曾庆存，天气预报背后的“最强大脑”

2021年春节前夕，在北京海淀一处简朴的住宅里，两位老人的手紧紧握在一起：一位是梁启超的侄女、年逾九旬的老共产党员梁思萃，另一位是国家最高科学技术奖得主、86岁的大气学家曾庆存。他们阔别近40多年了。那天，曾庆存专程登门，拜谢在转折关头推动了他科研事业的“恩人”。

“梁老妈妈！思萃同志！”这是见面时曾庆存说的第一句话。这声称呼仿佛一部穿越近半个世纪的中国科学家成长史，也勾连了几代名士为国惜才的跌宕故事。

重逢仅3个月后，梁思萃因病辞世。曾庆存一生谦虚低调，不太多谈个人，却破例见记者。他想让那段恩情，以及前辈的襟怀被世人铭记，也想让中国大气科学的求索、不易与创新为后人熟知。

“曾景润”被破格提拔

温室栽培二十年，雄心初立志驱前。

男儿若个真英俊，攀上珠峰踏北边。

——曾庆存《自励》（1961年）

1978年，已过不惑之年的曾庆存还是中科院的一名助理研究员，一天接到通知：破格提升，任研究员。他由此成为改革开放后享受国家津贴的第一批知识分子。

“破格提升”在当时极其罕见。在业务评级上迈过门槛后，曾庆存得以在更大平台上做事，接着评上“文革”后第一批全国劳动模范，很快又成为学部委员，是新中国成立以来第三批院士，后来又获得2019年国家最高科学技术奖，习主席亲自颁奖。回顾起来，那次“破格提拔”是他人生的转折点。这要提到他在北大的校友、梁启超侄女梁思萃：当年梁思萃协助中科院领导选拔科研工作者，力荐了这个无名之人……

新中国成立前，北京大学化学系学生梁思萃是一名地下党员，为解放事业作出了贡献。新中国成立后，她担任过公安部部长罗瑞卿的秘书，1952年申请以“调干生”的身份重回北大读书，兼任学生工作。那时北大评三好学生，梁思萃是评定委员之一。气象专业唯一获此殊荣的是曾庆存，他操着广东口音。梁启超也是广东人，梁思萃对曾庆存留下了印象。

1956年，党中央提出“向科学进军”的口号，曾庆存立志为国家作贡献，在毕业前入了党，第二年经选拔，赴苏联留学，入读苏联科学院地球物理研究所，师从著名气象专家基别尔，主攻“数值天气预报”。

这就要说说天气预报的发展历程。早期，人们看天看云，凭经验预测天气;后来有了数值预报，也就是先建立用来描述天气演变过程的方程组，输入代表不同大气状态的数据，在计算机上求解，用来预测天气。这说起来简单，可在当时是全球气象界的大难题，美国到1950年才用计算机尝试进行数值预报，但历经数年仍难以大规模应用到预报业务中。

一天，曾庆存灵机一动，何不化繁为简？“天气变化过程分快、慢两种阶段，前人大多放在一起计算，如果我分别计算，快的用隐式解，慢的用显式解，再加以整合呢？”他拿纸笔验证了1万多行的程序，最终成功了，提出“半隐式差分法”的计算模式。那年，曾庆存才26岁。拿到这个新模式，莫斯科世界气象中心立刻开始应用，天气预报准确率提高到61%。

那时，国际关系风云诡谲，美国知道了这一发现，但不愿意提及苏联，便把文章翻译成英文，作为内参，在此基础上发展出一套计算方式，也成功了，于1968年发表成果。此后，以“半隐式差分法”为基础的数值预报方法得以大规模应用在全球的天气预报中。曾庆存酷爱写诗，在研究生毕业时写下“男儿若个真英俊，攀上珠峰踏北边”以自励。回国后，他立即进入中科院地球物理研究所工作，一直待在气象研究室里，后来研究室发展为大气物理研究所（简称大气所），他还是埋头搞研究，一直是名助理研究员。

1978年，北京召开全国科学大会，邓小平明确指出“现代化的关键是科学技术现代化”“知识分子是工人阶级的一部分”。科技界大为振奋，中科院开始重新评定职称，打算从业务骨干中破格提拔一批。

此时梁思萃是中科院科技干部管理处处长，在院领导指挥下主持骨干技术人员的破格提拔工作。她很清楚，新中国迎来新的发展机遇，急需一流科研人才。曾庆存通过了评定委员会答辩。梁思萃当然记得这位校友，但为求稳妥，专门到他家里考察，一瞧，窝在10平方米的破旧小房子搞研究，俭朴专注，大受触动。她便力荐曾庆存，将其提拔为研究员，每月增加50块钱津贴，作为生活补助。当时享受这种待遇的还有大数学家陈景润，不少人开玩笑说曾庆存是“曾景润”。

数年之后，曾庆存才得知这些提拔的细节，可“恩人”梁思萃已调到其他工作岗位，两人失去联系。向记者回忆起来，曾庆存感慨：“她是老革命，萃音同粹，纯粹的粹，大公无私，一心为国。”直到2019年一次偶然机会才联系上，后因疫情，2021年初得以重逢。

其实，梁思萃提拔曾庆存，“既是偶然，也是必然”，因为曾庆存是一位“与天赛跑”的科学家。

推动了气象学理论化

久雨疑天漏，长风似宇空。

丹心开日月，风雨不愁穷。

——曾庆存《父子兄弟联句》（1946年）

今年7月1日，庆祝中国共产党成立100周年大会开始时间从9：00提早到了8：00，而原定于6月29日的《伟大征程》演出也提前到了28日，其中一个原因就是天气变化。气象学包括天气动力学、大气物理学、大气环境学，而天气预报属于业务部分，相对独立。业务部门会使用曾庆存等人的研究成果。我们每天出门要看天气预报，国家举行大型活动也要选天气稳定时，可见大气科学工作的重要性。如今，数值天气预报的3—5天准确度可达70%—80%。

曾庆存在幼年时期就对大气产生了兴趣。他出生在广东阳江的一个村庄，放学后和哥哥曾庆丰先到田间劳动。家里穷，没有牛，小庆存和哥哥就当“牛”拉绳索，父亲在后面扶犁，直至太阳西坠。吃完晚餐，父亲拿火把，和兄弟俩一起温习知识。小庆存犯困打盹儿，下巴叩到桌面，父亲敲敲他的小脑袋，督促他不得犯懒。一次台风过境，狂风暴雨，全家人躲在屋里。檐上漏雨，父亲说：“久雨疑天漏。”小庆存随声应答：“长风似宇空。”这就成了父子一起写的诗。

新中国成立后，政府号召年轻人考大学，县人民政府派车送学生去广州考试。出发那天，曾庆存在车站排队，父亲走到他面前，把墨砚塞进他口袋里。曾庆存很争气，考上北京大学物理学系，上大学后身高也从一米五蹿到了一米七多，哥哥曾庆丰则考上北京地质学院，后来成了著名地质学家。

在北大读书时，曾庆存去河南实习，遇上一场晚霜，一夜之间冻死了2/5的小麦，严重影响当地粮食收成。曾庆存年幼时也饿过肚子，当下决定精钻大气科学，学会预判天气，帮助人们减少损失。在气象图符号中，雨是绿色，雷是红色。曾庆存在中央气象局实习时，就负责给雨和雷标记颜色。每次春雨来临，他涂到绿色，既兴奋，又感动。

1970年，曾庆存被紧急调去研究大气遥感和气象卫星。大气遥感是指仪器不直接同某处的大气接触，而是在一定距离以外测定大气的成分、运动状态和气象要素。当时，这个领域在国际上刚刚兴起，而中国尚是空白。曾庆存经过研究，提炼出遥感领域的理论，写成《大气红外遥感原理》。这是国际上第一本系统讲述卫星遥感定量理论的专著，澄清了长久以来的一些模糊和错误观念。

此后，曾庆存重新回到大气动力学研究领域，花了5年写成长达80万字的《数值天气预报的数学物理基础》。这被国际气象学界认为是世界首创。美国气象学者评价这本书标志着“气象学理论化已完成”。1980年，45岁的曾庆存被选为中国科学院学部委员，成为当时最年轻的学部委员之一。

1984年，曾庆存成为大气所所长，如何在新的时代背景下搭班子、选团队？曾庆存进行了大刀阔斧的改革。而这些要从一座塔说起。

一个“会下棋”的战略科学家

科坛约略领风骚，未到珠峰路尚遥。

有志诸君齐努力，会当绝顶看明朝。

——曾庆存《会当绝顶看明朝》（1990年）

在北京市海淀区北土城附近有一座300多米高的塔，耸立在周边高楼之中，用来实时监测首都的气象要素和空气质量。曾庆存亲切地叫它“大塔”。

20世纪60年代，中苏关系恶化，美国又对中国技术封锁，东南沿海局势紧张，中央决定将一些重要工厂向西部转移或者建立分厂，史称“三线建设”。为确保安全，建厂选址原则是“靠山、分散、隐蔽”，建厂前还要预判周边大气环境，研究“排放或泄漏出来的污染物如何流动和扩散”等。大气所的洪钟祥是国内最早进行大气环境研究的人之一，参与了选址工作。每次做试验，重达数吨的实验物资和仪器设备都靠肩背人扛运到山上。他们竖起特制的杆子，安装仪器，测量近地层大气风速、温度、湿度;再放气球测量高空风温变化，计算扩散能力;有时还要施放烟幕，用照相机观测烟道走向及其扩散情况。

不过，有效观测时间只有几十天，他们想：“一个月的数据不能代表四季的情况，一年也不能代表多年。有必要建立能长年累月、风雨无阻运转的观测站。”

70年代初，美国总统尼克松在正式访华之前派来先遣队，由四星上将黑格带队。当时周恩来陪黑格到北京饭店看夜景，黑格说：“北京的污染和我们纽约差不多呀！”周恩来想，不能危害人民健康，下决心治理北京的空气污染。1973年底，中科院向国务院呈送《关于建设气象观测铁塔的报告》，第二年就得到特批，由大气所承办。洪钟祥作为技术总负责人，和团队调查了北京10年来的风速风向及温度变化情况，发现地面以上三四百米的高度内，风速和温度变化最剧烈，便将观测塔高度设在325米。塔上设置15个观测平台，安装各种仪器，历经5年，终于独立自主建成中国第一座大型气象环境自动化监测塔，高度居亚洲第一、世界第二。

建塔的波折和不易，曾庆存都看在眼里。上任大气所所长没多久，他在一次会上见到洪钟祥，径直走过来说：“能不能来帮我，当副所长？”

当时洪钟祥只是一个研究室副主任，因研究方向不同，与曾庆存私下没什么来往，被直接一问，吓了一跳。后经慎重考虑，洪钟祥接受任务，共事后发现，这位所长很不一般：“老曾是不可多得的战略科学家，抱负大，站得高、看得远，好比下棋，一般人最多看两步，老曾可以看三步、五步，很有前瞻性。”

曾庆存提出要把大气所建成“一个社会主义现代化的研究所”。1985年中科院拟开放第一批实验室，本没有大气所的实验室，他得知后，连夜赶到院领导家里“立军令状”，并在第二天的会上陈述必要性，最终获批，才有了“大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室”“大气边界层物理和大气化学国家重点实验室”，前者在1990年获得先进集体奖，曾庆存作诗：“有志诸君齐努力，会当绝顶看明朝。”