主要学术成就

  主要学术成就

  曾庆存院士在数值天气预报、地球流体力学、遥感理论方法、全球气候和环境变化、地球系统模式等科学前沿都有奠基性和开创性的杰出成就。尤其是以下方面:

  (1) 数值天气预报和动力气候预测,以及地球系统模式的设计

  曾庆存院士是数值天气和气候预测的著名先驱科学家。他提出天气系统演变过程和地转适应过程的可分性理论,建立半隐式差分法,在世界上第一次成功地用斜压原始方程及实测的气象场作短期天气形势预报(1961),后又提出平方守恒差分格式用于数值积分全球模式。半隐式差分法和平方守恒格式现已普遍应用于区域短期数值预报、全球中期数值预测、气候预测和地球系统模式中,在大气科学、地球科学和计算流体力学等领域亦有广泛应用。他和他的研究团队用自研的气候系统模式,在世界上率先作出跨季度气候距平的动力学预测(1990)。

  (2) 大气遥感理论和卫星气象学

  曾庆存院士深入研究了卫星遥感的理论问题,他1974年的专著《大气红外遥测原理》涵盖多通道红外和微波、角扫描、掩星和光散射等,包括各方法对大气遥感的可能性和局限性、遥感误差分析,以及最优通道的选择等。这些理论和方法在建立中国气象卫星业务中起到指导作用,并得到了世界范围气象卫星的实践证实和业务应用。他是中国气象卫星FY-1的科技指导者;他的变分反演方法已被广泛应用于卫星遥感的实时产品软件包(例如,TOVS的ITPP、ATOVS的IAPP 、Suomi-NPP的CSPP、Metop和FY3),供世界各接收站实时应用。此外,还将应用于下一代卫星的数据处理。

  (3) 灾害天气预报和减灾救灾问题研究

  曾庆存院士与气象等业务部门的科学家合作,对灾害性天气进行了深入研究,如台风、暴雨、热浪和沙尘暴。例如他提议和领导了沙尘暴的产生和演变机理研究,基于此,沙尘暴监控、预测、预警和灾害评估业务系统得以建立,并在全国广泛应用。他特别提出应用超算作气象灾害从天气和灾情形势预报、防灾规划到救灾行动措施的定量计算、优化选择等研究方法和实际应用问题。他被特邀作第8届国际工业与应用数学大会(ICIAM 2015)唯一的大会公众报告,这是影响巨大的该学术会议第一次由气象学人士作此类报告。此外,1995年他也在该学术会议作关于“自然控制论”的特邀报告。“自然控制论”是研究调控自然界过程而提出的,包括减灾在内。

  (4) 大气和地球流体力学基础问题的理论研究

  曾庆存院士的力作《数值天气预报的数学物理基础》(1979)奠定了大气动力学和地球流体力学坚实的数理基础,促进了数值天气预报的进一步发展并拓展到全球的中期天气预报和气候预测。该开创性工作还影响到数学界,吸引了著名数学家J.L.Lions等一批数学家参与研究地球流体力学偏微分方程问题。