Carl-Gustaf Rossby: Part 1 - 簡介

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Source: Byers (1960)

Carl-Gustaf Rossby (1898-1957) 是瑞典裔美籍氣象學家，應該是現代氣象學中最具有影響力的人物。他在1956年登上時代雜誌的封面人物 (1956/12/17)，是第一位登上時代雜誌的氣象學家。大氣科學最高榮譽，美國氣象學會頒的Carl-Gustaf Rossby Research Medal，也是以他命名。

Rossby除了傑出的科學貢獻一最著名的應該是噴流 (jet stream)和Rossby wave的研究成果，他將挪威的Bergen School of Meteorology，從數學物理角度來研究大氣的概念帶到美國，促進氣象學的現代化和科學化。他在麻省理工學院(MIT)和芝加哥大學(University of Chicago)創立氣象學系，並在二戰期間建立軍用氣象人員訓練課程，培養出許多傑出的大氣科學家，包括他的學生Harry Wexler，Victor Starr，郭曉嵐，Joanne Malkus (Simpson)，Bert Bolin等人。除了直接指導的學生以外，他還影響了那個年代的所有大氣科學家，像是Jule Charney。忘了在哪篇文章看到，有人說所有大氣科學家都受到Rossby直接或間接的影響，所有人都可算是Rossby的學生。

很多Rossby的學生說他們從Rossby身上學到最重要的東西是他的思考方式(style of thinking)，而且他們也試圖去模仿Rossby的思考方式。對Rossby指導學生風格有興趣的話，可以看John Lewis (1992, BAMS): Carl-Gustaf Rossby: A Study in Mentorship，或是我的筆記：Carl-Gustaf Rossby: Part 0 - Rossby’s mentorship。

Rossby也是提倡國際合作來研究大氣的先驅，除了吸納國際人才，更重要的是大氣是連續的，想要研究大氣，想要了解一個地方的天氣，需要知道其他地方的天氣觀測和知識，所以需要不同國家的氣象學家攜手合作。他在芝加哥大學和瑞典期間就收了好幾個中國學生 (芝加哥：郭曉嵐，葉篤正，謝義炳。瑞典：顧震潮)。Rossby在瑞典成立的Swedish Meteorological and Hydrological Institute，更是廣納國際人才。1975年成立的ECMWF，雖然當時Rossby已經過世快20年，但許多人仍歸功於Rossby提倡國際合作的重要性 (“the organisation of an International Computing Centre appears to have been accepted in principle”)，ECMWF可說是實現了Rossby的願景。

這篇文章應該是Rossby系列文的第一篇。Part 1想簡單講一下Rossby的生平和成就，Part 2應該會講一下他在美國氣象局，MIT，和芝加哥大學的經歷。Part 3講一下他回到瑞典成立的Swedish Meteorological and Hydrological Institute，以及其對數值模式的貢獻。

Rossby的生平簡介

1898，出生於瑞典斯德哥爾摩 (Stockholm, Sweden)
1917，就讀University of Stockholm，主修數學，力學，和天文學
1919，加入Geophysical Institute at Bergen, Norway，跟Vilhelm Bjerknes學習氣象學和極鋒理論
1921，去Geophysical Institute of the University of Leipzig學習動力學
1921-1925，有感自己的數學物理知識不足，回到University of Stockholm繼續學習。因為要籌學費，他休學一年去Swedish Meteorological and Hydrological Service工作。在學期間，他參與了一些北極探勘計畫 (S.S. Conrad Holtnboe expedition to Jan Mayen and eastern Greenland)。
1925，在University of Stockholm取得Filosofie Licentiat學位 (相當於博士學位)
1926，他拿到Sweden-America Foundation的一年獎學金，去美國氣象局研究如何把極鋒理論應用到美國的天氣預報。之後在美國待了超過20年，並取得美國國籍。
1927，Chairman of Committee on Aeronautical Meteorology of the Daniel Guggenheim Fund for Promotion of Aeronautics
1928-1938，MIT的航空學系副教授。在MIT他建立美國第一個氣象學學程，不久後MIT成立美國第一個氣象學系。
1931-1957，Woods Hole Oceanographic Institution研究員。他和海洋生物學家Henry Bryant Bigelow建立MIT-Woods Hole Joint Program，目前還在運作中 (https://mit.whoi.edu)
1939，美國氣象局副局長 (assistant chief of the Weather Bureau)，負責研究和教育任務
1940，新成立的芝加哥大學氣象學系主任 (Department of Meteorology, University of Chicago)。
二戰期間，建立軍用氣象人員訓練課程 (於MIT，Caltech，NYU，UCLA和UChicago)，訓練出幾千位軍用氣象人員，少部分在戰後繼續投入氣象研究。
1943，協助芝加哥大學和美國海軍建立Institute of Tropical Meteorology at the University of Puerto Rico
1944-45，美國氣象協會會長 (President of the American Meteorological Society; AMS)。並發行了AMS第一本科學期刊，Journal of Meteorology，後來更名為Journal of the Atmospheric Sciences。
1947，於瑞典建立Swedish Meteorological and Hydrological Institute (SMHI)。
1947-1957，他在SMHI，Chicago，和Woods Hole三地跑
1949，創立地球物理期刊，Tellus
1957，於斯德哥爾摩過世，享年58歲

榮譽學位

1939，Hon. Sc.D., Kenyon College, Ohio
1951，Hon. Ph.D., University of Stockholm

獎項 (部分)

1953，Award for Extraordinary Scientific Achievement, American Meteorological Society。這個獎項於1963年改名為Carl-Gustaf Rossby Research Medal，是大氣科學的最高榮譽。
1957，World Meteorological Organization – International Meteorological Organization Prize (Posthumous)

看看Rossby的經歷，可能會發現他在一個單位都沒有待很久。他覺得在同一個地方待十年左右，在這個單位和從同事身上能學的都差不多了，需要新的刺激，需要換個環境。時代雜誌稱之為the Rossby Limit。("...his basic belief is that after about ten years a group of associates have nothing new to tell each other. They should break it up. He thinks, and looks for fresh stimulation.; Time 1956)。

他的研究經歷也反映了類似的信念，他一開始做Bergen的極鋒理論，後來轉到高層大氣觀測，轉到大氣紊流 (turbulence)，轉到全球大氣環流，轉到數值模式，轉到大氣化學 (特別是降水化學還有海鹽氣膠)。他基本上是開創了一條研究道路以後，很快的轉到另一條全新的研究道路。他在研究路上可說是完全沒有任何耐心，總是想做新鮮的，並且後來證明是很重要的研究。

他還思考必須從地球系統的角度來了解大氣，像是考慮大氣、海洋、陸地的交互作用。他也理解到人為活動如二氧化碳排放會影響氣候，而科學家像跟時間賽跑，希望在人為活動後果出現之前，對大氣有多點了解。他也意識到衛星會改變整個大氣研究領域，他在1956年的時代雜誌專訪上提到我們目前就像是個在海底爬行的螃蟹，我們需要一個俯視的衛星，才能看到重要的大氣現象如行星波 ("Right now, we are like crabs on the ocean floor. What we need is a view from a satellite. Only from a satellite could we see the planetary waves."; Time 1956)

Bergen School of Meteorology的創始者之一Tor Bergeron用跳台滑雪 (ski jumping)來比喻Rossby的職涯。 他說Rossby總是勇敢的跳到未知領域中，並且成功 ("were daring jumps into the unknown that succeeded, and admirably so"; Fleming 2016, p80)。

Rossby在58歲時就過世，可說是英年早逝。我覺得Byers (1960)下了個一個很好的註解：他認為Rossby過雙倍的人生，同時扮演著先驅者和研究者的角色，沒有人能夠以他的速度同時扮演好這兩個角色，並且持續太久：

"Rossby was really two men. On the one hand he was the organizer, director, and promoter and on the other the scholarly research scientist. Perhaps that is why he died while relatively young; no man could play this double game at his pace and last very long. Only the mentally and physically stronger of his associates tried to keep up with him, but his dual make-up and unbounded energy account for his great impact on the field."



Time, Carl-Gustaf Rossby | Dec. 17, 1956
http://content.time.com/time/subscriber/article/0,33009,867447-1,00.html

刊出後有三位讀者指出Rossby背後的天氣圖有些不合理之處，可以看看他們的意見
(14 January 1957 issue).
http://content.time.com/time/subscriber/article/0,33009,824619-4,00.html


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參考資料

Time, Science: Man's Milieu (Dec. 17, 1956)
http://content.time.com/time/subscriber/article/0,33009,867447-1,00.html

Byers, H. (1960): Carl-Gustaf Arvid Rossby 1898-1957, National Academy of Sciences.
http://www.nasonline.org/publications/biographical-memoirs/memoir-pdfs/rossby-carl-gustaf.pdf

James R. Fleming (2016): Inventing Atmospheric Science: Bjerknes, Rossby, Wexler, and the Foundations of Modern Meteorology, The MIT Press
https://mitpress.mit.edu/books/inventing-atmospheric-science

Wiki - Carl-Gustaf Rossby
​​https://en.wikipedia.org/wiki/Carl-Gustaf_Rossby

Encyclopedia - Carl-Gustaf Rossby
https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/rossby-carl-gustaf-arvid