(2021/04/18發表於個人臉書)
這陣子在看一些1950-1960年代，中國早期數值氣象模式發展的文章。跟當時的領先國家如美國，瑞典，英國相比，中國晚了至少5-10年才有電腦拿來做數值氣象模式。即使中國的電腦資源落後，當時中國科學家在數值氣象模式的研究，以及大氣其他領域的研究，絲毫不遜於其他先進國家，是件相當了不起的一件事。顧震潮 (Chen-Chao Koo; 1920-1976) 是中國數值氣象模式發展的重要人物，他也對雲微物理，人工降水等有相當深入的研究。這篇文章整理一下我查到的資料，還有簡介一下顧震潮。
Blumen and Washington (1973) 回顧了中國在1949-1966中期的氣象研究成就，停在1966中期是因為之後中國科學期刊的傳遞就中斷了，我想是因為文化大革命的關係 (1966-1976)。文革期間許多科學家受到鬥爭和迫害，可以想見科學研究當然也中斷了。文革對中國科學發展是個很大的打擊，氣象學也不例外，著名的中國地球物理學家和氣象學家趙九章 (Jeou Jang Jaw; 1907-1968)在文革期間被迫害，自殺身亡。趙九章是推動中國數值氣象預報的先驅，是人造衛星的倡導者，也指導過一些中國著名氣象學家如葉篤正、顧震潮、陶詩言、顧鈞禧、郭曉嵐等人，被文革迫害而自殺真是令人惋惜。他1999年被中國政府追認為「兩彈一星元勛」(兩彈一星是中國對核彈、飛彈和人造衛星的簡稱)，我想算是中國政府對他的些許補償。
接下來介紹一下顧震潮，先講一下他的生平：
1920年，出生於上海一個知識分子家庭
1942年，畢業於重慶的國立中央大學地理系
1943-1945年，昆明西南聯合大學清華大學研究院的研究生，師從趙九章
1945-1947年，中央研究院氣象研究所的助理研究員
1947-1950年，留學瑞典斯德哥爾摩大學氣象系，指導教授是是氣象學大師Carl-Gustaf Rossby
1950年，在博士班口試之前數個月，選擇回去剛成立的新中國，所以並沒有完成博士學位
1950-1955年，擔任中國科學院地球物理研究所與中央軍委氣象局合作成立的“聯合天氣分析預報中心”的主任
1955-1966年，中國科學院地球物理研究所研究員
1973-1976年，中國科學院大氣物理研究所所長
1976年3月，逝世於北京，享年56歲
我在看顧震潮的生平時有種親切感，他在重慶的國立中央大學畢業，在中研院工作兩年，然後出國留學。我是在台灣的中央大學畢業，在台灣的中研院工作兩年，然後出國留學，雖然時間地點都不同，但有共同的中央大學和中研院兩個招牌。顧震潮先生雖然只在瑞典待了三年，但他的研究方向和風格都深深受到Rossby的影響。除了他以外，Rossby的兩個中國學生，葉篤正(Tu-Cheng Yeh; 1916-2013)和謝義炳 (Yi-Ping Hsieh; 1917-1995) 也都是在芝加哥大學畢業後，1950年左右回到中國。他們這幾個人對中國的氣象學發展貢獻顯著，這也顯示了Rossby不只影響了當代的歐美氣象學家，也影響了當代的中國氣象學家。
1950年代，雖然Norman Phillips (1956) 展現數值氣象模式在大氣研究及天氣預報的潛力，但仍有不少人懷疑數值氣象模式是否能成功。挪威是一個很好的例子，挪威的卑爾根氣象學派 (Bergen School of Meteorology)是Vilhelm Bjerknes教授和他的年輕同事們在1917年創立，他們用數學和物理來解釋大氣運動，為數值氣象模式奠定基礎。照理來說，挪威應該是數值氣象模式的先驅之一，但他們在1950年代選擇不要投入太多資源去研究數值氣象模式，在數值氣象模式的發展上就落後當時的領先國家如美國和瑞典了。挪威的數值氣象模式的故事蠻有趣的，有興趣的話可以去看Persson (2005, Part II), Section 18 Norway.
1950年代的中國，電腦很可能還沒應用在氣象上，也幾乎沒有人在研究數值氣象模式。在這樣的背景下，趙九章和顧震潮認為數值氣象模式有很大的潛力，應該要去研究和發展數值氣象模式。於是顧震潮在趙九章的支持和鼓勵下，開始數值天氣模式的研究，因為沒有電腦可用，顧震潮主要是用Fjørtoft圖解法來解微分方程，進行數值氣象模式的發展和研究，他也招募和培養很多年輕學者加入數值氣象模式的研究。
顧震潮對於數值氣象模式主要有兩個洞見：一是地形對大氣環流的影響，二是資料同化的概念。他1959年回顧中國數值氣象預報的文章，就明確指出這兩點。地形會影響大氣運動在當時並不是很新奇的概念，但沒有很多人去研究，也幾乎沒有人去研究青藏高原對大氣環流的影響為何，對中國天氣的影響為何。顧震潮在1950年代後期就在研究如何在準地轉模式(quasi-geostrophic model)裡頭考慮地形的影響，還有青藏高原對綜觀天氣尺度的影響，這在當時可說是相當前端的研究。數值氣象模式過去被視為初值問題 (initial-value problem)，意思是說只要給定好的初始場，模式應該就能模擬出應該有的大氣現象。顧震潮指出，日常的天氣預報都會考慮過去一段時間 (幾小時到幾天) 的天氣變化，可說是演變問題 (evolution problem)，跟初值問題似乎非常不同。但是，顧震潮認為初值問題和演變問題應該是等值的，不是完全無關，他也證明在一定條件下這兩個問題是等值的。他認為：
“天氣數值預報中，過去資料是應該使用，並且不得不使用的。而如何盡量使用最可靠，最完全的氣象量的當時和前一時期的已知分佈以便給出整個天氣方程組對時間進行數值積分時最合適的形式和適定的定解條件是很值得研究的。這問題才開始提出，它的解決將使數值預報走上一條新的道路。” (顧震潮, 1959)
顧震潮提出的演變問題，基本上就是資料同化的概念，現行的天氣預報，資料同化是必備的一部分。顧震潮在1959年，當時中國很可能還沒開始進行數值天氣預報的時候，就提出資料同化的概念，以及其可能在天氣預報扮演的重要性，是個非常有遠見的見解。
顧震潮在1964年左右寫的手稿，對自己的研究工作做了一個階段總結，並對當時氣象科學的未來做了一些展望，還有一些做研究的概念和想法。雖然經過了快60年，很多依然適用，我列了幾個出來：
有點長的文章，做個小結。
中國1950-1960年代在數值氣象模式的研究成果是相當驚人的，雖然電腦資源比不上當時的領先國家，但研究的質和量絲毫不遜色。可惜的是，文化大革命中斷了不少科學研究進展，也摧毀了不少傑出的科學家。顧震潮的研究成果和遠見令人驚嘆，他對研究工作的很多想法，至今依然適用。
(Lu 2021)
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參考資料：
顧震潮 (1959): 我國數值預報的成就. 氣象學報, 30(3):237-242, doi:10.11676/qxxb1959.033
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-QXXB195903008.htm
顧震潮1964年左右的手稿 - 中國科學院大氣物理研究所，顧震潮先生誕辰八十五週年紀念，2006
http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm
顧震潮：雲物理和人工影響天氣的開創者|氣象先驅
https://www.519640.com/discovery/2475ad96b85d96b9fd48b08829c23243.html?fbclid=IwAR0I4M-P3RXXE7K0uDqTCaN-xPpFkHfImBiFwDyHg71jBkNuAx_sDQft2sY
顧震潮 - 百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E9%A1%BE%E9%9C%87%E6%BD%AE?fbclid=IwAR1yFElQSOjKXA0uQbGFlnDkYIoKZ0WX858DrxTkYBez2nn5ERyQ9cinT-s
趙九章 - 百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E8%B5%B5%E4%B9%9D%E7%AB%A0?fbclid=IwAR1q7cMTAVwcXYi5ZniTVR9p0Ek_3qnPE6TJe_n44UlE74jQ1BC6G-4Vcn4
Blumen, W., and W. M. Washington, 1973: Atmospheric Dynamics and Numerical Weather Prediction in the People’s Republic of China –1949-1966. Bull. Am. Meteorol. Soc., 54, 502–518, https://doi.org/10.1175/1520-0477(1973)054<0502:ADANWP>2.0.CO;2.
Lu, J., 2021: Chen-Chao Koo and the Early Numerical Weather Prediction Experiments in China. Adv. Atmos. Sci., 38, 707–716, https://doi.org/10.1007/s00376-021-0268-y.
這陣子在看一些1950-1960年代，中國早期數值氣象模式發展的文章。跟當時的領先國家如美國，瑞典，英國相比，中國晚了至少5-10年才有電腦拿來做數值氣象模式。即使中國的電腦資源落後，當時中國科學家在數值氣象模式的研究，以及大氣其他領域的研究，絲毫不遜於其他先進國家，是件相當了不起的一件事。顧震潮 (Chen-Chao Koo; 1920-1976) 是中國數值氣象模式發展的重要人物，他也對雲微物理，人工降水等有相當深入的研究。這篇文章整理一下我查到的資料，還有簡介一下顧震潮。
Blumen and Washington (1973) 回顧了中國在1949-1966中期的氣象研究成就，停在1966中期是因為之後中國科學期刊的傳遞就中斷了，我想是因為文化大革命的關係 (1966-1976)。文革期間許多科學家受到鬥爭和迫害，可以想見科學研究當然也中斷了。文革對中國科學發展是個很大的打擊，氣象學也不例外，著名的中國地球物理學家和氣象學家趙九章 (Jeou Jang Jaw; 1907-1968)在文革期間被迫害，自殺身亡。趙九章是推動中國數值氣象預報的先驅，是人造衛星的倡導者，也指導過一些中國著名氣象學家如葉篤正、顧震潮、陶詩言、顧鈞禧、郭曉嵐等人，被文革迫害而自殺真是令人惋惜。他1999年被中國政府追認為「兩彈一星元勛」(兩彈一星是中國對核彈、飛彈和人造衛星的簡稱)，我想算是中國政府對他的些許補償。
接下來介紹一下顧震潮，先講一下他的生平：
1920年，出生於上海一個知識分子家庭
1942年，畢業於重慶的國立中央大學地理系
1943-1945年，昆明西南聯合大學清華大學研究院的研究生，師從趙九章
1945-1947年，中央研究院氣象研究所的助理研究員
1947-1950年，留學瑞典斯德哥爾摩大學氣象系，指導教授是是氣象學大師Carl-Gustaf Rossby
1950年，在博士班口試之前數個月，選擇回去剛成立的新中國，所以並沒有完成博士學位
1950-1955年，擔任中國科學院地球物理研究所與中央軍委氣象局合作成立的“聯合天氣分析預報中心”的主任
1955-1966年，中國科學院地球物理研究所研究員
1973-1976年，中國科學院大氣物理研究所所長
1976年3月，逝世於北京，享年56歲
我在看顧震潮的生平時有種親切感，他在重慶的國立中央大學畢業，在中研院工作兩年，然後出國留學。我是在台灣的中央大學畢業，在台灣的中研院工作兩年，然後出國留學，雖然時間地點都不同，但有共同的中央大學和中研院兩個招牌。顧震潮先生雖然只在瑞典待了三年，但他的研究方向和風格都深深受到Rossby的影響。除了他以外，Rossby的兩個中國學生，葉篤正(Tu-Cheng Yeh; 1916-2013)和謝義炳 (Yi-Ping Hsieh; 1917-1995) 也都是在芝加哥大學畢業後，1950年左右回到中國。他們這幾個人對中國的氣象學發展貢獻顯著，這也顯示了Rossby不只影響了當代的歐美氣象學家，也影響了當代的中國氣象學家。
1950年代，雖然Norman Phillips (1956) 展現數值氣象模式在大氣研究及天氣預報的潛力，但仍有不少人懷疑數值氣象模式是否能成功。挪威是一個很好的例子，挪威的卑爾根氣象學派 (Bergen School of Meteorology)是Vilhelm Bjerknes教授和他的年輕同事們在1917年創立，他們用數學和物理來解釋大氣運動，為數值氣象模式奠定基礎。照理來說，挪威應該是數值氣象模式的先驅之一，但他們在1950年代選擇不要投入太多資源去研究數值氣象模式，在數值氣象模式的發展上就落後當時的領先國家如美國和瑞典了。挪威的數值氣象模式的故事蠻有趣的，有興趣的話可以去看Persson (2005, Part II), Section 18 Norway.
1950年代的中國，電腦很可能還沒應用在氣象上，也幾乎沒有人在研究數值氣象模式。在這樣的背景下，趙九章和顧震潮認為數值氣象模式有很大的潛力，應該要去研究和發展數值氣象模式。於是顧震潮在趙九章的支持和鼓勵下，開始數值天氣模式的研究，因為沒有電腦可用，顧震潮主要是用Fjørtoft圖解法來解微分方程，進行數值氣象模式的發展和研究，他也招募和培養很多年輕學者加入數值氣象模式的研究。
顧震潮對於數值氣象模式主要有兩個洞見：一是地形對大氣環流的影響，二是資料同化的概念。他1959年回顧中國數值氣象預報的文章，就明確指出這兩點。地形會影響大氣運動在當時並不是很新奇的概念，但沒有很多人去研究，也幾乎沒有人去研究青藏高原對大氣環流的影響為何，對中國天氣的影響為何。顧震潮在1950年代後期就在研究如何在準地轉模式(quasi-geostrophic model)裡頭考慮地形的影響，還有青藏高原對綜觀天氣尺度的影響，這在當時可說是相當前端的研究。數值氣象模式過去被視為初值問題 (initial-value problem)，意思是說只要給定好的初始場，模式應該就能模擬出應該有的大氣現象。顧震潮指出，日常的天氣預報都會考慮過去一段時間 (幾小時到幾天) 的天氣變化，可說是演變問題 (evolution problem)，跟初值問題似乎非常不同。但是，顧震潮認為初值問題和演變問題應該是等值的，不是完全無關，他也證明在一定條件下這兩個問題是等值的。他認為：
“天氣數值預報中，過去資料是應該使用，並且不得不使用的。而如何盡量使用最可靠，最完全的氣象量的當時和前一時期的已知分佈以便給出整個天氣方程組對時間進行數值積分時最合適的形式和適定的定解條件是很值得研究的。這問題才開始提出，它的解決將使數值預報走上一條新的道路。” (顧震潮, 1959)
顧震潮提出的演變問題，基本上就是資料同化的概念，現行的天氣預報，資料同化是必備的一部分。顧震潮在1959年，當時中國很可能還沒開始進行數值天氣預報的時候，就提出資料同化的概念，以及其可能在天氣預報扮演的重要性，是個非常有遠見的見解。
顧震潮在1964年左右寫的手稿，對自己的研究工作做了一個階段總結，並對當時氣象科學的未來做了一些展望，還有一些做研究的概念和想法。雖然經過了快60年，很多依然適用，我列了幾個出來：
- "[研究]沒有成果，可總結階段結果。沒有完全成熟的，先搞出部分成熟的。沒有系統全面的，先搞出個別的，片斷的。千萬不能一做幾年，杳無音信，積累很多，就是不分析，不整理，不總結，不拿出來。名為鄭重，其實要誤事。......研究是不斷總結不斷提高的過程，是要經過多次分析總結提高，再分析再總結的循環。不是一次大循環，而是通過幾次，多次的這種小循環來完成的。多次小循環在效果上，在使用上，在提高速度上都要比拖上幾年一次總結，比"畢其功於一役"要好。"
- "要搞出東西來，就要抓住中國氣象的特殊性，抓住氣象實踐中發現的特殊性，個別性深入下去，並且提高到原則高度，從中看出普遍意義，也就是抓住特殊性提高到一般性，豐富一般性。......以西藏高原影響問題為例，地形對天氣有影響大家知道，大地形如落磯山對天氣有影響，影響至槽的形成當時也已有理論研究，但是西藏高原如此大的高原該有更大影響，卻很少有人注意， 葉篤正首先注意了這問題，把大地形影響的問題具體到西藏高原來考慮！指出了我國高空氣流的某些特點與此有關，這是與中國具體天氣結合了起來。......高由禧同志把它擴充，把高原作為冷熱源，朱抱真同志又反過來再從動力理論上把大地形影響的理論推廣成地形與冷熱源對高空平均流場形成理論。這樣，問題就從原來的一般原理又回來擴充和充實了原來原理，水平也大大提高一步。可以說在解決中國天氣實踐過程中及基礎上又提高豐富了氣象學的一般原理。"
- "要多作研究，多動手，在研究實踐中總結提高。研究工作是有方法的，但這方法只有在研究實踐中才會積累經驗而形成，也只有通過研究實踐才能體會到學到人家的研究經驗和方法。......研究工作也是如此。"拳不離手，曲不離口"，多練才會練出本領。如果懶，或是小問題不屑作 ，大問題作不了，大概也是不大可能掌握正確的或者良好的研究方法，自然也不可能出什麼成果的。......研究歸根到底是勞動，是實踐，不勤下水光看游泳術不會成游泳家，光看研究方法不自己奮力研究，那也是不會善於進行研究的。"
- "這些問題有了一定的結果的話，千萬還一定要寫出來，具體總結。並不是一定要發表，更不是想出個名，問題是如果不具體總結寫成文章，就往往不去仔細認真的從頭到尾一一細摳。只有在寫成文章時，才逼著你不得不細摳。因此，寫成文章這過程本身又是幫助你作好研究的重要環 節。應該看成是研究工作的一部分，應該鼓勵總結。當然，沒有材料，沒有觀點也是不能總結。有話要說，有資料可憑才能總結。"
- "東西很多如何學。那就要遇到問題再去找，去查。要想一門門像學校那樣的學，那一輩子也學不完，也無法用來解決氣象中的問題了。......這就要從最簡單的學起，千萬不要貪多、貪全、貪高深，一上來就啃大書。......一門科學，總先得有感性知識，有基本概念。有個要解決的問題，有個目的。有了感性知識和基本概念，解決什麼問題才能懂基本道理，才能懂具體的理論、技術、方法。......所以第一要瞭解基本事實，瞭解基本概念、道理和解決什麼問題。這就要眼睛放低，肯看初級的書。老看初級的書刊行不行，也不行。總要掌握一些具體理論和技術，這就要看高級的，大部的書，但看高級的大部的也是有選擇的。要用的部分先看，不用的不看，自由選擇，決不要一章章地看 下去。遇到了攔路虎，也要速戰速決，不能一下弄懂的先記下一筆帳，不要節外生枝，不問大小主次，每句話都想弄懂，毫不放鬆。......學了如何用？用也要有個先後主次。能用上的先用。用不上的慢慢研究。"
有點長的文章，做個小結。
中國1950-1960年代在數值氣象模式的研究成果是相當驚人的，雖然電腦資源比不上當時的領先國家，但研究的質和量絲毫不遜色。可惜的是，文化大革命中斷了不少科學研究進展，也摧毀了不少傑出的科學家。顧震潮的研究成果和遠見令人驚嘆，他對研究工作的很多想法，至今依然適用。
(Lu 2021)-----
參考資料：
顧震潮 (1959): 我國數值預報的成就. 氣象學報, 30(3):237-242, doi:10.11676/qxxb1959.033
http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-QXXB195903008.htm
顧震潮1964年左右的手稿 - 中國科學院大氣物理研究所，顧震潮先生誕辰八十五週年紀念，2006
http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm
顧震潮：雲物理和人工影響天氣的開創者|氣象先驅
https://www.519640.com/discovery/2475ad96b85d96b9fd48b08829c23243.html?fbclid=IwAR0I4M-P3RXXE7K0uDqTCaN-xPpFkHfImBiFwDyHg71jBkNuAx_sDQft2sY
顧震潮 - 百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E9%A1%BE%E9%9C%87%E6%BD%AE?fbclid=IwAR1yFElQSOjKXA0uQbGFlnDkYIoKZ0WX858DrxTkYBez2nn5ERyQ9cinT-s
趙九章 - 百度百科
https://baike.baidu.com/item/%E8%B5%B5%E4%B9%9D%E7%AB%A0?fbclid=IwAR1q7cMTAVwcXYi5ZniTVR9p0Ek_3qnPE6TJe_n44UlE74jQ1BC6G-4Vcn4
Blumen, W., and W. M. Washington, 1973: Atmospheric Dynamics and Numerical Weather Prediction in the People’s Republic of China –1949-1966. Bull. Am. Meteorol. Soc., 54, 502–518, https://doi.org/10.1175/1520-0477(1973)054<0502:ADANWP>2.0.CO;2.
Lu, J., 2021: Chen-Chao Koo and the Early Numerical Weather Prediction Experiments in China. Adv. Atmos. Sci., 38, 707–716, https://doi.org/10.1007/s00376-021-0268-y.