丑纪范

      丑纪范,大气科学家。1934年7月出生,湖南省长沙市人。1952年考入北京大学物理系气象专业,1956年毕业,分配到中央气象局气象科学研究所工作。1969~1972年在中央气象局“五七”干校劳动三年多后,于1972年底调兰州大学工作,任副教授(1978)、教授(1986)。1986年起为博士生导师。1981年2月~1982年2月在美国麻省理工学院作高级访问学者。  1987~1994年任兰州大学大气科学系主任,1990~1995年任北京气象学院院长。现任中国气象局培训中心教授,兰州大学教授、博士生导师、大气科学学院名誉院长。1993年当选为中国科学院院士。历任中国气象学会理事、常务理事、国家自然科学基金委员会地球科学部学科评审组成员。
  丑纪范50年来一直从事数值天气预报、数值模拟以及气候动力学研究,重点研究长期数值天气预报的基础理论和方法以及有关的大气和海洋动力学,特别是非线性动力学问题,做出了一系列开创性和系统性的成就,是我国现代长期数值天气预报和非线性大气动力学的创建人之一。
  丑纪范一走上工作岗位就幸运地得到顾震潮先生的指导,学习数值天气预报。当时一方面一步一步地重复美国人已经做过的工作,另一方面又不满足于单纯的引进和模仿。顾先生尖锐地指出,数值预报虽然取得了很大的成绩,但存在一个根本性的缺陷:提成初值问题,只使用一个时刻的资料,这与预报员的天气图方法完全不同。他提出要改变数值天气预报问题的提法,要用过去的演变代替初值作为定解条件。但是这样一来,问题是超定的,解不存在。针对顾先生提出的问题,丑纪范最早在国际上将泛函分析和变分法引入数值天气预报问题,推广了微分方程解的概念,引进了新型“广义解”,于1962年写成“天气数值预报中使用过去资料的问题”一文,将数值天气预报问题由原来的初—边值问题推广为广义初—边值问题,由此完成了在数值预报中使用前期观测资料的历史数据的理论和具体实现方法,使动力方法和统计方法有机地结合起来,设计了一种使用多时刻资料的短期数值预报模式。该文于12年后的1974年在《中国科学》第6期发表,引起了国外学者的关注。就核心实质而言,这是目前四维同化方法的最早的思想,比国际上提出同一思想的时间要早十余年。
  在长期数值预报理论研究中,论证了准地转模式大气温压场的演变与下垫面热状况的等价性,进一步提出将问题由古典初值问题改变为微分方程反问题的新观点,将解反问题的理论应用到数值预报中来,提出了由历史资料反求大气要素和参数并使之与长期预报模式相匹配的方法,进而建立了一个借助所关心现象的历史数据来运行和改造现行的作为古典初值问题的数值模式,即把预报对象变为4个部分:可预报的低自由度部分、历史相似部分、经验外推部分、随机项部分,通过压缩自由度、寻找历史相似、经验外推和对随机变量确定其概率分布4个步骤,开辟了使用历史数据并具有特定预报对象针对性的数值预报的另类途径。
  在非线性动力学方面,提出并研究了大气动力学方程组的定性理论,即大气长期演变的渐进性质动力学理论,系统揭示了非线性大气动力学方程组的整体和全局行为,这是从动力学观点研究气候形成和气候变化的基础理论。首先指出有外源和耗散的大气动力学方程组可以写成一类特殊的算子方程,其中算子具有很好的性质,论证了初始场作用的衰减,长期过程取决于能量耗散和补充的特征;提出了对方程组简化或离散化时应该保持算子性质不变的原则;得到定常外源作用下大气运动向外源非线性适应特性,以及得到大气运动自由度缩减的结果;此项工作不仅在指导长期天气预报方面有重要意义,在国际偏微分方程的研究方面也是重要的贡献。同时,将胞映射(CelltoCell Mapping)的概念引入到研究数值模式的整体和全局行为,揭示了任何数值模式实际上是Markov链,从而清晰地给出了作预测的局限性,过程的不可逆性和各态历经等具体直观形象;给出了“气候”、“气候可预测时段”等概念的一种精确的数学定义。这些都是富于创新性的气候动力学基础理论成果。
  丑纪范在国内外学术刊物上发表论文100余篇,出版著作8部,代表性专著有:《长期数值天气预报》(1992年获国家教委全国高校优秀教材奖)、《大气动力学的新进展》(获国家教委高校出版社优秀学术专著奖)等。他教书育人,培养出一批优秀研究生,其中有被国家教委和国务院学位委员会授予“作出突出贡献的中国博士学位获得者”称号(黄建平)和“作出突出贡献的中国硕士学位获得者”称号(王锦贵),指导的1篇博士论文1999年被评为“首届全国优秀博士学位论文”(李建平)。
  丑纪范1978年获全国科学大会成果奖;1989年获全国教育系统劳动模范,并被授予人民教师奖章,同年获普通高校优秀教学成果奖二等奖;2003年获中国气象局科学技术贡献奖(中国气象局最高奖)。

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