黃建平

大道至簡，氣象自成
——賀恩師丑紀范院士八十壽辰

黃建平

人生有許多選擇，但關(guān)鍵的就那么幾步。令我深以為幸的是，在我的人生路上，能夠遇到這樣一位老師，一路指導(dǎo)我做出最正確的選擇、走過最光明的人生路。

老師既是學(xué)識淵博、具有開拓精神的學(xué)者，又是眼界開闊、具有戰(zhàn)略思想的科學(xué)家。他就是國際上知名的氣象學(xué)理論研究專家之一，中國氣象界的泰斗級人物，也是蘭州大學(xué)大氣科學(xué)專業(yè)的創(chuàng)始人——中國科學(xué)院院士丑紀范先生。

后輩學(xué)人如相問，一片冰心在玉壺。丑紀范先生把一生都奉獻給了氣象事業(yè)。不論事業(yè)、功名、生活、命運、境遇逆順坎坷，他都堅守不輟、矢志不渝。

1. 師恩如海 桃李深情

1986年，我跟隨丑紀范院士攻讀大氣科學(xué)博士學(xué)位，有幸成為先生招收的第一個博士研究生。更為榮幸的是，時至今日，我也能經(jīng)常聆聽恩師的教誨。

還記得先生與我第一次見面，就長談了3個小時。從個人經(jīng)歷、求學(xué)心得，再到寫論文的方法、做學(xué)問的技巧，都無所保留地對我一一說來。至今，我還對先生第一次的談話內(nèi)容記憶猶新，這也成為日后我向?qū)W生們傳授的第一課。再回想，其實先生對每一位學(xué)生都是這樣真心真意愛護，全身心投入地培養(yǎng)。先生愿意把自己畢生的精華心得都傳授給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生運用正確的思維方法，選擇正確的科學(xué)道路，樹立正確的人生理想，而這也正是他培育出那么多優(yōu)秀氣象事業(yè)人才的原因。

在教學(xué)中，先生非常注重夯實學(xué)生的科研基本功，要求學(xué)生既有扎實的理論和實際研究的基礎(chǔ)，又要勤動腦、勤動手，充滿活躍新穎的思想。記得那時，他要我一方面為本科生指導(dǎo)畢業(yè)論文，另一方面為研究生講授部分動力氣象課程。當時我并不理解先生的此番心思，只覺得自己對很多知識還“混混沌沌”。給學(xué)生指導(dǎo)論文的壓力迫使我努力了解專業(yè)領(lǐng)域的最新進展，梳理研究思路方法；而為了完成好先生提出的“上課不看講稿，公式現(xiàn)場推導(dǎo)”的要求，我只得細心備課，研習(xí)公式推導(dǎo)，將大氣動力學(xué)的基礎(chǔ)知識牢固地記在心里，以免被先生當堂一針見血地指出錯誤。而畢業(yè)后我明白了，正是先生這種獨特的培養(yǎng)方式，促使我充分認識自己的不足，在點滴積累中，增長了講授能力。

20世紀90年代，我先后在加拿大和美國從事研究工作。在此期間，先生一直關(guān)心著我在國外科研事業(yè)的發(fā)展。記得有一年圣誕，我接到先生寄來的一張賀卡，及隨附的一封長達六頁的書信。在書信中，先生悉數(shù)近年來國內(nèi)大氣科學(xué)事業(yè)的發(fā)展，希望我能夠“以國家需求為己任”，回國發(fā)展。2003年，我辭去了國外的工作，承師命回到母校蘭州大學(xué)，參與籌建大氣科學(xué)學(xué)院。在學(xué)院籌建初期，先生傾注了大量的心血與精力。先生告訴我，要一年一個臺階，一步一個腳印，除了繼續(xù)數(shù)值天氣預(yù)報研究外，還要“立足西北，走出自己的特色”。

依托西北地區(qū)得天獨厚的自然環(huán)境，2005年，蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院率先在海拔1966米的萃英山頂上建立起了我國第一個能夠?qū)υ?、氣溶膠和陸氣相互作用同時進行觀測的半干旱氣候與環(huán)境觀測站。時至今日，這座全球獨一無二的觀測站，已在研究解決我國黃土高原半干旱區(qū)氣候與環(huán)境等問題的科學(xué)研究中發(fā)揮了無可比擬的作用，學(xué)院也在研究干旱半干旱氣候，尤其在沙塵研究等方面，取得了一批具有創(chuàng)新意義和國際國內(nèi)影響的標志性成果?；叵肫饋?，學(xué)院的每一步發(fā)展，每一項成績，無不得益于先生的關(guān)懷，印刻著先生的影響。

2004年于陽臺山與學(xué)生合影（前排左五為丑紀范）

2. 研風(fēng)習(xí)雨 追沙捕塵

先生長期從事數(shù)值天氣預(yù)報的基礎(chǔ)理論和方法及其有關(guān)的大氣和海洋動力學(xué)研究，他將數(shù)學(xué)、物理學(xué)、氣

象學(xué)等學(xué)科綜合運用，對已有大氣的觀測資料在數(shù)值預(yù)報和數(shù)值模擬的使用方面做出了系統(tǒng)的創(chuàng)造性研究，提出了一系列令世界氣象學(xué)界矚目的新觀點、新方法，并撰寫了大量有重大科學(xué)價值的學(xué)術(shù)論文和專著。

在我看來，先生最杰出的貢獻就是以創(chuàng)造性的理論開啟了中國數(shù)值天氣預(yù)報研究的自主創(chuàng)新之路。時至今日，這項研究成果依然為我國數(shù)值天氣預(yù)報業(yè)務(wù)的發(fā)展發(fā)揮著巨大的指導(dǎo)作用。

先生曾用最淺顯的語言，向我闡述了他在數(shù)值天氣預(yù)報方面的構(gòu)思，并指導(dǎo)我將統(tǒng)計與動力相結(jié)合的數(shù)值天氣預(yù)報作為我博士論文的選題。先生說，過去的天氣預(yù)報依賴于預(yù)報員的經(jīng)驗，在預(yù)報員的腦海中，天氣形勢的槽脊?jié)q落，就是一張張連貫的天氣圖。而后的數(shù)值天氣預(yù)報雖然取得了很大成績，但存在一個根本性的缺陷，即所謂的初值問題。只使用一個時刻的資料，而忽略了長期歷史資料的運用。如果將統(tǒng)計學(xué)的方法和歷史天氣圖應(yīng)用進來，不只是用當時的天氣圖，而是可以像預(yù)報員一樣把歷史上的和近期的資料都用上，不是更好嗎？針對這個問題，先生下了很大功夫，專門研究并思考如何克服。

經(jīng)過刻苦鉆研，先生于1962年完成了題為《天氣數(shù)值預(yù)報中使用過去資料的問題》的著名論文，將數(shù)值預(yù)報問題由微分方程定解問題轉(zhuǎn)化為等價的泛函極值問題，提出了在數(shù)值預(yù)報中使用前期觀測資料的具體實現(xiàn)方法。就其核心實質(zhì)而言，這是世界上最早關(guān)于四維同化的理論和方法，比國際上提出同一思想的時間要早10年。

此外，先生還通過證明大氣溫壓場的連續(xù)演變和下墊面熱狀況的等價性，為充分利用已有的觀測資料打下了理論基礎(chǔ)。他進一步提出將古典初值問題改變?yōu)槲⒎址匠谭磫栴}的新觀點，將解反問題的理論應(yīng)用到數(shù)值預(yù)報中來，提出用歷史資料反求參數(shù)并使之與長期預(yù)報模式相匹配的創(chuàng)新型方法，率先建立了一個動力統(tǒng)計的季節(jié)預(yù)報模式，取得了巨大的科研成果。這些研究成果，不但具有極高的理論研究水平，而且對天氣預(yù)報業(yè)務(wù)具有較強的實用價值和指導(dǎo)意義。

1981年，先生被公派到美國麻省理工學(xué)院作訪問學(xué)者，與著名氣象學(xué)家Lorenz一起工作。當時，國內(nèi)在數(shù)值天氣預(yù)報領(lǐng)域的教材幾近空白，非線性大氣動力學(xué)在國際上剛剛起步。因此，先生一面將工作的重點放在專業(yè)教材編撰上，一面將研究的重點放在了非線性大氣動力學(xué)方面。

1982年回國后，先生率先在國際上開創(chuàng)了非線性大氣動力學(xué)長期演變的全局漸近性質(zhì)的研究。論證了初始場作用的衰減，得到了大氣運動的長期行為具有向外源強迫的非線性適應(yīng)過程，提出了大氣吸引子觀，進而得到定常外源作用下大氣運動的自由度縮減的結(jié)果。并將其應(yīng)用于短期氣候預(yù)測和新的資料同化理論中，為我國大氣科學(xué)研究開辟了一個新的方向。1986年，先生出版了《長期數(shù)值天氣預(yù)報》一書，不僅引起了國內(nèi)外學(xué)界的巨大震動，更為教材稀缺的氣象領(lǐng)域雪中送炭。而此后，他編寫的多本非線性大氣動力學(xué)研究生教材，也同

樣得到了同行專家的一致好評。

2004年為蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院揭牌（左四為丑紀范）

2006年為蘭州大學(xué)半干旱氣候與環(huán)境觀測站揭牌（前排左二為丑紀范）

1981年在麻省理工學(xué)院做訪問學(xué)者

20世紀90年代，先生依然活躍在大氣科學(xué)研究領(lǐng)域的最前沿，繼續(xù)為我國數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)體系的完善和發(fā)展提供高屋建瓴的思想指導(dǎo)，并力主開展“原創(chuàng)性科技成果”的研究，發(fā)展我們自己的創(chuàng)造性理論和方法。2007年10月，73歲高齡的丑先生撰寫發(fā)表了《數(shù)值天氣預(yù)報的創(chuàng)新之路——從初值問題到反問題》一文。在文中，他就自己對數(shù)值天氣預(yù)報問題多年的鉆研思考做了系統(tǒng)總結(jié)，并對未來中國數(shù)值天氣預(yù)報的創(chuàng)新發(fā)展指明了道路。先生指出，目前，我國雖然已建立起了比較完整的數(shù)值預(yù)報業(yè)務(wù)體系，但是業(yè)務(wù)預(yù)報的準確率與國外先進水平還存在較大的差距，近10年差距是在擴大而不是縮小。對此，他寄語新一代氣象工作者，要完成從跟蹤創(chuàng)新向自主創(chuàng)新的轉(zhuǎn)變，強調(diào)“我國自主知識產(chǎn)權(quán)”和“原創(chuàng)性科技成果”，實事求是地分析和考察國內(nèi)外的基本理念，找到根本性的可改進的缺陷，從而提高我們自身的預(yù)報水平。

3. 智者思維 哲學(xué)深蘊

在科學(xué)研究中，先生具有一套極富哲學(xué)深蘊的思維方法。在《院士思維》這本書中，他將這種思維方法概括為“不求形似，但求神似”。

在先生看來，大氣科學(xué)中蘊含著無窮無盡的復(fù)雜變化，各種矛盾、各類問題縱橫交錯，往往令人“亂花漸欲迷人眼”。如果什么都想抓，什么都去抓，其結(jié)果往往可能是什么都抓不好，事倍功半、成效甚微。他認為，對一個具體的科學(xué)問題，不能只求“形似”，主次不分，貪大求全；只有追求“神似”，結(jié)合實際，牽住牛鼻子，找準著力點，才能集中力量找到解決復(fù)雜問題的關(guān)鍵和重點。

對長期預(yù)報問題，特別是氣候系統(tǒng)的研究。先生認為，應(yīng)先簡化，突出主要特征，揭示根本規(guī)律。在最大簡化的前提下，揭示問題的主要機制、主要規(guī)律，再從簡單到復(fù)雜建立起更完善的數(shù)學(xué)模型。

數(shù)值預(yù)報亟待解決的最主要問題，就是不能只利用物理規(guī)律，還應(yīng)充分利用實況資料。針對主要問題，先生利用最大簡化的氣候模式進行了實驗，得到了許多具有意義的研究成果，并最終提出了在數(shù)值預(yù)報中使用歷史和近期資料的一整套理論和方法。

此外，先生認為，科學(xué)研究不能只見樹木、不見森林，只見局部、不見全體，將眼界拘囿于狹窄的范圍之中。而應(yīng)正確處理局部和整體，階段和過程的關(guān)系，大處著眼的同時，兼顧小處著手。樹立全局思維，選擇最佳方案，實現(xiàn)最優(yōu)目標。

20世紀60年代，先生就采用集合論的觀念，用全局思維對數(shù)值預(yù)報進行綜合考慮。而從80年代開始，先生又按照此種思維方法，率先開展了同時考慮耗散、外源強迫的非線性大氣動力學(xué)研究。用全局分析的觀點，研究了大氣動力學(xué)方程組的性質(zhì)。借助幾何直觀對大氣動力學(xué)方程組的極限解集進行了定性分析，運用胞映射理論對大氣系統(tǒng)的數(shù)值模型的整體特征進行了全局分析。從而給出了研究大氣可預(yù)測性問題的直觀圖形，并對“氣候”這個模糊的概念給出了嚴謹?shù)臄?shù)學(xué)定義。

在多年研究問題、解決問題的科學(xué)創(chuàng)造中，先生堅持運用盡可能考慮所有可能情況的全局形象思維，把思考的維度拓展到整個大氣系統(tǒng)的演變和長期的過程之中。站在高屋建瓴的宏觀層面上，對大氣科學(xué)中的多個問題，進行了長足的探討研究。

“簡化與全面是統(tǒng)一的，不要簡化的只要全面的，最后連全面的也丟失。要能簡化得恰當，就是有所不為已達到能有所為，就是要抓住矛盾的主要方面”。在先生看來，陰晴雨雪、風(fēng)沙塵土，大自然的規(guī)律往往就蘊藏在這些既簡單又復(fù)雜的現(xiàn)象中。無法而有法，形非而神傳。先生提出的這種思維方式，既是對與科學(xué)本體價值的富有哲學(xué)深蘊的辯證思考，更是他本身不激不厲、至簡至純的人格風(fēng)尚的反映。

4. 逆順坎坷 堅守不輟

對于先生的生平，我曾聽到過不同側(cè)面和角度的講述，以下記錄的只是我所了解的情況。

先生于1934年7月23日出生在湖南長沙，他的父親早年畢業(yè)于湖南大學(xué)電機工程系，在上海英租界美商中國電氣公司工作，母親受過良好的傳統(tǒng)文化教育。在先生7歲那年，太平洋戰(zhàn)爭爆發(fā)，日本人接管了英租界，不替日本人做事的父親帶領(lǐng)全家離滬返湘。返湘后，先生跟隨父母相繼在長沙、衡陽、祁陽、零陵、桂陽等地“逃難”。

1946年，先生12歲，光復(fù)后的長沙小學(xué)各年級同時招生。先生回憶這段經(jīng)歷時說，“一開始我報了上四年級，而母親聽說鄰居的孩子比我小一歲報了五年級，而我落后別人這么多，就著急地哭了，我便又跑去改報了畢業(yè)班?！?/p>

雖然從小受到母親的教育，語文成績不錯，但對于算術(shù)，先生根本就沒有接觸過。在接下來半年的時間里，先生將全部的精力時間花在了算術(shù)上。在一番埋頭學(xué)習(xí)，夜以繼日的努力后，先生從“一竅不通”到“名列前茅”。而這段特殊的經(jīng)歷，不僅使先生喜歡上數(shù)學(xué)這門深奧的學(xué)科，而且還培養(yǎng)了他的自學(xué)能力，訓(xùn)練了邏輯思維，為之后從事理論研究打下了基礎(chǔ)。

1952年，先生以優(yōu)異成績考取了北京大學(xué)物理系。懷揣著科技報國的心愿，先生原來的志愿是搞原子能，從事國防工業(yè)研究，但入學(xué)后被分配到氣象專業(yè)。他深知個人志愿要服從于國家需要，因此并沒有在專業(yè)上鬧情緒。在著名氣象學(xué)家謝義炳先生的教誨和幫助下，他開始了自己研究氣象的生涯。

1956年，先生從北京大學(xué)物理系畢業(yè)，被分配到中

央氣象局科研所工作，在著名氣象科學(xué)家顧震潮先生的指導(dǎo)下，先生走上了數(shù)值天氣預(yù)報這條道路。正如先生所說，在自己的求學(xué)、研究過程中，有幸遇見了兩位名師——謝義炳先生和顧震潮先生。正是兩位恩師的指導(dǎo)和影響，使他能夠取得今天的成績。

命運總是在不經(jīng)意間做出改變?nèi)松壽E的選擇，若按照設(shè)定好的軌道，先生也許會一生都在北京從事他的氣象研究。可是那場動蕩的政治運動，讓先生與蘭州大學(xué)——這座西北高校結(jié)下了緣分。1972年，先生從中央氣象局五七干校調(diào)到蘭州大學(xué)，擔任蘭州大學(xué)地質(zhì)地理系氣象學(xué)專業(yè)教研室主任。在時任蘭州大學(xué)教務(wù)長崔乃夫的支持下，他開始了長期數(shù)值天氣預(yù)報的研究。

從濕潤的南方到干燥的西北，從北京舒適的研究環(huán)境到蘭州艱苦的科研條件，先生毅然服從組織決定，沒有絲毫怨言。在最艱苦的歲月里，先生始終沒有放棄對事業(yè)的追求，為大氣科學(xué)學(xué)科的發(fā)展做出了卓越的貢獻，成為蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院的奠基人。

1987年，蘭州大學(xué)成立大氣科學(xué)系，先生任第一任系主任。2004年，學(xué)校為了更好更快地發(fā)展大氣科學(xué)學(xué)科，成立了大氣科學(xué)學(xué)院，先生任名譽院長。

從1972年到2004年，先生見證了大氣科學(xué)學(xué)院從一個專業(yè)到一個系，再到一個獨立學(xué)院的發(fā)展之路。這其中浸透了先生的心血，以及一代代氣象人的汗水。而今，已步入耄耋之年的先生，仍心系大氣科學(xué)教育事業(yè)，時刻關(guān)心著大氣科學(xué)學(xué)院的發(fā)展。常來學(xué)院為晚輩報告講學(xué)，講授專業(yè)課程，與青年教師談心交流，為教學(xué)和科研工作建言獻策。

后輩學(xué)人如相問，一片冰心在玉壺。先生把一生都奉獻給了氣象事業(yè)。不論事業(yè)、功名、生活、命運、境遇逆順坎坷，他都堅守不輟、矢志不渝，這也時刻激勵著蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院的每一位教師和學(xué)生，不斷進步、不斷前行。

1947年親友合影（二排右二為丑紀范）

1953年在北京大學(xué)物理系學(xué)習(xí)

2009年獲蘭大百年特殊貢獻榮譽（右四為丑紀范）

5. 結(jié)語

2013年是丑紀范先生八十大壽，他為氣象事業(yè)奮斗了整整60年。一甲子的時光，中國大地風(fēng)云變幻，先生一直活躍在氣象領(lǐng)域，用他的智慧觀察天地，體悟生命。先生雖然年事已高，卻依然沒有停止探索。大道至簡，只能體悟，不可言說。先生始終將自己看作是認識自然的學(xué)生，這份對自然規(guī)律的敬畏和謙虛，也許正是先生心中的大道?；蛟S我們能從先生學(xué)術(shù)的大成就上窺之一二吧。而即使是這一二，也足以讓我們這些學(xué)生晚輩受益匪淺，成就生命的大氣象了。

在此，我謹代表我個人及蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院的全體師生向先生八十華誕及在大氣科學(xué)領(lǐng)域筆耕六十載不輟之榮，表示最真誠祝賀和最真摯的祝福，愿先生古稀重新，健康永駐，福壽綿長!

（作者單位：蘭州大學(xué)）