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【甘肅日報(bào)】【走進(jìn)中科院蘭州分院】高由禧:高原氣象學(xué)研究的先驅(qū)
壯麗70年·奮斗新時(shí)代 慶祝新中國成立70周年 百名記者走基層
新甘肅·甘肅日報(bào)記者 秦娜 通訊員 李麗 王晶 劉曉梅
青藏高原科學(xué)考察研究是我國最具特色的重要研究領(lǐng)域之一,在世界自然科學(xué)考察歷史上具有獨(dú)特的地位。因此,一代代科研工作者接力探索,努力破譯“青藏密碼”。
當(dāng)前,我國第二次青藏高原綜合科考正在順利推進(jìn),這也讓很多人回憶起46年前的第一次青藏科考。當(dāng)年,我國著名氣候氣象學(xué)家高由禧院士,帶領(lǐng)老一輩科學(xué)家克服重重困難,取得了一系列重要科研成果,不僅填補(bǔ)了青藏高原氣候科學(xué)研究領(lǐng)域的部分空白,而且將高原氣象學(xué)研究推進(jìn)到新的廣度與深度。
高由禧一生中對臺風(fēng)、東亞季風(fēng)、青藏高原氣象、西北干旱氣候進(jìn)行了深入研究,直接參與了兩次世界矚目的青藏高原氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn),他是我國臺風(fēng)、季風(fēng)天氣氣候?qū)W和高原氣象學(xué)等研究領(lǐng)域的倡導(dǎo)者和開拓者之一。
觀風(fēng)測云,探知?dú)庀笞兓?;?lì)志篤行,追求科學(xué)理想。這一生,他從未缺席。
1 生于亂世,心懷科學(xué)救國理想
1920年2月14日,高由禧出生于福建省福清縣龍?zhí)镟l(xiāng)下河樣村的一個(gè)貧苦農(nóng)民家庭。父親把從小喜歡讀書的他視為家族的希望,全家節(jié)衣縮食供他一個(gè)人上學(xué)。
中學(xué)時(shí)代的高由禧立志當(dāng)一名教師,把文化知識傳播給苦難的鄉(xiāng)親。高中畢業(yè)時(shí),因父親病故家中經(jīng)濟(jì)困難,他在母校融美中學(xué)當(dāng)了一年教師。
九一八事變爆發(fā)后,日本帝國主義的鐵蹄踏碎了高由禧的夢想,他眼見國民黨政府腐敗無能,勞苦大眾在戰(zhàn)爭和貧困中掙扎。深受科學(xué)救國思潮影響的高由禧認(rèn)識到,為了國強(qiáng)民富、不受外強(qiáng)的欺辱,必須要提高科學(xué)文化水平、發(fā)展科學(xué)事業(yè),因此他始終沒有放棄繼續(xù)讀書的念頭。
1940年,高由禧考入重慶中央大學(xué)化學(xué)系。由于經(jīng)濟(jì)困難,他一邊上學(xué)一邊打零工,不料卻染上了瘧疾,雖然在朋友和同學(xué)的幫助下治好了病,但身體已無法支持長時(shí)間大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí),他有幸聆聽了竺可楨、趙九章、涂長望等教授的演講,對氣象產(chǎn)生了濃厚的興趣,于是轉(zhuǎn)入地理系專攻氣象專業(yè),從此與氣象結(jié)下了不解之緣,并立志科學(xué)救國。
經(jīng)涂長望、竺可楨介紹,1945年底,高由禧到中央研究院氣象研究所當(dāng)助理研究員,在趙九章的指導(dǎo)下,開始了他的科研生涯,除研究工作外,他還負(fù)責(zé)天氣圖分析工作。研究所學(xué)風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn),每兩周由助理研究員輪流作一次學(xué)術(shù)報(bào)告,所里高級研究員在旁聆聽,如果報(bào)告不好,往往會(huì)被嚴(yán)厲批評。不僅如此,當(dāng)時(shí)研究所還要求用英文發(fā)表論文。良好的科研氛圍深深吸引著高由禧,每天晚上,他守在油燈下讀書,只想多學(xué)一點(diǎn),多記一些。
不久后發(fā)生的一件事深深地觸動(dòng)了高由禧。當(dāng)時(shí),他正在做的一個(gè)研究課題急需一些科學(xué)資料,可這些資料都保存在國民黨空軍部隊(duì)。所長帶著他去借,誰想到,接待他們的人說:“我們的資料嘛,用完后都送到美國去了,你們需要,就到美國去要吧。”至此,他才明白了,中央研究院不過是國民黨的一個(gè)花瓶、擺設(shè)而已。他空懷報(bào)國救國之志,學(xué)到的知識卻無實(shí)際用途。
2 填補(bǔ)空白,投身國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)
即便在科研不被重視的環(huán)境下,高由禧仍然全身心投入到自己熱愛的科研工作中。1948年,他發(fā)表了第一篇論文《東亞自由大氣之運(yùn)行》,開創(chuàng)性地論述了東亞環(huán)流的季節(jié)變化,首次提出中國有冬季風(fēng)的概念。中國科學(xué)院在1954年編集1949年以前各學(xué)科代表性論文時(shí),這篇文章被選進(jìn)氣象學(xué)一卷。
“千里馬”終有遇到“伯樂”的一天。這一天并沒有讓高由禧等得太久。
1949年,新中國成立初期。華東軍區(qū)接管了南京,陳毅司令員了解到科研單位的困難,在經(jīng)費(fèi)緊缺的情況下,為氣象科研所調(diào)撥60萬斤小米,作為購買地球物理探礦儀、地震儀、地磁儀和氣象儀器的費(fèi)用,并增加了人員編制。這讓科研人員看到中國共產(chǎn)黨發(fā)展科學(xué)事業(yè)、強(qiáng)國富民的決心?!坝辛斯伯a(chǎn)黨,中國才有了希望,科學(xué)才有了前途?!睂Υ?,高由禧深有感觸。那一刻,他下決心把國家的需要、人民的需要作為自己搞科研的目標(biāo)和方向。
也就從上世紀(jì)50年代開始,高由禧進(jìn)入了科研的“豐產(chǎn)期”。他在中國科學(xué)院地球物理所氣象組與葉篤正合作,從事東亞氣候研究。他領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)小組研究東亞季風(fēng)問題,那是繼竺可楨先生1935年發(fā)表我國第一篇有關(guān)東亞季風(fēng)氣候文章以來,比較全面、系統(tǒng)的東亞季風(fēng)研究。此后,這個(gè)小組發(fā)表了大量文章,取得了很多研究成果。
其間,高由禧首次提出了青藏高原季風(fēng)概念。他提出:除海陸季風(fēng)外,全球還有南北半球季風(fēng)、行星環(huán)流季風(fēng)、平流層季風(fēng)、高原季風(fēng)等五種季風(fēng)和相應(yīng)的四種形成機(jī)制,以及哈德萊、瓦克和季風(fēng)垂直環(huán)流等三種季風(fēng)維持結(jié)構(gòu)。研究還發(fā)現(xiàn),在高原的熱力作用下,在青藏高原上形成了一種獨(dú)特的季風(fēng)現(xiàn)象。夏季的高原為熱源,其近地層為熱低壓,而冬季高原為冷源,形成高氣壓,與氣壓場相對應(yīng),在高原1000米的高空,形成一個(gè)冬夏盛行風(fēng)向相反的季風(fēng)層。這一發(fā)現(xiàn)對研究青藏高原及其周圍地區(qū)的氣候具有重要意義。
這一新概念也被列入由《中國國家地理》雜志社和中國地理學(xué)會(huì)于2009年發(fā)起的“中國地理百年大發(fā)現(xiàn)”中。
在科研上不斷取得突破的同時(shí),高由禧積極投身國民經(jīng)濟(jì)建設(shè),服務(wù)國家需求。新中國剛剛成立就遇到帝國主義的經(jīng)濟(jì)封鎖,當(dāng)時(shí)橡膠是國內(nèi)緊缺的生產(chǎn)物資之一,國內(nèi)從來沒有種植橡膠的記錄,究竟能不能種?除了種植技術(shù)外,首先要找出我國有沒有適合種植橡膠的地區(qū)。高由禧接到任務(wù)后,決定從氣候的角度來解決問題??紤]到海南島與產(chǎn)膠國印尼、泰國氣候相近,高由禧利用氣象資料對海南島的氣候特征進(jìn)行了詳細(xì)研究,指出海南島的植膠、產(chǎn)膠在大氣候上的問題所在,提出了利用不同地區(qū)小氣候,揚(yáng)長避短種植橡膠樹的建議。
1950年,為了抗美援朝,我國前線部隊(duì)急需臺灣海峽、朝鮮及東亞地區(qū)的臺風(fēng)預(yù)報(bào),但掌握著太平洋地區(qū)氣象資料的國家拒絕提供。解決臺風(fēng)預(yù)報(bào)的重任又壓在了高由禧身上。沒有當(dāng)時(shí)的氣候資料,他在歷史資料中找規(guī)律,總結(jié)出臺風(fēng)的路徑及其與天氣型的關(guān)系,提出以地面天氣型預(yù)報(bào)臺風(fēng)路徑;以鄂霍次克和白令海上氣統(tǒng)的變換加深,作為西風(fēng)環(huán)流改變的指示和臺風(fēng)轉(zhuǎn)向與否的指標(biāo)等。這些方法現(xiàn)在看起來是很簡單的,但在當(dāng)時(shí)卻是首次應(yīng)用且行之有效的。
為治理黃河,國家啟動(dòng)三門峽水庫建設(shè)。1954年,高由禧等受中國科學(xué)院委派,研究了黃河流域降水的氣候特征及其暴雨與旱澇的關(guān)系,創(chuàng)造性地應(yīng)用了“相關(guān)性排表法”,對三門峽水庫的設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。
在50多年的科研生涯中,高由禧始終秉承國家需求就是他的研究方向,身體力行,不斷開拓和指導(dǎo)了氣象學(xué)的許多綜合研究工作。他提倡學(xué)科交叉和綜合研究,積極引入和應(yīng)用新思想、新方法和新技術(shù),將理論與實(shí)踐緊密結(jié)合,強(qiáng)調(diào)氣象學(xué)要為農(nóng)業(yè)、水利工程、國防建設(shè)和其他國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)。
3 扎根西部,推動(dòng)高原大氣研究
1958年,中科院成立了改變西北干旱面貌工作組。為增加河西走廊的供水,高由禧率隊(duì)參加中科院組織的融冰化雪隊(duì),奔赴祁連山進(jìn)行人工化雪實(shí)驗(yàn),并成立了地球物理研究所蘭州地球物理研究室,負(fù)責(zé)管理蘭州觀象臺業(yè)務(wù)。從此,高由禧的個(gè)人命運(yùn)便與大西北緊緊地聯(lián)系在一起。
歷經(jīng)了“文革”磨難,1972年,高由禧從“牛棚”解放出來。1973年,中國科學(xué)院青藏高原綜合科學(xué)考察隊(duì)正式成立,他作為首席科學(xué)家,帶領(lǐng)隊(duì)員進(jìn)行了艱苦卓絕的考察,積累了大量一手資料,取得了豐碩的科研成果。
即便在今天,青藏高原嚴(yán)酷的自然條件仍然讓人望而生畏,更別提是在那個(gè)本來就十分艱難的年代進(jìn)行科考活動(dòng)了。從交通到安全,從吃飯到住宿……樣樣都是難題。高由禧率領(lǐng)考察隊(duì)在很多沒有路的地方行進(jìn),冰川、雪山、懸崖、峭壁……經(jīng)常是一個(gè)事故連著一個(gè)事故,考察隊(duì)一次次陷入險(xiǎn)境。由于舍不得使用昂貴的固體燃料,高由禧和隊(duì)員們常常在后半夜被凍醒;在無人區(qū),大家又經(jīng)常面臨沒有飲用水的絕境。
就是在那樣惡劣的環(huán)境中,高由禧組織了南亞高壓、青藏高原氣候圖集和青藏高原低渦三大會(huì)戰(zhàn)研究。其中,我國第一本青藏高原氣候圖集全面揭示了高原地區(qū)地面和高空各氣候要素場的平均氣候特征,填補(bǔ)了氣候圖集中高原地區(qū)的空白。
1974年,高由禧組建了中國科學(xué)院蘭州高原大氣物理研究所。從此,這里就成了我國西部大氣科學(xué)與環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用研究的主力科研機(jī)構(gòu)。
圍繞高原氣象研究,高由禧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)做了很多工作?!肚嗖馗咴瓪庀髮W(xué)》《西藏氣候》兩本專著,就是那幾年完成的。其中,第一本有關(guān)西藏地區(qū)氣候的專著《西藏氣候》一書,首次在高原上劃分了氣候帶,對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防都有著重大的實(shí)用價(jià)值。1979年,他組織開展了青藏高原第一次大型野外觀測試驗(yàn),將我國高原氣象研究推向了全新階段。
1980年,高由禧當(dāng)選中國科學(xué)院院士,已過花甲之年的他依舊干勁十足。他說:“想趁自己眼睛還能看見,耳朵還能聽見的時(shí)候,爭取為國家多做一點(diǎn)工作?!?/p>
在著名氣象學(xué)家葉篤正院士倡議下,高由禧院士等主持了1988-1992年間的國家基金委和中科院重大項(xiàng)目HEIFE試驗(yàn)(“黑河地區(qū)地氣相互作用觀測試驗(yàn)研究”),這也是中日國際合作項(xiàng)目,中日雙方數(shù)十所大學(xué)和研究所的近百名科學(xué)家參加了這個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)以地氣間水分和能量交換為中心,著重研究干旱區(qū)陸面物理過程,為改進(jìn)其參數(shù)化提供觀測依據(jù),同時(shí)也為甘肅河西地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展提供節(jié)水和合理用水的方案。當(dāng)時(shí)那項(xiàng)試驗(yàn)的觀測期之長、觀測項(xiàng)目之全,是以往其他同類試驗(yàn)所沒有的。
正因?yàn)樵谌蜃兓芯恐械闹匾饬x,HEIFE試驗(yàn)一開始就備受國際科學(xué)界的關(guān)注,成為世界氣候研究計(jì)劃(WCRP)和國際地圈生物圈研究計(jì)劃(IGBP)的一個(gè)組成部分。在高由禧等人的努力下,試驗(yàn)取得了一系列新成果。以系統(tǒng)的觀測事實(shí)證實(shí)了綠洲的冷島效應(yīng),臨近綠洲沙漠的逆濕現(xiàn),即夏季白天常常是綠洲有感熱向下輸送,臨近綠洲的沙漠有水汽向下輸送。這些結(jié)果揭示了綠洲地氣相互作用及其對沙漠環(huán)境的影響。
作為高原大氣物理研究所的創(chuàng)始人和學(xué)術(shù)帶頭人,高由禧在機(jī)構(gòu)組建和調(diào)整、研究隊(duì)伍建設(shè)和學(xué)科方向確定等方面運(yùn)籌帷幄,帶領(lǐng)研究所不斷壯大,逐漸發(fā)展成一支學(xué)科齊全,能夠多兵種、大兵團(tuán)聯(lián)合作戰(zhàn)的學(xué)術(shù)力量兵團(tuán)。1999年,蘭州高原大氣物理研究所、蘭州冰川凍土所、蘭州沙漠所一起整合成立中科院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所。
斗轉(zhuǎn)星移,時(shí)光流轉(zhuǎn)。如高由禧所言,“中國西部獨(dú)特的高原大地形、稀疏的植被、大面積的沙漠和冰川凍土環(huán)境,給我們提供了研究陸氣相互作用的絕佳場所?!?/p>
2001年3月3日,高由禧院士在蘭州去世。他一生戰(zhàn)斗在科研第一線,為我國高原氣象學(xué)的發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)。時(shí)至今日,他的學(xué)術(shù)成就和學(xué)術(shù)思想依舊啟發(fā)和引導(dǎo)著后輩的研究工作。
本版圖片為資料圖,由中科院西北研究院提供。