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大气科学家丑纪范:想学原子能却与气象结缘

媒体:中国气象报  作者:内详
专业号:首湘缘资讯 2017/3/30 14:27:24

人物简介:

丑纪范:男,出生于1934年7月,湖南长沙人。著名气象学家,博士生导师,享受政府特殊津贴专家。1934年7月出生,1956 年毕业于北京大学,曾任兰州大学大气科学系主任、北京气象学院院长、熵与交叉科学研究会理事长。长期从事数值天气预报、数值模拟以及气候动力学研究和教学,是我国现代长期数值天气预报和非线性大气动力学的创建人之一。1993年当选为中国科学院院士。

人物故事:

大气科学家丑纪范:想学原子能却与气象结缘

丑纪范,中国科学院院士,我国著名的大气科学家,兰州大学教授、博士生导师,中国气象局培训中心教授。1934年7月出生,湖南长沙人。几十年来一直从事数值天气预报、数值模拟以及气候动力学研究和教学,重点研究长期数值天气预报的基础理论和方法以及有关的大气和海洋动力学,特别是非线性动力学问题。他早期将泛函数分析引入数值天气预报问题,提出了“广义解”的概念,设计了一种使用多时刻资料的短期数值预报模式;在长期数值预报理论研究中,证明了大气温压场演变与下垫面热状况的等价性,为解决长期数值预报的初值问题奠定了理论基础,进而建立了一个动力统计的季节预报模式;他还在强迫耗散的非线性大气动力学研究中获得了一系列富于创新的成果,有许多工作是开创性的。

无心插柳与雅罗结师徒情

2004年1月1日,担任世界气象组织(WMO)副秘书长8年的法国气象专家M•雅罗(I.E Micbel Jarraud),在瑞士日内瓦就任WMO第十四任秘书长。

M•雅罗早年研习的是数学,却在气象领域大放异彩,尤其是在数值天气预报方面。他曾坦言自己的成功是一个中国学者所赐,是他引导自己走上了数值天气预报这条路。这位中国学者名叫丑纪范。

一个在欧洲,一个在中国,远隔千山万水,这段奇特的“师徒情缘”是怎么结下的?丑先生向记者讲述自己“无心插柳”的由来:

1974年,M•雅罗在巴黎攻读数学研究生学位。一次,他在图书馆偶然看到《中国科学》杂志第6期上丑先生的一篇论文《天气数值预报中使用过去资料的问题》,立即产生浓厚兴趣。他把论文给自己的导师看,导师认为,学习应用数学,可以寻找一门学科,并建议他好好研究气象。

从此,M•雅罗选修了许多气象课程,久而久之,数值天气预报成为他一生奋斗、研究的目标。1976年,M•雅罗以优异的成绩毕业。在毕业论文《历史数据在数值预报中的应用》的前言中,他写道:在此,我们谨向中国学者丑纪范致以敬意,他的理论为我们的研究奠定了理论基础。

从看到那篇改变自己人生轨迹的论文的那一刻起,M•雅罗就有一个梦想:有机会一定要到中国去,拜访丑先生,亲自和他谈谈数值天气预报问题。这个梦想在26年后总算变成了现实。

2000年10月23日,WMO气象与环境仪器及观测方法技术研讨会在北京召开。M•雅罗终于踏上了中国的土地,当他主持完会议,立即请求中国气象局安排时间去拜会自己心目中的导师----丑先生。

回到WMO,M•雅罗把自己珍藏了二十多年的研究生毕业论文手稿复印一份,寄给了丑先生。

想学原子能却与气象结缘

丑先生是国际上大气科学界著名的专攻理论研究、使大气科学和近代数学研究沟通并得到数学界重视的学者之一。他对数值天气预报的基础理论和方法及其有关的大气和海洋动力学作了系统的、创造性的研究。

然而,由于小时候的苦难经历,丑先生最初的理想并不是当一名气象学家,而是当一名原子能专家。

丑先生童年时正值抗日战争,父亲早年毕业于湖南大学电机工程系,在上海英租界美商中国电气公司工作,母亲受过良好的师范教育。7岁那年,太平洋战争爆发,日本人接管了英租界,不替日本人做事的念头使父亲带领全家离沪返湘。返湘后,相继在长沙、衡阳、祁阳、零陵、桂阳、汝城等地“逃难”。

兵慌马乱的岁月、颠簸流离的生活使丑先生完全与小学无缘。然而,母亲并没因时局的动荡放松对他的教育,规定的作业要按时完成,书要背诵。由于母亲接受的是旧式的教育,她教给他的是古文诗词及儒家经典。母亲的言传身教不仅使他打下了深厚的语文功底,而且让重名节、讲仁义等儒家的伦理道德深深植入了他早熟的心灵,影响了他后来的处世为人。

丑先生将他受母亲影响的做人之道,戏说为“四不一没有”:不求闻达,不趋炎弃寒,不以已长格物,不苛求于人,没有和谁有过“关系问题”。不仅没有“关系问题”,他还说:“和我接触的气象界的专家,我都深感到他们对我的关心、支持和帮助,心中充满感激之情。”在人际关系上,他的心态很好。

1946年,丑先生12岁时,光复后的长沙小学各年级同时招生。丑先生在“院士自述”中这样回忆:“我的情况是语文超出了要求的水平,而算术则几乎没学过。怎么办?我报了上四年级,母亲听说邻居的孩子比我小一岁报了五年级就哭了,我便跑去改报了毕业班。”这意味着要在半年时间内,丑先生必须完成小学算术的全部课程。当然,老师不会为一个孩子从头教起,只能靠自学。

由于语文成绩好,丑先生把全部精力用在算术上,埋头学习,夜以继日,在半年时间里实现了从班上最差到班上最好的蜕变。这段特殊的经历,不仅使丑先生喜欢上数学这门深奥的学科,而且还培养了他的自学能力,这在他后来的学习、研究中受益匪浅。

日本投降,美国在广岛、长崎投下原子弹。丑先生深刻体会到贫穷只会挨打、国弱任人欺凌的道理,萌生了搞原子能的心愿。于是,在1952年,他报考了北京大学物理系。虽然被北大物理系录取,但丑先生的愿望并未实现,他被分到气象专业。

幸遇名师开创研究新天地

丑先生说,在自己的求学、研究过程中,有幸遇见了两位名师----谢义炳和顾震潮先生。正是在两位先生的指导、影响下,丑先生虽然没有成为一名原子能专家,但他在大气科学领域里开辟了一块属于自己的天地。

“入学后分配到物理系的气象专业,我思想上确实产生过很大的波动。我之所以没有闹专业情绪影响学习,谢义炳先生的启示、教诲起了很大的作用。”

“谢义炳的科研工作主要特点是目的非常明确,他不盲从外国,不赶时髦,而首先服从于我国的实际需要。另外,其主要成果相当一部分是和他的学生们一起完成的,既出了成果,又培养了人才。”

如果说谢先生的研究思想和方法在丑先生身上打上了深深的烙印,使丑先生在以后的教学、研究中基本上是沿着谢先生的足迹在前进的话,顾先生却引导丑先生走上了数值天气预报这条道路。

1956年,顾先生向时任中国气象局局长涂长望建议走数值天气预报方向,数值天气预报在当时还处于起步阶段,在中国是一个超前的课题。顾先生说,我国一定会有电子计算机,有了就能开展数值天气预报,现在得未雨绸缪进行人才储备。如果等电子计算机有了才进行人才培养,那就晚了,和别人的差距更大了。

涂长望采纳了顾先生的建议,叫顾先生组成一个小组,成员有丑先生、纪立人等。

“毕业后到中央气象科学研究所工作,组织上安排顾先生指导我,顾先生精心安排并联系好让我去计算所进修课程,举办研讨班,亲自给我指定阅读的文献,启示答疑。”

顾先生认为,数值天气预报有一个根本性的缺陷,只用一个初值,大量的历史资料没有用。丑先生在顾先生的指导下,下了很大功夫专门研究并思考此缺陷如何克服。

1962年底,丑先生完成了那篇《天气数值预报中使用过去资料的问题》的论文。他把论文寄给顾先生,想在《气象科学》上发表。

1963年春节,顾先生给丑先生回信:“大年三十、初一、初二,我一直在读你的论文,在数值天气预报中,你把历史资料考虑进去,好的很。”顾先生还向局党组建议,把此论文列为保密材料,等到我们做出一定成果后再发表。

从1963年开始,丑先生、杜行远等人开始进行试验,但由于特定的历史原因,试验时断时续,进行不到一年时间。

1974年,远在兰州大学的丑先生收到了病重住院的顾先生的来信:“我很后悔,早知如此,62年的论文应该在《气象学报》上发表,现在,《中国科学》杂志复刊了,你把论文寄给他们吧。”

《天气数值预报中使用过去资料的问题》1974年在《中国科学》第6期上发表。

对于自己在数值天气预报方面的成就,丑先生谦虚地说:“爱因斯坦说:‘提出一个问题往往比解决一个问题更为重要,因为解决一个问题也许是一个数学上或实验上的技巧,而提出新的问题、新的可能性,从新的角度看旧问题,却需要创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。’”我只不过用了一个数学技巧解决顾先生提出的问题。

因祸得福道不尽兰大情结

一位兰州大学校友在《兰大,可以孤独不可以堕落》一文中写到:我89年进校时,亲眼看到当时已是博士生导师的丑纪范先生自己扛着一袋米回家。

当记者说起此事时,丑先生立即反驳道:“家里的事当然得自己干,这么多年来,兰大对我非常好,我到兰大是因祸得福。”

气象局的老同志都知道丑先生在“文革”中的境遇和因缘。1969年,他被下放到江西赤湖的“五七干校”。在干校劳动3年后,于1972年被发配“沧州”----去了兰大。

“可是,在兰大,我却受到了校、系领导的特殊照顾和格外重视。举两个生活方面的例子,一个是住房问题。1972年,兰大教职工的住房非常紧张,一般的有一间房就不错了,我一去就给了两间房。因没有厨房,我们地理系的高生淮主任找了一个板车,亲自找砖来砌,满头大汗,我好感动。另一个是液化气,刚开始,在兰大,只有小部分的人有资格烧气。我是惟一一个被‘破格’享受此待遇的。”

“刚到兰大的时候,说实话,多少有点消沉。当时觉得做学问没有什么搞头,我把自己的书籍当作破烂卖了。但没过多久,我家来了一位不速之客----数学系的郭秉荣老师。郭秉荣说,崔乃夫(时任兰大教务长,后任民政部部长)要他来找我,建议他的研究小组和我合作开展数值天气预报的研究。就这样,我又重新开始了科研工作。1978年,开始招硕士生,1986年,开始招博士生。”

“从子女教育上来说,来兰大也是因祸得福。我指导的兰大研究生很有上进心,比较勤奋,智商、情商都不错。我的孩子们和他们相处,得到他们的关心照顾而成长起来,蓬生麻中,不扶而直。”

春泥护花喜见桃李满天下

作为科学家,丑先生推动了我国数值天气预报的发展,但更为重要的是,在他的言传身教下,一大批气象人才脱颖而出。他说:“为国家民族计,自己不大可能去破世界纪录,但当个好教练,帮助年轻人迅速成长、为国争光是可能的。青出于蓝而胜于蓝,我们的事业才有希望。”

科学的道路不是大街上的人行道,它完全是在田野中前进,有时穿过泥泞,有时横渡沼泽,有时行径丛林,如果不把握好方向,就会偏离正确的航道。无论是兰大还是其他学校气象专业的学生们,往往以投身“丑门”为荣。因为在他们看来,丑先生的哲学思维和作学问的方法将是一笔终身受用的宝贵财富,会让他们在科学的征途中越走越顺。

丑先生多次对学生讲,作学问如同作画,工笔重彩固然很精彩,但泼墨写意更见功夫,能够两三笔勾勒使人物神情跃然纸上才是真正的艺术家,对一个具体的问题,丑先生反对一开始眉毛、胡子一把抓,不分主次,只求“形似”的做法,倡导在最大简化的前提下,揭示问题的主要机制,追求“神似”,再从简单到复杂建立起更完善的数学模型。

丑先生要求学生有上进心、进取心,要勤奋,有合作精神,他提倡思想自由,主张独辟蹊径、不断创新。“我不像陈景润那样自己一人埋头做研究,我大多数研究成果是与学生们合作完成的,凝聚着学生们的心血和智慧。这样既出了成果,又培养了人才。”

丑先生的学生没有辜负他的期望,许多活跃在科研、教学第一线,成为学科带头人,有的成为博士生、硕士生导师。1991年国家表彰的有突出贡献的博士和硕士,其中就有他的学生黄建平和王锦贵,1999年评选全国首届百篇优秀博士论文,他的学生李建平榜上有名。

丑先生非常喜欢教书育人的工作。“庾信文章老更成,暮年诗赋动江关。落红不是无情物,化做春泥更护花。”他常借用这两句古诗来自勉。

作为中科院院士,丑先生并没有被声名所累,深知自己知识面很窄,常告诫自己:专长以外的话少说。他对记者说:“周光召先生说过‘院士院士,在院里是院士,出了院什么也不是’。这虽然有些调侃,却道出了平凡的真理。现在,社会上很多人认为院士什么都知道,其实院士不过是在一个越来越窄的领域里了解的越来越多的人。”

由于选择了自然科学这条路,丑先生舍弃了一些爱好。比如,他从小就喜欢看文学作品,上大学期间,怕占用学习时间,就采取故意躲避的办法,不去图书馆看书,就呆在宿舍或教室里做功课。所以,丑先生一直想等到“白了少年头”之后过上“石畔自消无事福,花间补读未完书”的生活。

可是,步入古稀之年满头银发了,丑先生那简单的梦想还不能实现。现在,他不仅还带博士和硕士研究生,继续为我国大气科学的发展和人才培养辛勤耕耘,而且还赴宁夏、湖南、江西等地作报告、讲学。

对于自己所走过的路,丑先生赋诗云:“少壮寻常知努力,人民培养得功成。妻贤子孝乃神佑,友爱师恩深蕴情。五鼓炼勤筋未老,十年磨剑赠来人。沧桑历尽身尤健,四化征途一小兵。”

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