杨鉴初先生1915年6月26日(农历一九一五年五月十四)生于江苏宜兴,1990年1月17日(农历一九八九年十二月二十一)因肺心病医治无效不幸逝世于北京,享年74岁。
杨鉴初先生原本出身于一个富裕家庭,但在他五、六岁时父亲因病去世,他是家中独子,没有兄弟姐妹,只留下孤儿寡母,还有一大家子眷属。家道中落的他从未享受到富足生活,中学时曾经去吃别人丢在桌子上的肥肉,晚年后还用自嘲似的口吻以此激励晚辈。虽然生活艰辛,但家庭的底蕴犹在,杨先生自幼就聪明好学,而且兴趣广泛,特别是在母亲的谆谆教诲下,成为家乡同龄人中,书读的最多最好的有为少年。与他齐名的我国著名科学家或受过高等教育或海外留学归来,他有一个显著区别,所获的最高学历只是在江南一所普通的高中毕业,他后来取得的成就几乎都是靠自学和刻苦钻研得来。
1934年19岁的他参加了国立中央研究院第三届气象学习班考试,因为当时国内经济萧条,就业困难,鉴于从事气象工作职业有保障,待遇较好。且因竺可桢先生主持考试,很多已在大学就读甚至是多年在中学任教的老师都争相报名,总共530余人。而杨鉴初先生以一个高中毕业生的资历在众多竞争者中脱颖而出,名列40人的正取名单。自此在竺可桢先生门下,他走上了终身为伴的气象学道路。
解放后,杨鉴初进入中国科学院地球物理所工作。1950年12月,杨鉴初先生所在的地球物理所与军委气象中心合作成立"联合天气分析预报中心"(简称"联心")与联合资料中心(简称"联资"),由军委气象局直接领导,办公地点设在西郊公园(现在的北京动物园)军委气象局内。"联资"一个重要任务是为解放台湾与抗美援朝战争进行中长期预报的气象资料的分析整理工作;另一个重要任务就是为恢复和发展经济,制作一年以上的长期天气预报。当时世界上没有制作一年以上长期预报的先例,资料丰富的美国也只做到5-7天的预报,还没有一个月的预报;前苏联用历史天气图生成的长期预报也只有3-5个月时效。而国内台站稀少,历史天气图不足。在这样的条件下,杨鉴初先生充分利用仅有台站积累的历史资料,对我国长期天气预报进行了深入系统的研究。他于1951年在《天气月刊》发表了《运用气象要素历史演变规律做一年以上长期预报》一文,所提出的长期天气预报方法被誉为杨鉴初法,并立即用于实际预报业务中,《人民日报》曾载文对此做过介绍。
1953年,资料条件得到改善,杨鉴初先生系统介绍了《苏联天气图方法的长期天气预告》,带领一批年青人结合我国以及亚洲上空大气环流实际,研究前苏联长期天气预报的基本概念和独特预报方法。在后来的1959年他又发表论著,从东亚大气环流自然天气季节出发,提炼出我国自己的《季节长期天气预报一个方法》。差不多就在那时,四十多岁的杨先生已到不惑之龄时,还自学了英文、俄文。
1955年"联心"与"联资"两个中心完成任务后撤销,在那个特别的年代里为巩固新生的共和国做出了无法磨灭的贡献。在“两联”的日子中,杨鉴初先生还为我国培养了一批长期天气预报业务和研究方面的专家。"联心"与"联资"为创建新中国气象事业及培养气象干部做出了重大贡献,也奠定了杨鉴初先生作为中国长期天气预告的创始人的历史地位。
在回到地球物理研究所,杨鉴初先生把历史资料分析用于气候研究和大气环流研究领域,与叶笃正、陶诗言、顾震潮合作,开创了气候研究联系实际方向,填补了气象学研究的空白,深受国际大气科学界的重视。当时他们四人一起被外界称为“叶顾陶杨四大金刚”,后来业内也有““叶顾陶杨精神”之说,指的就是在那个特别的年代里,年轻的科技工作者无私的团结在一起,为祖国为一种科学精神忘我的工作。后来获得2005年度国家最高科技奖的叶笃正先生回忆说,当时四人合作完成并在国际著名气象学杂志Tellus发表的三篇论文具有非常重要的意义,陶诗言先生回忆说“中国的大气科学研究始终在跟随着世界大气科学的脚步。我们一直跟着跑,并没有落后多少。”2005年中科院为叶先生九十华诞的举办庆祝大会上,叶先生致辞中说:“一个科学工作者,一生的经历就好象是一出戏……这台戏的成功,不是一个人的成绩,而是大家的,是包括‘叶顾陶杨’在内的一个科学群体的成绩。”虽然当时杨先生已经辞世多年,但仍然可以感受到,与他共同创造了那一段激情燃烧岁月的同事兼战友的深切怀念,并令后代学者感慨。
1989年,经中央批准的中国第一部大型人物词典《中国人名词典》当代人物卷收录了杨鉴初先生简历,在国内外发行。
二、主要研究领域、学术成就和学术思想
(一)杨鉴初法
我国气象论文发表,虽然有审稿制度,但很少有公开讨论并将讨论发言附在后面一并刊出的先例。杨先生的这篇论文发表,却开了一个先例。
1951年9月23日,中国气象学会北京分会讨论了这篇论文。参加讨论并发言的有凃长望、叶笃正、卢鋈、陶诗言、顾震潮、顾均禧、仇永炎、谢义炳等我国当时著名气象学家。他们认为杨先生的方法是从气象事实出发,气象事实是各种不同原因和过程产生的。抓住了它,就是抓住了各种物理因子的综合影响,适当又适用。所提出的五点规律性很好,尤其是转折点的提出十分重要。方法就事论事,简单易行,比过去一些气候预报方法显然优越得多。就这个方法发展未来前景而论;认为在变化理论和内在机制得到瞭解之后,这个方法仍然是可以用的。
一篇论文开创了中国长期天气预报局面,除了气象学界著名专家的肯定之外,还有其他因素。新中国成立,面临解放台湾和抗美援朝两大军事任务。气象部门必须在繁重的接管任务和重建系统基础上,为国防和军事服务,与此同时国家还要求迅速恢复并发展全国生产,由于农业是国民经济基础,而农业基本周期为一年,所以,国民经济和军事国防任务两者不仅需要短期和中期预报,还需要一年以上的长期气象预报。当时可掌握的台站观测数据不能满足预告要求,即便观测数据丰富的美国和前苏联也达不到要求,前苏联预告方法生成的长期预告时效不长于3-5个月,美国还没有开展一个月以上的预告,一般只做5-7天的中期预告,而像我国那样要求做一年以上的长期预告,世界各国尚无先例。面对国家需求和当时国际水平,只能独辟蹊径,研究适合我国的长期预报新方法。杨鉴初先生的新方法既满足国家需要,又适应我国台站资料条件,而且简便易行,便于台站预报员掌握。
目前即使理论上对变化原因了解取得长足进展,一些台站仍有人依据气象要素历史演变规律做长期预报,尤其是时效超过一个月以上的气象要素预报(国际上数值天气形势预报时效不超过两周,其结果只能作为实际预报的一种参考)。六十年代陶诗言先生在西部沙漠多次承担军事气象保障任务,在需要做出未来几个月的长期天气预报时,就用杨鉴初方法,根据当地单站资料做出满足军事需求的长期预报,为军事气象保障做出杰出贡献。
叶笃正先生在1951年就指出:“转折点很重要,预报失败,往往就是转折点未掌握好”。杨鉴初先生在参加长期预报会商讨论时曾多次提出:大多数人同意的预报结论,往往会和未来实际出现的结果相反。提醒大家出现转折点,并且尽力掌握转折点。
虽然已有简化模式用双稳态突变理论和数值解证实平直西风环流变为阻塞环流是地形和加热场通过大气非线性动力学和耗散作用产生的转折点,但是在实践中距离预报和掌握转折点的要求还有很多路要走。
(二)《季节长期天气预报的一个方法》(1959)
把我国长期天气的研究和业务推进到一个新的发展阶段
杨先生客观评价自己的新方法说:“我这个方法是在资料与长期天气图不足的条件下,适应具体情况而提供出来的。从当地历史记录出发、从环流出发进行长期气象预告并非不对,这些方法,将来必须配合研究,以便从根本上解决大气演变的规律性”。
当资料和长期天气图开始满足一定要求时,杨先生系统介绍了前苏联穆尔汤诺夫斯基学派。原国家气象局副局长、中国工程院院士、中国气象学会理事长章基嘉先生在1992年回顾杨鉴初先生的贡献,写道:“悉心指导青年气象科技工作者进行长期天气预报和气候资料分析方面的科学研究工作。在他的指导帮助下,中央气象台借鉴苏联长期天气预报天气图方法的概念和原理,建立了以亚洲自然天气区域、自然天气季节、自然天气周期、大型天气过程相似性和韵律活动为基础的长期天气预报方法和预报业务,把我国长期天气的研究和业务推进到一个新的发展阶段。”
现在虽然发展出海气藕合模式,可以做一个月甚至季节长期预报,却是综合预报中的一种方法。在综合预报和研究方面,所提出的基本概念至今常被引用,例如自然天气周期,自然天气季节,韵律,位相等,有些甚至耳熟能详,诸如长江流域梅雨季节,华北雨季等。
(三)大气环流和气候研究
1.指导我国气候资料整编、分析工作,首次提出高空西风带环流演变综合图
“杨先生十分重视气候资料在国家经济建设中的作用,为此除了指导我国气候资料整编、分析工作之外,还开展了多方面气候研究,在我国最早进行的大气质量平均月际变化和大范围正负月平均温度距平出现频率探讨,首次提出高空西风带环流演变综合图”(章基嘉)。
2.中国气候研究联系实际的开创性工作之一
为了三门峡水库工程的需要,水利部委托中国科学院地球物理研究所对黄河流域降水进行详细研究,1955年,杨鉴初先生运用历史资料分析特长,克服了当时黄河流域台站资料不足,与人合作完成《黄河流域降水图集》,为黄河流域降水研究提供了充实的气候资料基础,1956年,杨先生和叶笃正、高由禧、张宝堃等合作完成了《黄河流域的降水》专著,成为当时我国对黄河流域降水详细而全面的研究,在50、60年代黄河流域规划和设计方面起了重要作用,杨先生在该书中发表的《黄河流域的平均降水及其特征》一文中,对黄河流域降水气候学特征给出全面分析,与全书构成中国气候研究联系实际的开创性工作之一。“他还对我国旱涝、暴雨、气候变化等方面做过许多研究”(章基嘉)。
3.向国际学术界展示我国气象科学研究水平。
4.与人合作填补世界高原气象学空白
50年代末在顾震潮,叶笃正先生倡议下,杨先生和陶诗言、叶笃正、顾震潮合作写了《西藏高原气象学》,杨先生担任“西藏高原气候学”主编并亲自撰写了大部分章节。1960年出版,成为60、70年代国内外唯一的高原气象学专著,填补了世界高原气象学的空白。“其中提出不少新事实,新观点被后来的青藏高原气象科学实验研究所证实”(章基嘉)。
(四)开辟日地关系研究新方向
1.气候变化的自然强迫因素
在“运用气象要素历史演变规律作一年以上的长期预告”一文中,杨先生指出“任何气象要素的长期记录,反映了这个要素全面的历史变化(影响于这个气象要素一切外界因素,也包括大气环流本身复杂演变所给予它的影响的结果,毫无遗漏地都在这个气象要素的历史变化中包括了的)。”在引进大气环流演变预报方法基础上,发展出从“当地历史记录出发,从环流出发”的季节长期天气预报方法之后,认识到依靠大气环流演变最长能只能做季节预告(现在人们认为单纯依靠大气内动力学做出的预报的有效的最长时效在一周至十四天左右)。
2.一个太阳活动单元和日地关系
他认为:研究太阳活动主要有四个方面:(1)太阳光球黑子频率、日面分布、单个黑子结构及其生命史。(2)与黑子相对应光球、色球状况,含光斑、耀斑及其紫外辐射与无线电波段异常辐射和带电粒子流喷发。(3)日珥大小、形状演变。(4)黑子上空日冕扰动。杨鉴初先生把这些现象的组合构成“一个太阳活动单元”(1962年9月4日“太阳活动与地球物理”《光明日报》第二版)。他进而估算太阳异常带电粒子流在日地空间的速度,约为电磁波传播速度的二百分之一,带电粒子流的锋面在地磁场作用下生成为期几天的绕地环流,它的锋面及其绕地环流形成地球磁暴。源于银河系宇宙线高能粒子可以到达地面,虽然能直接影响对流层气象要素,如果和太阳活动无关,也是自然现象,但是引人注目的是:在地球磁场异常调制下,产生宇宙线流量异常变化。
用单一黑子表征太阳活动,研究对气候变化的影响,这个课题争论了二百余年。伴随黑子数目多少的太阳常数(主要是可见光和红外辐射)变化很小,而太阳常数是气候学的基本参数之一,据此质疑太阳活动影响气候的科学家有合理的逻辑。除此之外,虽然有统计结果证实气候变化与太阳活动两者之间存在联系,但是影响途径不明,难以服人。“一个太阳活动单元”的观念不仅拓展了太阳电磁辐射波谱的变化;指出太阳电磁辐射异常和喷射带电粒子流异常两者之间的密切关联以及后者和地球磁暴内在关系,地球磁场异常可调制宇宙线流量变化,从而存在影响对流层的可能性。另一种影响途径就是紫外辐射异常可以调制平流层以上(含平流层)的大气成分及其数量发生变化。
杨先生把这个日地物理框架称为日地关系,写出《日地关系》一书。出版发行27万册,受到著名科学家钱学森好评。去世后,国内外知名学者王绍武先生在论文中提到这本书仍然说:“受益匪浅”。
气候研究近三十年快速发展证实:“包括‘叶顾陶杨’在内的一个科学群体的成绩”。更为珍贵的是‘叶顾陶杨精神’留给后代的无价财富。
(五)学术思想和治学精神以及科学理念
1.独辟蹊径,面向数据建模
2.已有的科学结论仅是打开通往未知世界大门的钥匙
杨先生把已有的科学结论看作打开未知世界的钥匙,从来不用已有的结论判断未知领域探索结果,对于有争议的研究方向,一方面指出“任重道远”,另一方面鼓励有为的学者积极地谨慎探索,期望从更为宽阔的天、地、生一体化视角,研究气候变化。例如,1975年4月汤懋苍先生在百余人汛期预报讨论大会上,首次报告用地温做汛期降水预报的探索成果,杨先生在报告结束后,迅即走到台前,热情又语重心长对他说:“用地温做长期预报,这是一条新路,我相信方向是对的,不过,路还很远,你要准备吃苦。”。汤先生写道“以后每次在工作中碰到困难,特别是1982年以前,困难很大的日子里,是杨先生的上述几句话,给我以力量,坚定着我的信心。”。十年后的1985年,请他去参加成果鉴定会,他说:“你们的预报我都看过了,做得很好,这是长期预报的一个成果”。经鉴定“地温预报方法”获得1987年度中科院科技进步一等奖,在《中国旱涝分析和长期预报研究》著作的序言中他写道“用地温做降水长期预报,这是国内首创,外国没有”。
3.刻苦治学,精益求精
4.献身大气科学
即使在“文化大革命”期间受到冲击,但是他一如既往抱病从事科学研究:年轻学者上门求教,他热情不减提出自己的见解;力所能及参加一年一度的长期天气会商;出席有关学术会议。
不但治学上淡泊名利,在“叶、顾、陶、杨四大金刚”中,他们家居住面积最小,7口人,居住在58平米的陋室中,用一个人工资维持全家生活。但是,他从来不去争房子、工资、学术待遇,而是把精力放在科学研究上。令人想起孔子对颜回的评价“一箪食,一瓢饮,在陋巷,人不堪其忧,回也不改其乐。贤哉回也!”
5.科学群体和个人
四、杨鉴初主要论著
杨鉴初.1949.三十六年(1947)夏季国内水旱灾区之量分析.竺可桢六旬寿辰纪念专刊:65-68.
杨鉴初.1950.台湾温度初步分析.气象学报,21(1):47-52.
杨鉴初.1951.运用气象要素历史演变的规律性做一年以上的长期预告.天气月刊,1951,320-37.
杨鉴初.1953.苏联天气图方法的长期天气预告.中国科学院地球物理所专刊乙种
杨鉴初.1953.气象要素连续性历史变化的长期预告意义.气象学报,24(1953),3,187-198.
杨鉴初.1953.苏联牟尔汤诺夫斯基学派文献目录.气象学报,24(1953),3,204-208.
杨鉴初.1954.高空西风带环流演变综合图及其应用.气象学报,25(1954)2,65-90.
杨鉴初.1955.气候资料在祖国建设中的意义.科学通报,1955,3,25-28.
叶笃正,杨鉴初,高由禧.1956.黄河流域的降水.北京:科学出版社.
杨鉴初,罗四维.1957.从西藏高原地面观测结果探讨高原上的环流和热力问题.气象学报,28(1957),4,264-274.
杨鉴初,汪关成,李玉兰.1959.西藏高原对其北方环流系统的影响.气象学报,30(1959),1,99-113
杨鉴初,陶诗言,叶笃正等.1960.西藏高原气象学.北京:科学出版社.
杨鉴初.1961.大磁暴后我国温度变化.地球物理学报,10(1961)
杨鉴初.1964.日地关系.北京:科学普及出版社.
杨鉴初,林学椿.1964.太阳活动对冬半年平流层中部温度的影响//平流层大气环流及太阳活动对大气环流影响的研究.北京:科学出版社:77-89.
杨鉴初.1964.太阳活动第十九周内北半球700毫巴等压面高度月偏距的对比分析//平流层大气环流及太阳活动对大气环流影响的研究.北京:科学出版社:109-118.
王莲英,杨鉴初.1986.北半球中纬度四站臭氧受太阳磁扇边界的影响//天文气象文集编委会编.天文气象学术讨论会文集.北京:气象出版社:25-31.
王莲英,杨鉴初.1992.太阳活动对中低纬度臭氧总量的影响//长期天气预报和日地关系研究.北京:海洋出版社:180-185.