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謝義炳:中國科學院學部委員(院士)、氣象學、大氣科學學家


謝義炳(1917年4月3日—1995年8月24日),出生于湖南新田。氣象學、大氣科學學家。1980年當選為中國科學院學部委員(院士)。1952年加入九三學社。九三學社第八屆中央委員會委員。

謝義炳出生于知識分子家庭。父親是清末秀才,青年時就讀上海南洋公學,獲湖南省第一屆公費留學英國,回國后歷任湖南省高等工業(yè)學校、東北大學、廣西大學教授,兼廣西大學理工學院院長。謝義炳之兄畢業(yè)于東南大學,任湖南大學教授兼副教務長。謝義炳早年喪母,由祖母撫養(yǎng)。家庭的影響及國家內(nèi)憂外患的現(xiàn)實激發(fā)了他的愛國激情。他從小崇拜岳飛,并向往一個自覺遵守共同規(guī)范,無為而治的協(xié)和社會。在中央大學實驗學校初中部和揚州中學高中部的學習,引導他走上了“科學救國”的道路。他很喜歡聶耳的《畢業(yè)歌》,這反映了他當時的進步熱情。1935年夏,謝義炳以優(yōu)異成績考入清華大學理學院,希望攻讀天體物理學。1937年“七七事變”后,清華大學遷往昆明。謝義炳于1938年秋季到達昆明西南聯(lián)合大學復學,并決定學習氣象學。1940年畢業(yè)后任貴州省氣象所觀測員。

1941年,謝義炳進入當時遷到貴州遵義的浙江大學研究生院,師從涂長望教授,從事地方性天氣與氣候及歷史氣候變化的研究。著有論文“貴州的氣候”及“清代水旱災周期研究”。1943年畢業(yè),獲碩士學位,任中央氣象局技士,從事地方臺站的業(yè)務指導工作,巡視陜西、四川、廣西各地氣象臺站,并協(xié)助舉辦觀測人員訓練班,擴建氣象觀測網(wǎng)。1945年美國作出戰(zhàn)時科技人員培訓計劃并提供培訓經(jīng)費一年,謝義炳考取后赴芝加哥大學學習,并在美國氣象局中期天氣預報科實習,期滿時獲得芝加哥大學獎學金,留美繼續(xù)深造。20世紀40年代芝加哥大學氣象系集中了一批以CG羅斯貝和EH帕爾門教授為首的最優(yōu)秀的氣象學家。在大氣大尺度環(huán)流系統(tǒng)的分析和動力學研究方面取得很多重要的進展,被稱為芝加哥學派。1949年謝義炳以“北美冷渦的選例分析”論文,取得哲學博士學位,并留校進行博士后研究工作。

謝義炳雖然身在異國,但時刻關(guān)心祖國發(fā)生的變化。1949年中華人民共和國成立前夕,在留美科協(xié)的組織下,他響應周恩來總理歡迎中國留學生回國參加建設(shè)工作的號召,婉辭師友的挽留,準備回國。1950年秋,終于克服種種困難回到了闊別5年的祖國。

謝義炳回國后,于1950年9月任清華大學氣象系副教授。1952年高等學校院系調(diào)整后,轉(zhuǎn)入北京大學物理系,升任教授,后被任命為物理系副主任并主持氣象專業(yè)的工作。1959年北京大學地球物理系成立,任系副主任。在“文化大革命”期間,謝義炳無端遭受審查、批斗。在困難的條件下,他仍堅持對黨的信念,認真學習馬列主義經(jīng)典著作,有可能時即從事科學研究工作。1978年他被任命為北京大學地球物理系主任。

謝義炳為我國氣象科學做出了重要貢獻。20世紀50年代初期首先發(fā)現(xiàn)東亞上空多層鋒區(qū)、急流分支和副熱帶高空急流。60年代初期首先發(fā)現(xiàn)西太平洋大多數(shù)臺風發(fā)生在赤道輻合帶上并有中期過程,提出“臺風群”的概念和切變不穩(wěn)定理論。70年代末提出中低緯度天氣系統(tǒng)相互作用的概念模式,以及濕斜壓大氣的概念和系統(tǒng)理論。80年代以后從事大氣環(huán)流基礎(chǔ)理論的研究,提出了空間不穩(wěn)定性概念,鑒定了傳統(tǒng)的斜壓行星波不穩(wěn)定性理論和判據(jù)。90年代從事大氣大型渦旋與基本氣流的關(guān)系的研究,提出指數(shù)循環(huán)的動力學理論??蒲谐晒啻潍@國際、國內(nèi)獎,對中國天氣分析和預報實踐起了指導作用,豐富和發(fā)展了大氣環(huán)流基礎(chǔ)理論。

謝義炳在大尺度環(huán)流系統(tǒng)的研究領(lǐng)域卓有建樹。對流層中、上層的冷性渦旋是大尺度環(huán)流系統(tǒng)的一個重要成員。謝義炳在他的博士論文中建立了這類渦旋發(fā)展的概念模式,指出熱成風與實際風垂直切變的差異的地區(qū)分布對天氣系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)系。這個模式已被廣泛引用在國內(nèi)外大氣環(huán)流專著的教科書中,成為一個經(jīng)典的概念模式。1950年,他首先發(fā)現(xiàn)東亞鋒區(qū)與急流的多重結(jié)構(gòu),明確了東亞高空副熱帶急流的存在及其與極鋒急流的相互作用。這一發(fā)現(xiàn)把對東亞大氣環(huán)流的認識提高到一個新的階段,并為稍后的日本氣象工作者所證實。

謝義炳一直致力于嚴重影響國民經(jīng)濟建設(shè)的災害性天氣研究,在東亞降水天氣系統(tǒng)與濕斜壓天氣動力學的研究領(lǐng)域取得重要成果。1954年長江流域遭受特大洪水后,他接受中央氣象局的“中國夏季降水問題研究”課題。對影響中國的降水系統(tǒng),包括冷鋒、低渦、暖鋒、梅雨和季風等進行了大量的分析。首先應用能同時表征大氣熱力與水汽狀態(tài)的假相當位溫分析方法,發(fā)現(xiàn)了降水系統(tǒng)的特殊結(jié)構(gòu),揭示了水氣過程的重要性。這一方法后來被他的學生雷雨順發(fā)展為靜力能量的天氣學方法,在全國各氣象臺站降水業(yè)務預報中廣泛應用。對東亞天氣尺度降水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與演變,謝義炳提出了相當全面的概念模式。把降水系統(tǒng)的天氣學研究提高到一個新的高度。這一系列概念模式為以后的研究工作所證實。1975年,河南發(fā)生特大暴雨。其后他參與組織了北方13個省、市、自治區(qū)氣象局開展大規(guī)模暴雨天氣預報方法的研究工作。他在過去的研究基礎(chǔ)上提出了濕斜壓概念和濕斜壓天氣動力學的系統(tǒng)理論。這一理論闡明了降水過程中凝結(jié)潛熱釋放的反饋將在很大程度上改變大氣運動的動力學特征。由此計算的濕斜壓不穩(wěn)定波的波長比不考慮水汽凝結(jié)潛熱反饋的不穩(wěn)定波長為短,與實際分析的結(jié)果一致。他在開放系統(tǒng)中引入濕有效位能的概念。從而為大氣能量學的研究指出了新的方向。這個概念以后被發(fā)展成一種新的暴雨診斷和預報方法。濕斜壓概念及其系統(tǒng)理論是大氣斜壓動力學的發(fā)展。在這個理論指導下,北方暴雨科研協(xié)作組發(fā)展了新的暴雨環(huán)流系統(tǒng)的概念模式,開發(fā)了一系列暴雨的天氣動力學診斷方法,設(shè)計了用于降水預報的數(shù)值模式并進行各種數(shù)值實驗,使80年代我國北方夏季暴雨預報準確率有了顯著的提高。謝義炳由于其成果在天氣預報中取得重大的社會經(jīng)濟效益,獲1984年國家科技進步獎二等獎,其理論方面的研究獲1987年國家自然科學獎二等獎。

謝義炳對熱帶大氣環(huán)流與臺風進行了系統(tǒng)研究。他在研究中國降水問題時就認為東亞降水過程中熱帶環(huán)流的作用是非常重要的。因此他花了相當大的精力從事這方面的研究。20世紀60年代初,他發(fā)現(xiàn)了東亞季風有一個月左右的振蕩并與西太平洋臺風的發(fā)生有相當密切的關(guān)系。這一發(fā)現(xiàn)對于十天以上的中長期天氣預報有重要的意義。以后國際上的工作證明了這種低頻變化的存在并且成為熱帶環(huán)流研究的重點。70年代,謝義炳提出暴雨過程中中、低緯度環(huán)流系統(tǒng)相互作用的理論,指出我國大范圍暴雨絕大多數(shù)發(fā)生在中、低緯環(huán)流系統(tǒng)相互作用的過程中,強調(diào)熱帶系統(tǒng)的重要性,并給出了詳細的相互作用過程的分析和概念模式。這個概念模式在北方暴雨業(yè)務預報實踐中取得成功。從而改變了我國暴雨預報偏重于考慮中緯度環(huán)流系統(tǒng)的傳統(tǒng)方法。

臺風是產(chǎn)生暴雨、大風和風暴潮等一系列災害性天氣的重要環(huán)流系統(tǒng)。50年代,謝義炳計算出了控制臺風移動的方程組。這個方程組對臺風移動給出了理論上的解釋。同時還得出包括臺風運動內(nèi)力、摩擦影響等各種物理過程的作用。把過去氣象工作者分散研究的控制臺風移動的各種環(huán)境因素統(tǒng)一起來。60年代,他發(fā)現(xiàn)在西太平洋上絕大多數(shù)臺風發(fā)生在赤道輻合帶上。這對當時盛行的臺風發(fā)生在東風波上的模式是一個挑戰(zhàn)。以后,國內(nèi)外的工作證實了這個發(fā)現(xiàn)。結(jié)合他對熱帶低頻振蕩的發(fā)現(xiàn),提供了解決臺風發(fā)生中長期預報這個極為困難的問題的一個途徑。在這個發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上,他提出了赤道輻合帶上切變不穩(wěn)定理論,以此解釋臺風的發(fā)生。他以其熱帶天氣學和動力學的一系列研究成果,獲得1978年全國科學大會獎。

謝義炳還對大尺度環(huán)流系統(tǒng)進行了基礎(chǔ)理論研究,在“穩(wěn)定的與不穩(wěn)定的斜壓行星波”一文中,不是從假定的平直西風氣流出發(fā),而是從實際的流場出發(fā),引進空間不穩(wěn)定性概念,探索行星波的時間穩(wěn)定性,從而修改和發(fā)展了傳統(tǒng)的斜壓不穩(wěn)定理論。90年代他還從大氣是準渦旋運動的觀點出發(fā),繼續(xù)從事大尺度環(huán)流中長期過程理論的研究。

由于謝義炳在氣象學方面的貢獻,1988年他榮獲芬蘭的帕爾門國際獎。謝義炳除了在科學研究領(lǐng)域內(nèi)取得一系列重大成果外,他在氣象學教育方面也做出了重要貢獻。

謝義炳非常注重教育事業(yè)。1950年他回國時可以從事氣象學研究或氣象預報方面的工作,但他認為只有培養(yǎng)出新一代的氣象學工作者才能真正地發(fā)展祖國的氣象學事業(yè),因此選擇了教育崗位。當時國內(nèi)沒有合適的氣象學教材,國外也不多,他從整理、選擇原始文獻入手,先后講授了天氣學、中長期天氣預報和大氣環(huán)流等課程,并為這些課程編寫了講義。1959年正式出版了《天氣學基礎(chǔ)》一書。這是解放后的第一部帶有中國特色的天氣學教材。謝義炳注重對學生實際工作能力的培養(yǎng)。他嚴格要求學生從實際天氣分析出發(fā),遵循從實踐中發(fā)現(xiàn)問題并將所得結(jié)論在實踐中加以檢驗。他鼓勵學生創(chuàng)新,不必囿于已有的科學觀念,包括他自己提出的觀念。有所發(fā)現(xiàn)就要堅持,不怕與當時盛行的觀念相左。他要求學生有嚴謹?shù)膶W術(shù)作風。他親自指導、修改學生的天氣分析,與學生反復討論研究結(jié)論的科學性,從而培養(yǎng)了學生們的求實、嚴謹、創(chuàng)新的學術(shù)精神。在他的指導下,涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的氣象學工作者,分布在全國各地,成為一支具有國際影響的科技力量。他的學生中有教授、副教授、研究員、副研究員、高級工程師、司局級氣象業(yè)務和行政干部,其中有的已是中國科學院院士、全國勞動模范、有突出貢獻的中青年科技工作者或優(yōu)秀的共產(chǎn)黨員。謝義炳還在可能范圍內(nèi)支持農(nóng)業(yè)氣象學、水文學、海洋學和高層大氣物理學等有關(guān)學科的發(fā)展。

謝義炳歷任中國氣象學會副理事長、名譽理事長、《氣象學報》主編。1982年,當選為英國皇家氣象學會榮譽會員。謝義炳是國務院學位委員會評議組成員,曾兼地學組組長,國家科學基金會評審組成員,大氣科學組組長,曾兼地球科學組組長。

謝義炳深受中國優(yōu)良傳統(tǒng)文化的影響,生活簡樸,工作努力,民族自尊心強烈。他還接受了西方勇于探索,不迷信權(quán)威的進取精神,在極端孤立的情況下,堅持原則,實事求是,受挫不餒。他總是傾聽并考慮不同意見,采取實際可行的方案,頗得共事者的尊重與信任。他在改革開放時期,積極對外進行科技與人員的友好交流,為推進我國科技進步做出了積極貢獻。

   謝義炳院士主要著作