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《顾震潮谈科学研究》中的科学思想(四):分支与综合

已有 493 次阅读 2020-9-25 14:59 |个人分类:旧文新读|系统分类:科研笔记| 顾震潮

《顾震潮谈科学研究》中的科学思想

   (四):分支与综合

顾震潮先生的手稿全文链接是:http://www.iap.cas.cn/qt/zthd/oldzt/guzhengchao85/gzc85.htm

注:1. 大气科学和其他科学一样,内部分很多不同的分支学科(专业),一方面这当然是必要的,但过于强调则会产生很多像顾先生文中批评的现象。

            2. 前面(三)讲的是不同学科间的交叉,而这里的综合可以说是大气科学内部不同分支间的交叉。

           2. 气候系统模式和地球系统模式的发展,充分说明了综合的重要性。

           3. 顾先生后期工作主要集中于开辟云降水物理、大气雷电、湍流等大气物理方面和中小尺度方面的研究,但他从不把这些研究和大尺度动力学研究对立起来。事实上两者相辅相成,只局限于自己专业的看法是有害的。]


       气象各分支综合地研究。气象学上的问题既然与许多其它学科都有关系,其它学科的方法、结果、工具都要引用。那末气象学内部各分支的方法、结果、工具等等就更有必要在研究中使用了。本来,一种气象现象是一个整体,而人们由于主要矛盾性质、学科本身发展的需要等等搞出气候学、天气学、大气物理、动力气象等等分支这些分支所研究的气象对象实际上必然是交叉的。例如雷雨,上面所说的各分支都研究,只各在一方面来研究而已。要弄清雷雨问题的各方面,就得从各个角度各个分支上来研究,这是很自然的事。但是由于种种原因,现在很多科学工作者往往自认为是某一分支的专家或者某一分支中某一部分研究的专家,对于相邻很近的研究或另一分支而同一对象的研究也不关心。这对问题的解决结果就有妨害。专,是必要的,但专也是为了解决问题。专而不问本分支本人所搞一小部分研究以外的有关结果,就要妨害问题的解决。要解决天气预报问题,但本人是搞锋面分析的或形势分类的,专门研究如何分析正确、分型得当来帮助解决天气预报问题。而天气预报问题又是综合性很强的问题,有历年天气情况,有天气转变的过程,有天气变化的动力因子,等等。如果只从锋面分析一面来研究,不与别的方面结合,那就解决不了问题。尤其是对于当前天气预报上一些新事物,一定要很好了解,很好的配合,不然就会脱离主流。西藏云层气象问题我们就是这样研究的。北半球阻塞形势的问题我们也是这样研究的。我们从气候学、天气学、动力气象学,特别是数值天气预报的角度,对这问题进行研究,对这问题的了解、解决,就比较全面一些[见附注]。相反的,在国内有人搞气象研究,常常是各人搞各人的,各人一摊,论文不断的写,问题局限于一面,也就解决不好。例如中尺度天气系统许多年来就一直如此(还有别的毛病)。结果本来与动力气象、雷达气象、云雾物理都有关系的东西,却都没配合来搞,这直到最近才有所改变,因而至今进展不大。又如天气中期预报,研究一般预报方法的不看数值预报成果,认为脱离实际,还是遥远的事,而数值预报工作者又认为一般天气预报方法没有前途,对他们的工作也不可能有贡献,结果两方面都不能相互帮助、促进、结合,进步就慢(苏联就是如此,美国倒还好些)。这些都是"反面教员"值得注意。
  讲到大气物理上的研究更是如此。看来是一个大气物理问题,其实牵涉到气象的各方面。不论什么大气物理问题,总还是大气里的问题,总与气象条件有关。因此,总与天气动力学等等有关。它不能是一个纯物理问题,因此也不能作纯物理问题来研究。有意思的是国外有好多大气物理研究者正好犯这毛病。如果说,一个专家作研究犯这方面的毛病也可以理解(例如物理、化学、电工方面的人改行或客串搞一下大气物理的研究时),那末,我们就不应该如此作。以人工降水问题为例,决不能问题最后只是用多少干冰,有没有比碘化银更好的"催化剂"而已,或者只钻进核化理论这一角,不及其它。相反的,人工降水作业对象是云,而云的变化很快,不了解云就没办法掌握催化条件,就没有办法根本改变云的状态,也不能有效的使用"催化剂"。这就牵涉到天气条件(天气学),牵涉到云中气流的强弱、发展(积云动力学),牵涉到云中的温度,云滴大小等等一系列问题(宏观微观的云物理过程),这不是学究气,学院派,即使不提学科名称,我们无论如何也不能认为不需了解对象,不需了解情况,不需侦察敌情就可打仗。谁能说打仗要搞清敌人是学院派,而应该不分青红皂白,让各连队自己随便发动对敌人的进攻,打了再说呢。又如雷电问题,看来是大气电学问题,其实也牵涉到如何形成云,如何会有相变,垂直气流如何变化,有雷电时云中有什么条件等等问题,因此要与天气动力学、积云动力学、宏观微观的云物理以及雷达气象、射电气象等等一起研究的,不如此作,最后只剩气体火花放电,就不会解决实际上所需要的大气雷电预报,抑制或消灭雷电的问题。
  综合[各]气象学的分支来搞气象研究,不但是研究工作所必需,并且也是我们社会主义国家研究科学,最能发挥我们优越社会条件。资本主义国家中也有一些研究单位或许人员很多,各分支都有专家,但是他们总不容易真正合作,这是资本主义制度下必然有的毛病。"尔虞我诈",钩心斗角,倒是规律。但是,我们的情形恰恰相反。我们都为着世界革命的胜利为着社会主义祖国的富强而工作,目的相同,集体在先,我们要就有可能组织起综合性的各分支合作的研究,甚至全国范围内的合作。在科学研究中,发挥我们社会主义制度的长处,就能更快更好的发展起我国的科学。互相猜忌,各守门户,自以为是,单方面的研究,既不符合气象科学研究的客观要求,也不能发挥社会主义制度的优越性,因此必须避免。


顾先生在补充材料里进一步说明了分支学科间综合的问题

       综合的搞气象问题。什么问题都是有多方面,有各种联系的,气象问题也是如此。气象上有各个分支,并非大气现象就都只有一种过程而为了(理论上的)方便,深入,每个分支研究它的一面,它许多过程中的某一类。气象上的实际情况恰恰是割裂严重。首先预报员坚持天气图方法、天气学,很少管动力气象的许多成果,而动力工作者甚至不看天气图,没有任何预报实践经验。苏联最明显,动力气象学家说天气学没前途。大气物理也与天气不沾边,天气工作上最多用用雷达,用天电定定雷雨的位置,而很多大气物理学家最后只有物理,忘了大气,这在苏联也最严重。气象上苏联较差这是原因之一。实际上考察一下气象发展历史便可以看出,只有在实际需要推动下综合地搞的时期,发展才快。现代(20世纪)天气动力学上二次革命变化都是天气学与动力学乃至气候学、数学综合地参与了研究的结果。首先是挪威学派(1919开始)。挪威学派进展快,因为挪威不但在包围下农业对天气预报的特殊需要,并且是V. Bjerknes带领一批年青人,敢于创造性地从事天气预报实际,又从动力理论上来搞它(V. Bjerknes本人是物理学家,特别是流体力学家)。第二次是Rossby等发现行星波也是从天气学、动力气象乃至气候学结合起来搞清楚的。
  我国气象工作在解放前一直是各搞各的。那一门不管另一门的事。解放后天气学与动力气象学结合了一步,但还不够。不够之处在于天气工作者的动力气象学的修养、概念、观点、方法不熟,而动力方面对中国天气实践太少。以地球物理所而论,从事动力气象研究的都没有作过实际预报,不知预报关键问题何在,研究问题多从物理过程考虑出发,对总结提高并不太有利。气候方面更严重,气候工作者对动力气象很少去管它,也不管别的许多方面。结果气候学一直搞得不够有声有色。近年来,气候学各个题目或小分支气候变迁,气候统计是有人注意了,但是尽管长期变迁就要用统计研究等等,这几个分支之间就没有联系(起来),不用说别的。互不学习,互抱一角,"互不侵犯"。一谈方向,谁都认为自己研究问题是方向。因此看来是百花齐放,但没做到推陈出新。与大气物理联系更少。大气物理着重野外观测,着重试验分析,对误差很注意,而天气学及气候学的研究很少谈资料及计算误差,既不问有效数字,也不问可靠到什么地步,这在国内尤其如此。许多结论就不可靠。学报审查天气学、气候学来稿时这问题最头痛。这些都没互相学,不用说渗透了。大跃进中二室[注:地球物理所二室,即现在的大气物理所,当时叶笃正和顾震潮先生为室主任]抓住阻塞高压,全组动手从各个角度来抓这问题,是一个创举,效果不错。但这一优点被遗忘或没被重视了一个时期, 到今年才又打算在中期预报问题上再组织综合性的研究。这上次材料中已谈到。
  中小尺度天气,过去搞了十年甚至用了雷达,搞来搞去无非分析一个气压场,画出几个小低压,小高压,费劲极大,分析一个例子动辄几个月,但一直没有从动力气象角度配合一下究竟该抓什么,如何揭发它发生发展规律,而只解决一个次生现象的存在不存在的问题。这样作自然是少慢差费的。我们现在打算把这问题由雷雨物理、雷雨云研究,中小尺度动力学包括积云动力学一起研究,可以速度快得多。有的同志(天气方面,地球所及气象局,南大)见到国外搞中尺度分析急于模仿,照样干一套。其实一样不能解决问题。他们搞十年都没解决,我们抄这一套一定也不行。我们现在是走自己的路,综合地来搞。


附注:二十世纪六十年代初,在地球物理所,结合当时模式的发展-数值天气预报模式的业务化在气象局发展不很顺利,但在地球所利用发展模式在理论研究方面做了很多有价值的工作-由叶笃正先生领导在阻塞高压方面做了较为系统的研究,相关成果结集出版于《北半球冬季阻塞形势的研究》(叶笃正等,1962)和《动力气象学论文集(二)》(叶笃正主编,1963年)。 






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3 张学文 尤明庆 杨正瓴

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