丑纪范，中国科学院院士，现任北京气象学院院长，兼任兰州大学大气科学系系主任，教授，博士生导师。湖南长沙人，1934年7月生。1956年毕业于北京大学物理系，1981年2月至1982年2月在美国麻省理工学院（M、I、T）进修和工作（作为访问学者）。他长期致力于数值天气预报和大气动力学方面的研究和教学工作，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，做出了突出的贡献。科研和教学成果多次获国家、部委、省级奖励。1989年获国家教委全国教育系统劳动模范称号，并被授予人民教师奖章。

    数值天气预报是一个经典的初值问题——利用某一时刻实测的大气运动状态（初值），通过积分描述大气运动规律的动力学和热力学方程组（数值模式），来计算未来时刻大气的运动状态。自从1922年英国数学家L．F．Richardson开创性的工作（《用数学方法做天气预报》）以来，大量的数学和物理方法应用于这个问题的研究。本世纪动力气象理论的日趋成熟和电子计算机技术的不断更新，推动了数值天气预报理论的迅猛发展。1950年，Charnev等人用地转模式在美国普林斯顿大学高级研究所的小型电子计算机（ENIAC）上成功地做出了世界上第一张北美地区的24h数值预报图，标志着大气科学的新纪元——气象学家在电子计算机上用计算方法做定量的数值模拟和天气预报的时代的到来。与早期借助于预报员经验的天气图方法相比，数值天气预报以其扎实的理论基础和较高的准确率显示了强大的生命力，引起了世界各国气象学家的普遍关注，成为大气科学中十分活跃的一个领域。

    1956年，丑纪范以优秀的成绩从北京大学物理系气象专业毕业，被分配到中央气象局科研所工作。他立即投身于我国刚刚起步的数值天气预报的研究之中。

    1958年，我国著名的老一辈气象学家顾震潮先生针对当时存在的两种天气预报方法——刚刚兴起的提为初值问题的天气数值预报方法和日常业务中使用的由天气历史演变作预报的方法阐述了自己的观点，证明了地面场的历史演变与大气初始状态的空间三维结构等价，说明了在数值天气预报中使用历史资料的必要性。但是，如何将历史资料有效地引入数值预报模式呢？这显然是一个复杂的问题。丑纪范以其坚实的数理基础对这个问题进行了创造性的研究，于1962年写成《天气数值预报中使用过去资料的问题》一文，将泛函分析引入数值预报问题中，从微分方程只是近似描述了大气实际过程的观点出发，通过把微分方程定解问题变为等价的泛函极值问题——变分问题的途径，推广了微分方程解的概念，引进新型的“广义解”，并利用希尔伯特空间的理论，论证了“广义解”比原来意义下的“正规解”更接近所描述的物理现象的“实况”。同时说明，可以将方程中未曾包含的物理作用，通过使用蕴含着这种作用的过去资料来加以考虑。给出了实际可行的使用多时刻资料的短期数值预报模式。这一工作比国外的同类工作要早出将近十年，1974年该成果发表后，受到国内外同行的关注和很高的评价。并获1978年甘肃省首届科学大会成果奖。

    1972年，兰州大学成立气象专业，丑纪范被调到兰州大学执教，从此开始了他的教学、科研相结合的工作生涯。这时，他开始把注意力投放到对长期数值天气预报的研究之中来。

    15天以上的天气预报，通常称为长期天气预报。按传统的观点，长期数值天气预报仍然沿用短期数值预报的思想，被提为微分方程的初值问题。对长期数值预报来说，下垫面活动层的温度场是最重要的初始条件，然而却缺少实况观测资料，而对已有的大气演变资料却弃而不用，这显然是不明智的。针对这一矛盾，丑纪范及其合作者于1977年写成《以大气温压场连续演变表征下垫面热状况的长期天气预报方法》一文，证明了大气温压场的连续演变和下垫面热状况的等价性。从而改变了长期数值预报传统的初值问题提法，提为演变问题，为充分利用已有的观测资料提供了理论基础。后来在《使用多时刻历史资料的动力—统计长期天气预报模式》一文中提出了一种具体方案、接着又提出由历史资料反演参数并使之与长期预报模式相匹配的具有创新性的方法，并率先开展了对长期天气过程中的相似韵律现象的形成机理的动力学研究和数值模拟。由此出发，建立起了一个以动力学为基础的考虑地气（海气）之间耦合相互作用并充分利用已有的大气多年实况观测资料和近期演变资料的季节预报模式。该模式经1990年北京气象中心有关专家组织的实际预报试验评比，证明具有一定的预报技巧，有应用前景。

    长期数值预报是一个困难的问题，季度数值预报的工作在世界上很少见。丑纪范在此领域内进行了长期的系统研究，提出了自己的学术观点。如：既要充分利用物理规律又要充分利用已有的实况观测资料并将其有机地结合起来；应利用初值衰减的特点，抓住能量耗散和补充的特征；把长期数值预报问题考虑为已知的相似年变化上的扰动；提为数理方程的反问题或Markov链的反问题等。这些成果总结在《长期数值天气预报》（1986年，气象出版社）一书中，这是不同于国外的途径，具有我国自己的特点。
　　本文标题：丑纪范与数值天气预报和非线性大气动力学
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