天氣預(yù)報，是“算”出來的
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天氣預(yù)報早就深度融入我們的生活。
你有沒有發(fā)現(xiàn)，這些年，天氣預(yù)報已不再是“晴轉(zhuǎn)多云，局部有雨”，而是“下午幾點降雨，預(yù)計持續(xù)幾小時”，無論預(yù)報的準(zhǔn)確率，還是更新頻率，都越來越高了。
這一切，離不開風(fēng)云氣象衛(wèi)星。
今天，我們采訪的許健民院士，是我國“風(fēng)云”系列氣象衛(wèi)星事業(yè)的開拓者、見證者。今年6月，他被世界氣象組織授予有“氣象諾貝爾”之稱的國際氣象組織獎。
許健民總說，云圖要天天看。現(xiàn)在他已經(jīng)退休，但在中國氣象局的大院里，大家還能經(jīng)?？吹交貑挝弧吧习唷薄⒖磮D的許健民。他背著一個駝色的帆布包，步子小卻邁得很快。
他為何癡迷看云圖？讓我們跟著《大國院士》向許健民院士提問，一起聽他與云圖、氣象衛(wèi)星和天氣預(yù)報的故事。
1
地球上所有天氣表現(xiàn)，都是大氣和云運動的結(jié)果。用衛(wèi)星監(jiān)測全球風(fēng)云，就像給地球大氣做CT，一眼就能看出哪些地方將有壞天氣。
依據(jù)氣象衛(wèi)星云圖，天氣預(yù)報的準(zhǔn)確性有了很大提升，可許健民也坦言，“氣象是復(fù)雜的系統(tǒng)，搞不懂的還有很多。”
小尺度對流，至今還是讓許健民覺得難預(yù)測準(zhǔn)的一種天氣。以龍卷風(fēng)為例，他解釋，“里面的云上來就開始旋轉(zhuǎn)，離心力、下梯度力之間的平衡關(guān)系瞬間被打破，大氣物理過程非?？?，很難報出來?！?/span>
風(fēng)云瞬息萬變，要想摸透這其中的規(guī)律，及時準(zhǔn)確做出預(yù)報絕非易事。雖然已年過八旬，許健民還在一直學(xué)習(xí)，一直研究。
“云圖365天都要看”，是他堅持了一輩子的習(xí)慣。
全球氣候變暖，極端天氣增多，氣象工作者用云圖觀測天氣面臨更大的挑戰(zhàn)。
“用數(shù)學(xué)方程式描述自然，需要簡化，但簡化時不能把本質(zhì)問題丟掉，這就是我們要干的事。”許健民說。
從2016年開始，許健民有意識地保存重要天氣過程的云圖。如果哪天有事沒來單位，他還會把云圖資料補上，甚至坐飛機，也會對著舷窗拍下云的照片，落地后與衛(wèi)星云圖仔細(xì)對比。
他在對比什么？許健民告訴記者，“我在想象大氣是怎么運動的，一對比就能弄清楚大氣運動的物理過程?！?/span>
“提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率，是我們的職責(zé)使命。”在許健民看來，天氣預(yù)報準(zhǔn)確率的提高，不是突然一下就能提高的，要靠各種各樣的小事，每個人都做出一點點貢獻(xiàn)，這樣才能提高。
2
“周恩來總理看了美國衛(wèi)星經(jīng)過中國時候拍的衛(wèi)星云圖，他說，‘落后，落后，落后，落后’?！?/span>
回憶起研發(fā)風(fēng)云氣象衛(wèi)星的原因，即使過去了56年，許健民依舊清晰記得當(dāng)時周恩來總理說的這四個“落后”。
1969年，我國長江、黃河流域遭遇一場罕見的雨雪冰凍災(zāi)害。當(dāng)時的中國，天氣依靠地面每兩百公里一個氣象站，一天兩次發(fā)放探空氣球所收集的數(shù)據(jù)來預(yù)測。由于缺少準(zhǔn)確的天氣預(yù)報，防災(zāi)救災(zāi)反應(yīng)滯后，社會損失巨大。當(dāng)時，周恩來總理在看了美國的衛(wèi)星云圖后，便提出要“搞我們自己的氣象衛(wèi)星”。
“氣象局當(dāng)時負(fù)責(zé)氣象衛(wèi)星的總體規(guī)劃和氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)的地面接收、處理、分發(fā)和應(yīng)用。”許健民回憶，1971年，中國氣象局成立了衛(wèi)星氣象中心。而他調(diào)任這里時，已經(jīng)是1986年。
當(dāng)時，距離周總理提出要研制中國自己的氣象衛(wèi)星，已經(jīng)過去了整整17年，可第一顆氣象衛(wèi)星還處于研制階段。
研制出氣象衛(wèi)星，咋就這么難？
“衛(wèi)星在距離地球800公里的上空，怎么看地球的一公里？衛(wèi)星以每秒7.9公里的速度飛行，需要把一個點一個點的資料拼起來構(gòu)成一張圖……”許健民表示，氣象衛(wèi)星工程體量大，中間每一個環(huán)節(jié)都有極高難度。
經(jīng)過不斷探索、潛心研究，終于在1988年9月7日，我國第一顆自主研制的極軌氣象衛(wèi)星風(fēng)云一號A星成功發(fā)射。
在匯報工作時，許健民哭了。
這條從無到有的摸索之路走得多艱辛，許健民和他的團(tuán)隊都知道。
3
在許健民的電腦里，一直保存著一個文檔，里面寫滿了密密麻麻的數(shù)學(xué)公式。
143頁，4萬多字。
這里面記錄著解決“風(fēng)云二號”氣象衛(wèi)星云圖抖動難題的辦法。
風(fēng)云二號，我國首次研制的靜止軌道氣象衛(wèi)星，由許健民擔(dān)任地面應(yīng)用系統(tǒng)總設(shè)計師。然而，在當(dāng)時，世界上所有的靜止軌道衛(wèi)星都存在同一個的問題——云圖抖動。
“這樣的抖動是不能接受的。”許健民態(tài)度堅決，他說，“云圖抖動，就不能看出云是在上海，還是在蘇州，天氣預(yù)報就不準(zhǔn)了。”
為了找到抖動的原因，他收集起衛(wèi)星“廢圖”，按照時間順序排列一起觀察，尋找云圖抖動背后的規(guī)律。
許健民認(rèn)為，所謂科學(xué)就兩件事，第一件事是認(rèn)清自然界發(fā)生了什么事；第二件事是要搞清楚這件事之所以存在、發(fā)生，它的科學(xué)道理在什么地方。作為科學(xué)工作者的他，一定要弄明白這兩件事。
可找到規(guī)律哪那么容易。許健民喊來學(xué)生陸風(fēng)、張曉虎等人，決定重新學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等大學(xué)課程，驗算衛(wèi)星定位公式。
“這143頁公式，必須每一個、每一步都做對，最后拼起來才能是對的，費的勁大得不得了?！敝v起那段推導(dǎo)公式的日子，許健民說，“錯一步就得重新再算一遍，沒完沒了，我們做的時候很迷茫。”
盡管苦，盡管迷茫，許健民和團(tuán)隊始終相信，用數(shù)學(xué)方法來解決問題，肯定是正確的道路。歷經(jīng)一千多個日夜，他們最終推算出正確的基礎(chǔ)公式，在風(fēng)云二號C星發(fā)射前一個月，在世界上率先解決了衛(wèi)星云圖抖動問題。
4
1987年，大興安嶺的一場森林大火，轟動全國。沒想到的是，搞氣象衛(wèi)星的許健民，竟和這場森林火災(zāi)的救援有千絲萬縷的聯(lián)系。
不僅僅是天氣預(yù)報，氣象衛(wèi)星應(yīng)用范圍現(xiàn)在越來越廣泛。追溯起來，氣象衛(wèi)星的應(yīng)用價值還是在這場火災(zāi)救援中，初步展現(xiàn)。
上世紀(jì)七八十年代，在中國沒有自己的氣象衛(wèi)星時，衛(wèi)星中心能接收到外國氣象衛(wèi)星發(fā)下來的氣象資料。調(diào)到衛(wèi)星中心后，許健民就天天拿著圖研究。從里面，他不僅看到了云，更看到祖國山川河流、森林植被。許健民敏銳地意識到，這些信息里藏著氣象衛(wèi)星廣闊的應(yīng)用前景。
“一定要把這些圖用好?！庇谑?，許健民主張邊研究、邊使用，在做氣象衛(wèi)星的地面系統(tǒng)建設(shè)的同時，還要不遺余力地推動衛(wèi)星數(shù)據(jù)在火災(zāi)、水災(zāi)等方面的監(jiān)測服務(wù)。
1987年，大興安嶺森林大火，驗證了許健民的前瞻性布局。
當(dāng)時火勢兇猛，火區(qū)上空煙霧籠罩，飛機和林火瞭望哨無法進(jìn)行有效地觀測。許健民團(tuán)隊卻在衛(wèi)星云圖中捕捉到關(guān)鍵信息，他們從云圖上清楚看到三條火帶，觀察到火勢蔓延的趨勢，為各級撲火指揮部制訂撲火計劃提供了可靠信息。
如今，許健民家中仍保存著當(dāng)年大興安嶺火情的云圖資料，時刻提醒他堅守初心。他說，“云圖數(shù)據(jù)用途非常多，還能再研究。”
在《大國院士》的鏡頭前，對于自己所獲的國際氣象組織獎，許健民院士一直重復(fù)著同一句話，“我就如一粒芝麻，小得很”。這份刻在骨子里的謙虛，如同他守望了一生的云圖，純粹而廣袤。
當(dāng)被問還想為氣象衛(wèi)星事業(yè)做些什么時，許健民的回答堅定且質(zhì)樸：“把我的經(jīng)驗告訴大家?！?/span>
明年6月，國際氣象組織獎將頒獎，期待許健民院士代表中國去領(lǐng)獎。
來源：新華網(wǎng) 新華訪談
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