叶笃正

        叶笃正,著名气象学家,1916年2月生于天津,安徽安庆人。1935年考入清华大学,1940年考入浙江大学史地研究所做研究生,1943年得硕士学位,1945年赴美国芝加哥大学做研究生,从师世界著名气象学家C. G. Rossby,1948年获博士学位。
         新中国成立后,他1950年回祖国参加建设。先后任中国科学院地球物理研究所研究员,北京大学、南京大学及中国科技大学教授。中国科学院大气物理研究所研究员、所长及名誉所长。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。历任中国科学院副院长、中国科学院特邀顾问、国家科委气象组副组长、中国气象学会第19届、20届理事会理事长等职。1964年后,当选为第三届、第五届全国人大代表,第六、第七届全国人大常委。
         叶笃正在世界气象界有较大影响,担任了许多国际组织的重要职务及荣誉职务。1981年被选为芬兰科学院外籍院士,1982年被授予英国皇家气象学会荣誉会员,1990年被授予美国气象学会荣誉会员。1982—1988年任国际科学联盟理事会(ICSU)和世界气象组织(WMO)联合科学委员会(JSC)委员。1983-1987年任国际大气物理和气象协会(IAMAP)执行委员。1987—1995年是国际大地测量和地球物理联合会(IUGG)执行局成员,1987—1991年任中国IUGG委员会主席,现任顾问。1987—1990年担任国际地圈生物圈计划(IGBP)科学委员会委员(SC-IGBP),并担任中国IGBP委员会主席至今。
         叶笃正是杰出的气象科学家。他在大气环流理论、大气动力学、青藏高原气象学、东亚地区大气环流研究、全球变化研究等领域都做出了重大贡献。他的大气环流能量频散理论、大气运动的适应理论、大气环流的季节突变论断、夏季青藏高原是巨大热源并对大气环流有重大影响的学说,都被气象界重视。叶笃正发表论文约90篇,与他人合写专著5本。培养了大批科学研究人才。曾获国家自然科学奖一、二、三等奖各一次,多次获中国科学院自然科学奖。
         叶笃正做了大量的气象科研组织领导工作。他努力使我国气象科研事业与国际接轨,发展中国气象科研事业与国际合作,为我国气象事业做出了重大贡献,是使我国气象事业从传统走向现代化的奠基者之一。
         叶笃正,著名气象学家,1916年2月生于天津,安徽安庆人。
         幼年时叶笃正未上小学,受家聘教师启蒙教育。1930年考入南开中学。该校的传统文化思想和品德教育对他影响很深。
         1935年叶笃正考入清华大学,受其兄长们进步思想影响,参加了民族解放先锋队,积极参加学生救亡宣传工作,参加了“一二.九”时期的学生运动。
         1940年叶笃正在清华大学毕业后,考取浙江大学史地研究所研究生,从师著名科学家涂长望、王淦昌。1943年获硕士学位,随后任中央研究院气象研究所助理研究员。
         叶笃正1945年初赴美,在芝加哥大学气象系做研究生,从师于世界著名气象学家Rossby, C. G, 研究大气环流及长波动力学。留学期间,青年叶笃正学习勤奋、刻苦钻研、学业突飞猛进。在欧美几种著名刊物上发表学术论文多篇,展露才华。
         1948年叶笃正获得美国芝加哥大学博士学位,随后任芝加哥大学气象系气象学研究员(research meteorologist)。
         1949年1月,叶笃正在美国《气象学报》发表了著名论文《大气中的能量频散》。该文首次把群速度概念引入大气环流理论。从理论上证明了西风环流中的能量可按远大于风速的速度向下游(或上游)传播。叶笃正在文中断言,“在西风带某处发生强大扰动后,在其下游(东边)一定距离内也将发生扰动”。这一论断发展了著名的Rossby长波理论,为大气长波的预报提供了一个理论基础,也对阻塞高压天气系统的生成、维持和移动给出一种动力学解释。当时正是动力气象学及大气环流理论蓬勃发展时期,人们试图弄清大气环流现有状态是如何形成和维持的。世界著名气象学家斯塔尔(starr)认为,要维持大气中的角动量平衡,大气的扰动(槽、脊、高压、低压等)起主要作用,长波槽线和脊线必须是自东北向西南倾斜的。叶笃正的研究则表明,在大气环流中,不仅角动量要平衡,涡度也要平衡。长波槽线和脊线不仅要倾斜,而且要呈螺旋形,这更符合观测实况。当时,在大气环流状态如何维持的争论中有两种观点:一种观点认为,在全球角动量维持平衡的机制中,除大气扰动外,低纬度的Hadley环流也很重要;另一种观点则认为Hadley环流不重要,甚至怀疑Hadley环流是否真实存在。1950年Riehl与叶笃正在英国皇家气象学会季刊上发表了一篇著名论文《净经圈环流强度》。该文分析了海洋上的大量测风资料,首次证实了Hadley环流的真实存在。叶笃正的这些论文,很快引起国际气象届的瞩目,被誉为动力气象学及大气环流理论的经典著作。叶笃正本人则被公认为是以罗斯贝为代表的、对近代气象学发展有重大影响的芝加哥学派的一员。
         新中国成立后,叶笃正归国心切,毅然放弃国外优越的工作条件和优厚的生活待遇,与妻子冯慧于1950年10月回到祖国。回国后,叶笃正被任命为中国科学院地球物理研究所北京工作站主任,在赵九章领导下,与顾震潮和陶诗言等筹建中国科学院地球物理研究所气象学研究室。叶笃正满怀建设新中国的喜悦,开始了创建新中国气象事业的艰苦工作。当时,中国的气象科学研究事业非常薄弱,在中国科学院地球物理研究所仅有一个10多人的气象研究小组,而且只有天气学及古典气候学方面的研究。该研究组于1951年绘出第一张500hPa环流图,为此开了庆祝会。由此可见,那时中国的现代气象科研事业起点很低。叶笃正每日早出晚归,日以继夜地工作。从怎样看天气图教起,培养了一大批青年气象工作者。该研究组于50年代中期发展成为气象研究室。叶笃正任室主任。1966年叶笃正参与创建了中国科学院大气物理研究所。60年代末至70年代初,叶笃正在非常艰难的条件下忍辱负重坚持科研工作。1978年叶笃正任中国科学院大气物理研究所所长。今天,叶笃正参与创建的研究所已发展成有数百名研究人员、几乎包括大气科学所有分支学科的综合性研究单位。几十年来,叶笃正和他的同事们组织了一系列意义重大的研究课题,取得了大量科研成果,其中不少成果达到国际水平,有些处于国际领先地位。大气物理研究所以其丰硕的科研成果及杰出的科研人才早已在国际大气科学界享有盛名。
         在50年代,叶笃正获得了一系列重大研究成果。50年代中期,叶笃正与顾震潮、陶诗言及杨鉴初合作在Tellus上发表了3篇论文,揭示了冬季和夏季东亚上空平均大气环流的动力和热力结构及年际变化,引起了国际上的注意,这一研究对我国天气预报非常有用。
         50年代初,叶笃正和陶诗言等发现,东亚和北美环流在过渡季节(春、秋季)有急剧变化的现象。在这两个地区,大气环流的年变化是有阶段性的,而不是逐渐、平稳地过渡的,这一发现对天气预报有重要意义。这一研究结果在国内外引起了广泛的研究。近年来的大气环流数值实验也显示了这种突变。
         叶笃正还对阻塞高压这一重要天气系统的生成、维持和移动原因提出了动力解释。他是国际上最早研究阻塞高压机理的学者之一。他和陶诗言等合著的《北半球阻塞高压的研究》一书受到气象届广泛好评。
         1958年,叶笃正和朱抱真出版了《大气环流的若干基本问题》一书,全面地概括了大气环流的主要事实,并对这些事实的本质和它们的相互关系做了探讨。这本书是深入认识大气环流演变过程和维持机制的重要著作之一,受到国内外气象届推崇,被译为俄文本。
         60年代,叶笃正深入地研究了大气运动的适应理论。1940年以前,在大尺度运动中,人们认为气压场先有变化,风场随之而变,以适应气压场的变化,成为准地转运动。40年代,Rossby从理论上说明大型运动的变化并非以气压场为主,而是以风场为主,气压场去适应风场。究竟是气压场还是风场为主导?叶笃正深入研究之后于1957年提出了自己的观点:大尺度的大型运动仍是以气压场的变化为主导,较小尺度的大型运动则以风场的变化为主导,从而赋予了大型准地转运动以尺度影响的概念。60年代初,他与李麦村提出了,在中小尺度的运动中也同样存在着风场与气压场之间的力的准平衡关系。这种关系是非线性的而不是线性准地转的。后来,国外也出现了不少非线性方面的研究。70年代末至80年代初,他又与李麦村共同提出,在大气各种空间尺度的系统的生成与发展中都有三个不同时间尺度的变化阶段。一旦运动中力的准平衡遭到破坏后,运动即发生急速变化,这段时间非常短(第一种时间尺度);这变化使运动的力进入准平衡阶段,也就是运动的第二阶段,这时运动变化较缓,变化时间较前者约长一个量级(这是第二种时间尺度)。运动的巨大变化主要发生在这段时间;此后运动进入准定常阶段(第三种时间尺度)。这三个时间尺度一个比一个长。他们还指出,对不同空间尺度的运动都存在一个特征尺度,当实际运动的空间尺度大于这个特征尺度时,气压场起主导作用;当运动的空间尺度小于特征尺度时,风场起主导作用。这便是著名的大气运动适应理论。这个理论大大丰富了大气环流理论知识。
         50年代至80年代,叶笃正对青藏高原气象学做了独具特色的研究。他注意到,青藏高原上空的天气和气候有独特的规律和作用。研究它对认识东亚大气环流甚至北半球大气环流都有深远意义。50年代以前,在研究中一般都着眼于高原的动力强迫作用。50年代初期,叶笃正与气候学家Flohn各自指出了青藏高原在夏季是一个巨大热源。叶笃正还指出冬季青藏高原是个冷源。叶笃正并深入地研究了夏季青藏高原热源及其对东亚大气环流的影响。从此国际上都接受了高原(以及其他大地形)热源影响的概念。
         叶笃正还首先发现,沿着青藏高原南侧、经长江下游至日本,存在着一支高空西风急流,称为南支急流。这支急流对我国的天气有重大影响。这支急流与高原北侧的北支急流汇合成为北半球最强大的急流,严重地影响着东亚天气。这一发现引起了国内外学者的广泛注意。由此引出了对这两支急流的一系列研究工作。70年代,他利用当时很少的观测资料,对青藏高原热力状况、环流状况、高原上对流系统的作用、青藏高原在全球环流中的重要性、青藏高原大型垂直流场等问题做了大量研究。叶笃正指出,夏季从高原上升的气流可以在遥远的地区下沉,导致高原与遥远地区有重要的遥相关作用。此外,他还研究了夏季由高原热源引起的强对流小系统与很大尺度天气系统的非线相互作用。指出,夏季高原上空的小尺度对流活动对高原高空大尺度环流的维持起主要作用。50年代,他与其他同志合写的《西藏高原气象学》一书,是当时国内外唯一的西藏高原气象学专著。1979年他与高由禧等合著了《青藏高原气象学》一书,更全面系统地总结了这一领域的研究成果。
         80年代,叶笃正和他的学生应用更新更全的资料,发现夏季高原东西部各有一个对流活动中心,并进一步验证、充实了他过去的观点和结果。后来,他和他的学生还比较了青藏高原和北美洛矶山对大气环流影响的异同,阐明了青藏高原能激发出向东南和西北方向传播的两大波列,而洛矶山则无此作用的原因。此外,还研究了青藏高原和洛矶山对北半球气象要素遥相关的重要影响。叶笃正关于青藏高原气象的独具特色的研究成果,丰富了世界气象科学宝库。
         1972年,在中美两国解除禁锢并终于建立外交联络后,周总理首次接见了美籍华人学者访华代表团。其中美国华盛顿天主教大学流体力学教授张捷迁向周总理提出,愿意短期来华工作。周总理同意并批示中国科学院,要做好中美学者学术交流与协作。叶笃正接受任务后,首先想到了建造大气环流物理模拟实验室,认为这是双方都感兴趣而且是我们非常需要的课题。叶笃正认为,除了理论分析和对观测事实分析,也可以用流体实验方法模拟研究大气环流的动力学问题,因为描述大气和流体运动的数学方程组是相同的。实验方法的优越性是,可随意改变控制参数多次重复实验,而在大气自然条件下,只能被动地接受自然界给定的条件。
         叶笃正率领了一批科技人员,从实验室的设计、工程施工到仪器研制,无不亲自指导。经过一年多辛勤工作,建成了中国科学院大气环流物理模拟实验室,并进行了大气环流物理模拟实验。
         1974年,叶笃正和张捷迁等发表了第一篇论文《夏季青藏高原对东亚大气环流热力影响的模拟实验》。在随后的几年里,叶笃正等又发表了一系列的大气环流物理模拟实验论文。叶笃正巧妙地把大气环流理论与流体实验结合,在实验室里直观地显示了青藏高原对东亚大气环流的动力及热力作用。例如,青藏高原对西风流的阻挡和分流;对西风槽、脊移动及强度变化的影响;对高原西侧槽及东侧大槽形成的主宰作用;对夏季高原上空强对流活动的主宰作用;对形成夏季南亚热力性高压的主宰作用等。此外,还发现了许多未被前人注意的现象,例如大尺度地形引起大气环流振荡等。这些工作大大推动了我国的青藏高原气象学研究,受到国内外学者重视。叶笃正所领导建造的大气环流物理模拟实验室也受到高度评价,其具有特色、性能优良的实验装置,可与美、英、俄、日、澳等国的同类实验室媲美。
         70年代末至80年代,叶笃正十分关注全球气候变化问题。他参与了世界气候研究计划(WCRP)的有关科学活动,并成为该计划的联合科学委员会成员。他积极组织并领导了我国的气候研究,先后任中国气候研究委员会主任和名誉主任。他积极组织大气科学研究和观测的国际合作和国内关于气候变化的综合研究。他虽年过七旬,仍致力于气候形成和变化的研究。在揭示大范围积雪和降雨异常,以及土壤湿度对大气环流后延反馈的基础上,提出了“陆面记忆”的新概念,受到国际学术届重视。
         80年代,国际上兴起了全球变化的研究。该研究把地球的各个部分(大气、水、冰雪、陆地、生物)作为一个整体,研究其中各种过程的相互作用,从而进行包括气候在内的全球环境演变研究。其最大特色之一是把地球有生命过程和无生命的过程有机地结合起来,同时强调了人类活动对全球环境变化的影响。这是迄今为止地球科学最大、最复杂的一项国际合作研究项目。从一开始叶笃正就积极参与了这项国际合作研究的规划,发挥了重要作用。叶笃正在该研究中提出了早期信号问题。他认为气候和植被过渡带是气候和环境变化的最敏感地区,如有变化,应在这敏感的地区先开始,因此它应在研究全球变化中受到重视。这个观点被人们重视。
         在叶笃正领导下中国的全球变化研究,在短短的几年里得到了很大的发展,其规模和成果都得到了国际上承认,在国际上占有了一席之地。由于中国对全球变化研究的贡献,研究全球变化的国际组织“全球变化的分析、研究和培训系统”(START)在东亚筹建了“东亚全球变化区域委员会”(START Regional Committee for Temperate East Asia)(由中国、日本、远东俄罗斯、韩国、朝鲜和蒙古等六国组成)。秘书处设在中国,挂靠在中国科学院大气物理研究所。由此又成立了“全球变化东亚区域研究中心”(START Temperate East Asia Regional Center),也设在中国科学院,中心主任由协助叶笃正工作的符淙斌教授担任。
         自70年代末以来,为了中国的气象事业走向世界,叶笃正为我国组织领导了大量的国际学术活动。曾代表中国参与了世界气候研究计划(WCRP)和国际地圈生物圈计划(IGBP)的筹划与制定。1982—1988年,任国际科学联盟理事会(ICSU)和世界气象组织(WMO)联合科学委员会(JSC)委员。1983—1987年任国际大气物理和气象协会(IAMAP)执行委员。1987—1995年任国际大地测量和地球物理联合会(IUGG)执行局成员,1987—1990年任国际地圈生物圈计划科学委员会(SC-IGBP)委员。
         在国际组织任职期间,叶笃正做了大量的工作,使我国地球科学与国际接轨。同时,他还大量地介绍和推荐了我国科学家到国际学术组织工作。例如,推荐著名科学家陶诗言、曾庆存去ICSU及WMO的联合科学委员会(Joint Scientific Committee)任职;推荐符淙斌去 IGBP/ICSU 任职;推荐周秀骥去IAMAP(1AMAS)任职;推荐陈俊勇到IUGG执行局任职等。
         叶笃正还多次从国际组织为我国筹措国际活动经费,并多次大规模地率团参加国际学术会议,例如,1983,1987,1991,1995年率中国大型代表团(每次皆在七八十人以上),参加国际地球物理及大地测量联合会大会。叶笃正为我国地学科学与国际接轨工作做了大量工作。
         叶笃正还做了大量科学组织领导工作。首先,在赵九章领导下,他和一些同志把一个十几个人的气象小组建成在国际享有一定名气的大气物理研究所,这花费了他大量心血。在他担任中国科学院副院长期间,他发展壮大了中国科学院黄淮海农业科研基地,为今天中国科学院农业研究打下了基础,筹建了全国自然科学名词审定委员会,任该会副主任(钱三强为主任),为推动自然科学名词规范化、标准化做了大量工作。
         叶笃正担任《气象学报》主编10余年,任《中国科学》、《科学通报》主编多年,对提高这些刊物的质量和学术水平并使之达到国际先进水平做出了重要贡献。
         叶笃正在培养人才方面做了大量工作。曾在北京大学、南京大学、中国科学技术大学等学校任教多年。他培养了大批人才,其中许多人已成为国内外享有声誉的教授、研究员和业务骨干。叶笃正对高等院校的青年教师和广大气象站预报员也十分关心。他对学生要求严格,注重培养他们学业的扎实基础和严谨的学风。鼓励学生独立思考,提出与导师不同的学术观点。
         他经常向年轻同志请教自己所不熟悉的问题。他重视理论研究,也重视实际工作。他对我国气象局的天气预报和研究工作,也尽其所能做了大量协助工作。
         叶笃正曾获国家自然科学奖一、二、三等奖各一次,多次获中国科学院自然科学奖。1980年当选中国科学院学部委员(院士),1981年当选芬兰科学院外籍院士,1982年当选为英国皇家气象学会荣誉会员(honorary membership),1990年当选美国气象学会荣誉会员(honorary member),1990年当选为中国气象学会荣誉会员。

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