规律。　（5）前面所说的云滴分布第二极大问题也是这个意思，人们在实践之前往往不承认特殊性，只见一般性，海洋学家在海底仔细探查之前总以为海底是平的，实际探查后才发现海底起伏比陆上还大得多。又如，以为湾流（gulf stream）是一股均匀的海流，仔细调查后才发现还有分支，还有蜿蜒曲折，中间一股流速又极快，都比想象的差别性大得多。天气上本以为高空是一样的西风，实践后才发现有风急流，又细又强。所以对我们来说，问题就在中国天气实际中发现特点，发现差异，并再提高认识。（ 6）我们已经谈到特殊性与一般性的问题。以锋面为例，锋面既然没有很经常的出现，以致大气温度向上变化的平均情况来说，往往一些影子也没有，又有什么重要性呢？这里就要有理论的指导。锋面这个个别性重要，因为它是冷暖两空气之间的很清楚的界限、接口。在别的地方冷暖气的界限没有如此清楚。换句话说，矛盾没有如此集中、尖锐。锋面上冷暖空气的对比明显，产生了一个重大的后果即冷空气与暖空气在锋上往往是不平衡的，冷的要下沉，暖的要上浮。这样，冷暖空气就要重新排列而释放位能，因而大大增加大气的动能，天气就大为变化。所以在理论上是十分重要的，大气运动靠它维持。没有这理论上的认识，又没敢承认特殊性，这现象就要被放过。事实上，英国著名气象学家Shaw就轻轻放过了它。(预报员们到现在还放过不少重要现象！) 　　我在1957年研究锋面时情况也类似。锋面是冷暖气的界面，冷是冷，暖是暖，因此40年来一直认为锋面是一个物质面，即永远由同一批质点组成，不会改变，不然不成其为冷暖空气的界面了。人们承认冷暖空气会互相变化，但在锋面上就不承认它们的变化。其论点主要由所谓的剖面图上的保守量来证明，即用南北方向上（或其它方向），从上到下给大气切开来，看看它的冷暖空气分布，温度构造。而用的是所谓相当位置温度，它是一个保守量，尽管发生凝结，发生上下运动，这个量保持不变，可用来识别冷暖空气。这已成为日常锋面分析方法的核心。实际上，这种图不能搞清锋的演变。因为锋面每天在移动，同一地理位置上的剖面中，即使保守量分布类似也不能说明锋面的全面演变。为了了解锋面的数值预报处理方法，我与数值预报小组同志分析了这种保守量沿锋面的水平方向分布，看它究竟是否均匀，是否每天有变化，变化又有多大。研究是中国寒潮南下时的冷锋（冷空气推向暖空气的前锋）。结果发现锋面上不但这保守量不是同一数值，空间分布并不均匀，并且时间上也很快变化。由此具体了解到，锋面上的保守量其实天天在变，可见锋面不是物质面，锋面是不断发展的，是不断产生加强，又不断消灭、削弱的。这与过去的锋面概念十分不同，（过去是某地生锋，然后不变地移动，到末了忽然锋消）。这也表明冷空气暖空气即使在锋面上也是不断在转化的，不是互不来往的。暖空气会变成冷空气，冷空气也会变成暖空气。所以锋面也不可能是物质面。这问题中分析的是几个例子，但从理论上看这问题十分有意思，所以经过仔细分析，现象可靠，从理论识别，这是关键性的。这个锋面研究，国内外天气动力工作者不大提到，我自己则认为还是一个重要问题。要强调的还是理论上的认识，看出它的重要性。而这一点，又要认识锋面作为物质面的重要性何在，即原来的锋面本质上重要性是什么，否则管你什么物质面不物质面，稀里胡涂一笔勾过去（画天气图）什么也没有问题，结果什么问题也看不出来。特殊性固然看不出来，一般性其实也不了解。预报员天天接触具体天气，特殊的天气，但苦于搞不出好办法，主要原因还是不会总结好。而这又与理论修养不够有关，所以我是主张预报员是应该好好学学动力气象拿来结合天气问题，拿来用的（作为武器）。但过去据说一看动力气象就归之为脱离实际，大家不敢看，现在好一些，也还不够。天气动力学理论脱离实际好办，结合就是了，没有天气动力学理论或者把它丢掉，那才是更大的错误。以学毛选为例，只有批评学毛选不联系实际，那有因而丢掉毛选的事呢。当然业务繁重有它自己具体事情和做法。　　所以说提炼问题还得有理论水平。首先是大量天气实践中了解重要的问题：对象是什么，然后分析典型的例子（已有普查基础），分析典型例子中的典型过程，找出关键，认识关键，还得有理论原则的指导。当然这原则是大原则（锋面是否物质面很重要），在这指导下搞出新的原则（锋面不是物质面），不是证明证明老规律。在锋面分析中不是证明锋面是物质面。在西藏高原影响问题则是首先了解中国天气的许多特点，也了解大地形一般对高空环流有影响（指导），说明的不只西藏高原对中国高空环流有影响而还对地面的许多中国天气特征、气候特征有重大影响，这就成中国天气上的一个新的原则了。［注3］顾先生所说应邀参加的会议是1957年6月3-7日在斯德哥尔摩大学召开的数值天气预报会议。在会议的第二天（6月4日）晚上专门为顾先生开了一个分会，由顾先生介绍新中国气象学发展中的成就，其中包括应邀发表在当年和第二年的Tellus上的《东亚大气环流》三篇文章的内容，引起了参加会议者的赞叹。当时参加会议的有Rossby、Charney、Lorenz、Obukhov、Bolin、Smagorinsky、Doos等人。; 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《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（一）：要快，不必求全！: jlusysu 2020-9-22 15:02; 《顾震潮谈科学研究》中的科学思想（一）：要快，不必求全！顾震潮先生的手稿全文链接是： http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm 全文比较长，这里把我认为文章中最精彩的部分摘出来，以飨读者。 1、研究工作是革命工作，是战斗，它也要求多、快、好、省，尤其要求快，要求及时地，尽快地总结出东西来。没有成果，可总结阶段结果。没有完全成熟的，先搞出部分成熟的。没有系统全面的，先搞出个别的，片断的。千万不能一做几年，杳无音信，积累很多，就是不分析，不整理，不总结，不拿出来。名为郑重，其实要误事。 1951年寒潮、低槽分析的一些最粗浅的工作总结出来，也有普遍指导意义，精工细作一些，拖到1956年再与大家见面，即使质量加倍的好，就丧失了五年最关键那几年的时间，那几年就用不上，得失相比，远不合算，最要紧是现在，是当前。未来重要，但未来要靠抓当前求实现。不抓当前也没有未来。兵贵神速一点也不错。许多问题国外也都看到，就看谁先解决，谁先搞出来用上。所以，首先要让尽多的东西在这历史时期阶段起个作用，即使以后必然在发展中更要向前发展，甚至会淘汰、会废弃（必然的，特别对研究工作）也能起个历史作用，发挥了原来可能发挥的作用。藏之名山，传之后人不是我们的作风，爱惜羽毛，唯恐自己拿出的东西不完美，坏了名，也是不对的。何况有许多问题，重要的在主要的论点，主要方法上，至于论据多加一些，修改得更漂亮一些，次要问题上再补充一些，当然更好，但时不再来，我们不能拖，要当机立断，主要问题主要方法上想清楚了，就应该雷厉风行，立竿见影，马上动手搞出成品来。最精彩的新概念、新方法、新理论，在它们刚发表时也必然不够十分成熟，十分完美的，（何况最错误的结果也能起反面教员的结果，只要这结果确是认真思索的结果，例如物理上的以太学说就是如此）。决不能等资料完全，论点完美。行星波理论发表时只有地面图，没有高空图验证，气旋锋面学说出来时没有理论基础，没有理论解释，也没有见到三维的锋面，只有一条地面不连续线，又在地形起伏十分复杂的挪威，地形影响严重，以我们许多人来看，是不是锋还难说，还得郑重。然而, 这些工作都是经典性的，因为在主要方面是对的。它们为气象学注入新血液，新生命。以后再细、再完全、再高级的理论也只是它的发挥、补充，价值远不及它们。可见不必怕幼稚，只怕内容是老生常谈，人云亦云，没有新内容、新东西，没有提出反对什么，主张什么，没有学术上的战斗性、革命性。不要想求全，全与不全也是相对的，任何研究都不会绝对的全，爱因斯坦搞了狭义相对论又发现不全，再搞广义的。全也不必都由我搞全，搞了出来还可以继续搞全，如果有人把它搞全了，那更快，也就更好。往往求全压着不拿出来，最后不全的部分也失掉了价值，过了时。快的问题。快慢本身也是相对的。快也只是比较快，不可能快到底。气象上我们国内即使在解放后，有许多工作实在还是太慢的，气候学就是如此，闹来闹去（1955-1958）最后拆掉摊子以为意义不大，出不了东西。其实东西完全可以出，只是不够革命化，讲得多，干得少，清谈误国，最后实际上是解散。到1964年要搞湍流扩散（与近地面气候、物理有关）仍又另起炉灶。云雾物理呢，到1962-63年已有人在叫，老的拆了摊，新的没建立指云物理没建立。幸而我们有三本成果总结在1963年印出，用事实来表明不是没有建立，而是建立起来了。这是背景。再说求全问题，有的是求全，有的是繁琐。以气象上气团分类来说，气象上认识空气在几百公里内往往性质相似（冷暖，干湿，稳定性……）认识了气团，很好。认识气团对预报有帮助，但不能把预报只靠气团分类来解决。气团只是谈空气静止性质，不谈运动。因此不能根本解决预报问题。然而1935-1950这15年间中外学者迷信于气团，研究了又研究，希望把天气繋于气团。但实际上同一气团中天气又会有不同，为了企图解决这问题，于是把分类再划细，搞出了许许多多气团，用也没法用，也不灵，解释不了天气。看来研究愈来愈热闹，愈全面，愈详细，其实走上了岔路，想靠气团的分类学解决天气发生发展问题，再全也白费，只能是繁琐。　　 1960年以后，气象局抓天气分型，是好的，过去作得不够，还可发挥，也发挥了作用。但后来竟搞到只此一道，罢斥百家，指望靠天气环流分型来解决天气形势预报问题，用了与美国Krick等三、四十年代乃至19世纪Abercrouby相类似的方法。而分类不得不愈来愈繁琐，细无可细，烦无可烦。终于预报员也怀疑了。这也可以说是一个例子。毛病在于想用低级的方法解决高级的问题（不同质的问题），结果没抓住本质，不能不靠分类学，形态学。（现略有改进）另一方面，研究譬如吃东西，一个没有东西吃，有一条不大的鱼，也得连头带尾吃掉，啃鱼头也干。如果菜很好，就只能挑更好的吃，不然吃不了。更不会抓了一块鸡肋、鸡头、鸡脚爪啃了又啃，要吃全了才算。打仗还不是一样。解放军追击敌人有时就不求全，过长江后追敌人，沿途好多零星部队当时就顾不到打。气象上也是如此歼灭有生力量为主，即把问题先打开局面，搞出一个方向来，主要问题解决了即可，还有许多工作可以别人接下去搞，或者以后慢慢搞。叶先生和我的洋老师Rossby看来懂得这一点。他先搞天气分析，搞湍流，搞气团分析，搞西风波，搞急流的形成和崩溃，最后搞大气化学。以气团分析为例，他用了海洋学上的水团分析方法搞气团分析，但当别人发展到繁琐地以分类解决天气发展弄得分类本身也分不下去的时候，他早不搞了。而搞西风波时，他首先用地面图来说明了高空西风波的存在又以极简单的数学证明形成这种波的原因，结果，开阔了气象学的一个新的阶段之后，一系列的问题引了出来，已吸引了一大批人来全面开展工作。但这时候他转到大气化学，开阔了大气化学与大气环流相结合的一个新方向。这就是一个好例子。多少人在数学上，天气分析上，搞西风波等等都比他好，但他们从来不敢开创，搞不出新方向来，如美国Haurwitz, Pettersson 人，即使深入了一步，结果贡献仍远不如Rossby，这是近代气象学上公认的，但虽然不求全，每一种工作还是完全的，站得住。不是粗制滥造的。尽可能的作得正确。当然，科学上也有这种事例，结论基本上是对的，以后深入之后机制与过去了解不同，或者原来证明的方法以后用别的方法才正确地证明了它，这也是有的。而像苏联Кибeль院士在气象上搞了许多理论，会算肯干，想办法，作了很多工作，甚至自己作了很重要的事（天气发展的第一近似第二近似计算）比美国Charney还要早。终于天气实践没有，结果这工作仍没起应有的革命性作用。可以说是有三严而无三敢的典型，流于繁琐。最后到Charney的工作发表后，还是照Charney的道路走。这就说不到多快好省。－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－以上文字文风明快，批评直接了当，举例精当，非常发人深省。为非大气科学专业的朋友做一些说明：（1）Rossby是顾震潮、叶笃正、谢义炳的老师，二十世纪大气科学最重要的领袖人物，无论从成就还是在个人魅力方面，都非常突出。他的研究风格是善于抓住问题的本质，用最简单的数学形式，揭示最深刻的物理本质，比如以后以他名字命名的罗斯贝波。有一个著名的说法，叫做“罗斯贝极限”（Rossby Limit），说的是罗斯贝每十年就要换一个工作的地方，每十年一定要换一个新的研究领域，绝不固守在已有成就的功劳簿上。这一特质也表现在他很多学生，包括叶笃正和顾震潮身上，使得上一世纪中期以来大气科学的发展显示出特别强劲的开拓性；（2） Кибeль （基别尔）是苏联著名气象学家和流体力学家，准地转理论最早的提出者。新中国培养的第一代大气科学家有不少是他（和他的妻子布里诺娃）的学生，比如最高科技奖获得者曾庆存院士，著名中小尺度气象学家周晓平研究员，上海台风所的朱永褆研究员等；（3）Haurwitz是在纽约大学（NYU）的理论大气动力学家，研究风格比较偏于数学，从对学科的影响上看，不能和罗斯贝相比。; 个人分类: 旧文新读|2936 次阅读|0 个评论

叶笃正: 怀念好友顾震潮同志: jlusysu 2020-5-8 12:34; ［注：2020年是顾震潮先生诞辰一百周年。这是2005年顾先生诞辰85周年时叶先生的回忆文章，发表在《开拓奉献科技楷模－纪念著名大气科学家顾震潮》一书中。顾先生比叶先生小四岁，两人有共同的老师，新中国成立以后一起工作27年，直到1976年顾先生英年早逝。叶顾两位先生都是新中国成立后在赵九章先生领导下我国现代大气科学发展的主将。因此叶先生对顾先生的回顾是最为全面、贴切的。另外，书中还提到，叶先生总结说，“顾震潮是我国20世纪50年代到70年代大气科学中最聪明、最活跃的人”。感谢研究生李志翔帮助录入］怀念好友顾震潮同志叶笃正 20 世纪40年代，顾震潮和我先后师从中国地球物理学界的一代宗师赵九章先生，后来他留学瑞典而我留学美国时又都是国际气象大师罗斯贝(Rossby) 教授的学生。我们早就彼此知道对方而且经常通信，但我们当时从未见过面。顾震潮本来打算由瑞典转到美国，但1949年国内时局变化，他由于爱国心切急于参加建设，就在1950年初直接回国了。我们又失之交臂。几个月后我从美国回国，那时我们才第一次见面，共同感觉是相见恨晚，以后就在一起共同工作了27年。顾震潮回国时，正值中国大规模气象事业的发展时期，最重要的事就是尽快建立全国的天气预报业务。他被任命为中国科学院地球物理研究所和军委气象局合办的联合天气分析预报中心主任。现在的中国气象局中央气象台就是从这个中心发展起来的。当时，在他和我国著名气象学家陶诗言同志等副主任的领导下，开始了全国天气预报的业务工作。当时最缺乏的就是气象人才，联合中心所举办的全国天气预报员训练班，为各省（市、自治区）培养了大批天气预报骨干。今天我国天气气候预报业务发展得如此壮大，顾震潮作为主要奠基人之一的特殊贡献是功不可没的。 20 世纪50年代，我和顾震潮被赵九章所长同时任命为中国科学院地球物理研究所气象研究室主任。当时并没有分谁是正副主任，我的名字常在前面，但是我们都不在意，而是团结得特别好。我觉得我们俩在发展我国气象事业上有共同的认识：都坚持基础科研要走在国际前沿；都把国家实际需要放在第一位；都在科研发展战略上重视前瞻性和开创性；都把培养人才放在重要地位。我们把上述四点看成是四个法宝。我们的团结加上全室同志的共同努力，使得当时小小的研究室发展到今日整个大气物理研究所。其科研领域也已经从当初只研究天气气候扩展到几乎可以说是大气科学无所不包的所有领域。当年，叶、顾、陶、杨(叶笃正、顾震潮、陶诗言、杨鉴初)被称为地球物理研究所气象研究室的“四大金刚”。人们说我们四人对研究室的发展都做出了不同的贡献。我们性格各异，专业方向不同。在赵九章恩师的指导与安排下，要我集中于大气动力学的研究；顾震潮兴趣广泛，而具有开创性，被赵先生派往各专业去打头阵，开拓新的领域。陶诗言擅长天气学，杨鉴初精于长期天气预报，因而被安排做发展气象业务预报的基础研究工作。我们四个人各自发挥专长，各得其所。大家相互支持，团结一致，把当时的气象研究室建立成一个优秀的研究集体，在科学研究上做出了世界领先的成果。这其中顾震潮同志起了关键的作用。顾震潮数理功底扎实，对大气物理学各分支学科有深透的认识，加上他天性聪慧，对新事物十分敏感，并能深入思考，加上他对人民的忠诚，形成了他敢于创新、敢于开拓的人格魅力。有几件事能说明他的这种特性：（一）世界上第一篇数值天气预报的论文发表于1950年，顾震潮看到后立即感到这是一个新的重要学科方向，认为我国也应立即开展做数值天气预报工作，但当时我国还没有电子计算机。正在大家感到困难的时候，顾震潮已带领一批科学院和气象局的年轻人开始研究工作并动手干了起来。他很快地收集许多文献汇编成册，每周亲自组织一次读书报告，对学生们点出数值天气预报的重要关键问题，在没有电子计算机的条件下进行手算图解法试验，把有关科学问题的研究写成一批优秀的论文。由于有深厚的学科储备，1958年我国第一台电子计算机问世后，顾震潮领导的这个组便很快地开展了我国的数值天气预报工作。由于他在联合天气分析预报中心工作的基础，一开始就采用了与气象局合作的形式，因此我国数值天气預报的业务工作很快就在气象局建立起来了。今天他所开创的我国数值天气预报事业已发展为当今气象台最主要的、不可缺少的工具，天气预报从经验方法到物理数学方法，有了巨大的变化，精确度正在一步步地提高。看到这个情况，我也很高兴，使我更加怀念他的丰功伟绩。（二）20世纪50年代在我国吉林人工增雨试验成功的鼓舞下，赵九章所长提出科学院的科学家们也应配合此项工作做出贡献。顾震潮当即决定把数值天气预报研究交给了年轻人，自己跑到了开展人工增雨工作的最前线。他从打土炮、飞机播撒干冰到设计仪器并亲自观测。还领导了黄山、衡山等云雾物理观测站等基地设施的建设。由于人工增雨的理论基础较差，作为一个科学家，他感到这是他的责任，于是他带领一批青年人埋头苦干开展了人工增雨的基础理论研究，从而奠定了我国云物理学以及大气科学的基础，今天这两门分支学科成为大气物理所的两个基础雄厚的研究室，并为全国人工增雨及大气物理学发展做出了不可磨灭的贡献。（三）顾震潮思想活跃，从不墨守陈规，加上他的勤奋，形成了他不断扩大研究领域、不断提出新学术思想的深邃能力。他的《大气过程的控制观》一文受到广泛赞誉。这篇文章是把控制论观点用于大气科学研究的开山之作。可惜他英年早逝，未能继续研究下去。但值得欣慰的是，我国已有一批年轻科学家正在把他开创的此项工作发扬光大。用科学的态度来探索世界，是他一辈子生活的精髓。当他知道自己的生命快要结束时，他并不伤感。而是在临终前，从容和坦然地摸着他脖子上的脉搏，想知道生命结束的过程，他的最后一句话是“不跳了”(指心脏)。我并不知道当时他是怎么想的，但根据我的了解，他对科学执着追求，我知道他是会这样做的，这就是我的好友顾震潮。顾震潮所取得的成就是巨大的。他是一个永不停步的探索者，是一个不断前进的科学家。今天，我们纪念顾震潮同志，就是要把国家需要放在第一位，就是要瞄准国际科学的前沿，不断探索，不断创新，使我国大气科学的国际地位不断提高，以告慰顾震潮同志在天之灵。（叶笃正口述，周家斌和周晓平整理）; 个人分类: 历史钩沉|3961 次阅读|0 个评论

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