Carl-Gustaf Rossby: Part 9 - 成就貢獻與個人特質

 Carl-Gustaf Rossby (1898-1957) 是瑞典裔美籍氣象學家,是現代氣象學中最具有影響力的人物。Rossby待過美國氣象局、麻省理工學院、 芝加哥大學、瑞典斯德哥爾摩大學等地,二戰期間還肩負了設立軍用氣象人員訓練課程的重任,對大氣科學的研究進展、實務工作、以及培育大氣科學人才做出巨大貢獻。不幸的是,1957年Rossby因心臟病發驟逝,得年僅58歲。


Rossby是一位極為成功且影響深遠的大氣科學家,跟他同時代的人或後繼者未必能充分了解他的成就的廣度和深度。系列文最後一篇,我試著總結Rossby對大氣科學的貢獻,以及根據Sörlin (2015) 來筆記Rossby的人格特質、行事風格、日常生活和家庭,最後是我自己寫完Rossby系列文的一些感想和心得。


對Rossby故事有興趣的話,可以參考我之前寫的文章:https://yihsuanchen-journey.blogspot.com/search/label/Carl-Gustaf%20Rossby


Carl-Gustaf Rossby: Part 0 - Rossby’s mentorship

Carl-Gustaf Rossby: Part 1 - 簡介

Carl-Gustaf Rossby: Part 2 - 少年時代

Carl-Gustaf Rossby: Part 3 - 美國氣象局 & 建立航空氣象地面觀測網

Carl-Gustaf Rossby: Part 4.1 - MIT時期

Carl-Gustaf Rossby: Part 4.2 -  MIT的學生

Carl-Gustaf Rossby: Part 5 - 二戰期間

Carl-Gustaf Rossby: Part 6.1 - 芝加哥大學氣象研究所的成立

Carl-Gustaf Rossby: Part 6.2 - 芝加哥的學生

Carl-Gustaf Rossby: Part 7.1 - 重返瑞典 

Carl-Gustaf Rossby: Part 7.2 - 瑞典的學生 

Carl-Gustaf Rossby: Part 8.1 - 當前氣象學面臨的問題:輻射收支、二氧化碳和碳循環、水循環

Carl-Gustaf Rossby: Part 8.2 - 當前氣象學面臨的問題:大氣環流、鋒面

Carl-Gustaf Rossby: Part 8.3 - 當前氣象學面臨的問題:天氣預報

Carl-Gustaf Rossby: Part 8.4 - 當前氣象學面臨的問題:物質如何被大氣傳送

Carl-Gustaf Rossby: Part 8.5 - 當前氣象學面臨的問題:嘗試控制大氣



▋1. Rossby對大氣科學的貢獻


Rossby對大氣科學做了許多重要貢獻,我試著以敘述性履歷 (Narrative CV) 的格式和指引來簡述Rossby的貢獻  (UKRI - Résumé for Research and Innovation (R4RI): guidance),更詳細的研究貢獻可以參考文末的參考資料。


模組1 – 對新觀念、工具、方法或知識產生的貢獻 (Module 1 – Contributions to the generation of new ideas, tools, methodologies or knowledge)


Rossby發現大氣中存在大尺度的慣性波,並提出理論解釋這個波的特徵,這個波被稱為羅斯貝波 (Rossby Wave) 或行星波,他所提出的理論也用於解釋海洋及其他行星大氣的羅斯貝波。


Rossby是在等熵面 (isentropic surfaces) 上分析大氣混合運動的先驅,這個分析方法對了解大氣環流有極大的幫助。他也建造旋轉槽 (rotating tank) 實驗,配上無因次分析 (nondimensional analysis) 來研究大氣運動。


Rossby推動許多地面及高空氣象站的建置,並使用這些觀測資料改進天氣預報和研究大氣。他在北歐推動大氣化學的觀測,並根據觀測資料來研究降水中的化學成分、物質的傳送例如海鹽、硫、氮等。他也積極推動數值天氣預報的研究和作業應用,並協助建置瑞典第一台電腦 BESK (Binär Elektronisk SekvensKalkylator)。


模組2 – 幫助他人發展與維持有效的工作關係 (Module 2 – The development of others and maintenance of effective working relationships )


Rossby在麻省理工學院、 芝加哥大學、瑞典斯德哥爾摩大學任教時,吸引許多一流的學者和學生,讓該校的氣象學研究和應用突飛猛進,最著名的當屬Rossby開創的芝加哥氣象學派,其主要從流體動力學的角度來研究大氣環流,並提出了群速 (group velocity)、水平混合 (horizontal mixing)、和間接環流 (indirect circulations) 等新觀念。


Rossby總共指導了24位博士生,絕大多數留在大氣科學學界並做出重要貢獻,其中7位獲頒大氣科學界最高榮譽,由美國氣象協會頒發的Carl-Gustaf Rossby Research Medal。此外,好幾位學生在美國多所大學創辦了氣象學系。


許多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,而且也試圖去模仿那樣的思考方式。


模組3 – 對研究與創新社群的貢獻 (Module 3 – Contributions to the wider research and innovation community )


Rossby協助在波多黎各大學創立熱帶氣象學中心 (Institute of Topical Meteorology) 來了解熱帶的天氣現象和改進預報。他也創立了斯德哥爾摩大學氣象學系與斯德哥爾摩國際氣象研究所,大幅提升瑞典在氣象學的研究和應用。


Rossby擔任美國氣象協會會長期間,推動大規模的組織改造,將協會從一個業餘的同好團體變成一流的專業科學組織,來帶領氣象學的發展。


Rossby創立了氣象學期刊Journal of Meteorology (後來更名為Journal of the Atmospheric Sciences),以及地球物理期刊Tellus。有許多經典論文發表在這兩部期刊,直到現在也是頂尖期刊之一。



模組4 – 對更廣泛的研究/創新使用者,以及對大眾和社會整體福祉的貢獻 (Module 4 – Contributions to broader research/innovation-users and audiences and towards wider societal benefit)


Rossby規劃建立加州奧克蘭-洛杉磯航線上的航空氣象地面觀測網,並成為其他航線建立氣象觀測系統的模板,擴展到全美國。


二戰期間,Rossby在美國軍方的支持下,於五間大學 (包括他任教過的麻省理工學院和芝加哥大學) 設立了一年的軍用氣象人員課程,訓練出數千名軍用氣象人員。戰後,有一小部分的人繼續從事氣象學研究,推動氣象學的研究進展和實務作業。


Rossby在大氣動力學的研究貢獻,以及積極推動數值天氣預報、雷達、衛星等新科技,為現代氣象預報奠定了基礎。


▋2. Rossby的人格特質、行事風格、與識才能力


Rossby是一位極為成功且影響深遠的大氣科學家,該如何解釋他的成功?Sörlin (2015) 試圖從Rossby的人格特質和行事風格來回答這個問題。


2.1 人格特質


Rossby有十分堅定的意志,並且願意為自己所相信的事情全力以赴地努力工作。他有強烈的企圖心,不是那種想受到矚目的虛榮心,而是想「做好一件事」的企圖心 (p55)。Rossby的理念是不斷前進,絕不原地踏步 (“never stay still, always move on”; p57),這是他的生活方式,也要求其他人如此。許多人證實Rossby極度缺乏耐性。他總是在鐵還很燙時就大力敲下去,當有人或某些事物阻礙他的計畫,或表現出人之常情的遲緩與冷漠時 (他最厭惡的心態),他就會萬分焦躁 (p55)。


Rossby在1952年寫給Horace Byers的信中闡述建立成功研究環境的理念,並表示「我對於人們追求『安全感』與『穩定性』的邪惡慾望感到相當憂心。」(“I am quite concerned with the evils of the desire for ‘security’ and ‘stability’.”; p57)。Rossby的步調如此之快,他的同事和學生都很驚嘆,但有時也會覺得他把自己逼太緊了 (p57)。


Rossby非常有自信,他渴望成為第一,他所達成的成就也的確是第一。1945年他在芝加哥的氣象學系年度報告中寫道:任何人若以行政決策妨礙他們系所的工作,就是在妨礙全美國的氣象學發展,「因為我們的系所毫無疑問是這個領域中最領先的。」(“since our department without question is the leading one in its field.”; p64)。


美國《展望》雜誌 (Look) 在1955年把Rossby列為世界100位最有影響力的人物,與英國首相邱吉爾、中華人民共和國主席毛澤東、他的瑞典同胞聯合國秘書長Dag Hammarskjöld等人並列 (p64)。Rossby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。


2.2 行事風格


當Rossby在挪威跟Bjerknes學習時,他不只盡可能的學習氣象學方法,他也在學習如何建立一個成功的研究環境,當時年輕的Rossby已經在思考如何將在挪威所學到的東西應用到未來更宏大的計畫 (p55)。Rossby是一位改革者。他往往能立刻察覺組織中的弱點,並本能地想要進行改變 (p58),例如他說服美國軍方在大學訓練氣象人員、對美國氣象學會的組織改造、回到瑞典斯德哥爾摩大學創立氣象學系與國際氣象研究所都是很好的例子。


Rossby是非常優秀的研究主管,具備了社會學研究指出的創造成功研究環境所需的核心要素。他極具魅力、創意豐富,具有前瞻性與戰略眼光。他能夠激勵他人,為他所主導的計畫注入熱情。他與提供資金來源的單位保持良好關係,並能讓其他人 (包括非專家) 理解某類研究的重要性,即使該研究的價值可能要在遙遠的未來才能顯現 (p56)。


Rossby以經常遲到和難以信守承諾而聞名──例如未能如期交付論文手稿、錯過約定,甚至不回信,有時連他的好友兼忠實擁護者Jule Charney都感到生氣。但這不影響其他人對Rossby的敬佩和評價,因為所有人都知道Rossby永遠努力不懈,即使不知道他人在哪裡或具體在做些什麼 (p58) 。


人們或許會稱Rossby為「父親般的人物」(“father figure”; p58):他有時可能讓人有些難以忍受,但沒有人能否認他的善良與智慧,以及他關懷每個人的長遠利益。在他麾下工作的人會覺得自己正參與一項重大而重要的事業 (p58)。


2.3 識才能力


Rossby經常能迅速、近乎直覺地看出誰是真正有才華的人,並且總能在每一個他所工作的環境中,把這些人才聚集起來圍繞在自己身邊。


這些人最初以學生或後輩的身分認識Rossby,隨著更多互動和了解,他們逐漸認同Rossby的研究方向,並在他的學術網絡中忠實地推動相關工作 (p57)。Jule Charney是個很好的例子,他不是Rossby的學生,只在UCLA攻讀博士期間聽過一次Rossby的演講,畢業後去芝加哥大學給了一個演講,從理論角度解釋中緯度氣旋的起源與發展。Rossby十分讚賞Charney的工作,並邀請Charney來芝加哥大學做研究,開啟兩人長久的研究合作關係。Charney將Rossby視為「智識上的教父」(“an intellicatural godfather”; p116, Fleming, 2016)。


Rossby的學生或後輩各自有所發展與成就,但Rossby始終扮演領導者的角色來決定研究的大方向。許多人在個別研究領域的成就甚至超越了Rossby,尤其在數學或研究方法方面,但他們仍將很大一部份的功勞歸功給Rossby (p57)。例如Rossby的學生Bert Bolin畢業後會轉向生物地球化學、人為二氧化碳造成的氣候變遷、以及碳循環,是因為Rossby建議他去做做看這些題目。


Rossby從不嫉妒別人的成功;其他人越成功,對他而言反而越好。



▋3. Rossby的個人生活和家庭 


Rossby的生活和家庭主要根據Sörlin (2015)。


Rossby開朗樂觀、熱愛生活、喜歡欣賞享受美好的事物,例如藝術、音樂、美食、與美酒。他也是一位具備相當知識的業餘植物學家,他特別喜愛瑞典Gotland小島的植物群,那裡是他自童年以來視為夏日天堂的地方。他喜歡帶訪客去Gotland,並樂於「教育」他們認識島上的蘭花 (p55; p64)。


Rossby是個無可救藥的工作狂,但他也會在日常生活中給自己保留一些喘息空間。在經過一天漫長的工作再搭乘瑞典Roslagsbanan鐵路通勤後,他享受走回家中的清新散步時光,然後與他妻子Harriet坐在沙發上,喝一杯乾馬丁尼,然後才叫孩子們來吃晚餐 (p56)。


Rossby喜歡招待賓客和朋友,並確保每個人都能盡興,包括他自己。他會在波士頓最好的餐廳款待賓客,也會邀請朋友來家裡聚餐。他與妻子Harriet在瑞典Näsby Park的家中招待賓客時,在瑞典國營酒類專賣店 (Systembolaget) 所允許的購買額度常常不足以招待賓客。幸運的是,Rossby可以透過他在美國大使館的人脈取得琴酒和其他必需品 (p23; p56)。


Rossby與妻子Harriet Marshall Alexander是在波士頓相遇,於1929年結婚。Harriet是位醫生的女兒,她受過體育教師訓練,曾在賓州的一所學院教課,後來跟Rossby搬到波士頓居住。兩人有三個小孩,長子Stig Arvid於1931年出生、次子Thomas於1937年出生、夭女Carin於1940年出生。三個小孩在美國度過童年時光,直到1947年與父母一同搬回瑞典。


Stig Arvid回到瑞典時已是高中生,難以適應瑞典語的學校環境,最後返回美國。Thomas就讀瑞典皇家理工學院 (KTH),後來返回美國,成為一名著名的海洋學家。Thomas的職涯和研究可以參考這篇文章:Veronis, G. (2013). The scientific work and career of Tom Rossby. In Deep-Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography (Vol. 85, pp. 2–5). https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2012.07.014。Carin後來的職涯發展不明,只知道1971年在芝加哥因病去世 (p24)。


當Rossby過世後,妻子Harriet後來搬回美國,於1965年與地球物理學家 Al Woodcock 再婚,並搬到夏威夷居住,直到1995年去世。



“Family dinner at Observatory Hill, fall 1953. Daughter Carin to the right.” (p56; Sörlin, 2015)



“Rossby with his mother Alma photographed in Sigtuna in the early-1950s visiting his son Tom who was a student at Sigtunaskolan, a private boarding school there.” (p59; Sörlin, 2015)


“Rossby with his daughter Carin in front of house in Näsby Park around spring 1949.” (p61; Sörlin, 2015)


▋4. 我的感想和心得


我大學上大氣動力學的時候學到Rossby wave、Rossby radius of deformation等,那時候知道有Rossby這個人,知道他是很厲害的氣象學家,就沒有然後了。我對他的成就貢獻或是職涯歷程完全沒興趣,Rossby就只是個出現在課本裡的人,跟牛頓、愛因斯坦一樣,是跟我無關的遠古人物。


幾年前我開始看一些氣象歷史的文章,注意到Rossby這個名字常常出現 (例如Joanne Simpson和顧震潮的指導教授是Rossby、數值天氣預報發展故事不時看到Rossby、連ECMWF成立還提到Rossby),我才開始比較有系統的去看Rossby的故事,一邊看一邊寫筆記,越看越佩服,就這樣寫了17篇文章,斷斷續續花了四年 (2021-2025)。


在大氣科學發展過程中,才華洋溢又努力不懈的Rossby出現在對的時間、對的地點,他的成就和貢獻影響了同時代和之後所有的大氣科學家。現在重要且熱門的研究領域——例如航空氣象、大氣動力學、數值天氣預報、氣象衛星、生物地球化學、人為氣候變遷等——都受到Rossby直接或間接的影響。當認識到這個事實,Rossby就不是個只存在課本上的遠古人物,而可以感覺到他起了頭,後人將之發揚光大、開花結果。


Rossby的職涯故事,基本上是現代大氣科學發展過程中最精彩的篇章之一。



▋參考資料


Bolin, B. (Ed.). (1959). The atmosphere and the sea in motion: Scientific contributions to the Rossby memorial volume. Rockefeller University Press. https://books.rupress.org/sites/books.rupress.org/files/ebooks/9780874700336_WEB.pdf


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


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


“Rossby, Carl-Gustaf Arvid” in Encyclopedia.com. Retrieved May 19, 2025, from https://www.encyclopedia.com/science/dictionaries-thesauruses-pictures-and-press-releases/rossby-carl-gustaf-arvid


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


Sörlin, S. (2015). A tribute to the memory of Carl-Gustaf Rossby, Royal Swedish Academy of Engineering Science, https://www.iva.se/contentassets/e8436f25872e4bca8be92207871a0456/ivas-minnesskrift-2015-rossby.pdf