24, 7月 2022
大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室

大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(英文缩写LASG)依托于中国科学院大气物理研究所,成立于1985年,是中国科学院首批边建设、边开放的实验室之一。在中国科学院和国家科学技术部、国家自然科学基金委员会以及国家计划委员会的直接领导下,在大气物理研究所各届领导和各职能部门的大力支持下,经过几代人的不懈努力,LASG从白手起家,通过艰苦创业发展成今天的在国际上有重要影响的大气科学和地球流体力学研究中心和人才培养基地。从LASG成立到现在的17年中,我们不仅取得了丰硕的研究成果,而且培养了一批优秀人才,形成了一支稳定的、实力雄厚的大气科学研究队伍,使得我们在过去4次国家评估中,成为全国仅有的2个连续4次获得优秀的国家重点实验室之一。尤其,在2000年的最近一次国家评估中,LASG荣居地学口榜首。实验室现任主任是王斌研究员,学术委员会主任为吴国雄院士,学术委员会海外主任为夏威夷大学气象系Bin Wang教授,学术顾问委员会主任为叶笃正院士。

回顾LASG走过的发展历程,我们深深地感到,开放、流动、联合、竞争的八字方针、依托单位大气物理研究所的优先支持和实验室的科学管理措施是LASG发展之根本。

LASG之所以能从白手起家,在短短的17年内发展成为国际知名的实验室,与依托单位中科院大气物理所的支持和倾斜政策是分不开的。中科院大气物理所是中国最早从事现代自然科学研究的八个研究所之一,也是中国气象事业的雏形,有 全国气象人才摇篮之称,著名的气象科学家竺可桢、赵九章、涂长望、卢沃、叶笃正、顾震潮、陶诗言、曾庆存、周秀骥、巢纪平、黄荣辉、吴国雄和李崇银等就是该摇篮在不同时期涌现出来的杰出人才的典型代表,他们为中国气象事业的发展做出了重大贡献。在老一辈科学家的辛勤耕耘下,大气物理所这块肥沃的土地上已长出朵朵绚丽的鲜花。LASG正是这些鲜花中的佼佼者。她集中了大气物理所在天气和气候研究方面最优势的研究力量,配备了最好的计算环境和良好的办公条件。这是LASG能够吸引优秀人才、稳定研究队伍的重要因素。在LASG创立初期,各方面的条件都比较差。研究所对实验室给予的充分重视和全力支持,成为实验室发展的强大后盾。在实验室主要创始人、当时的实验室主任曾庆存院士的领导下,通过实验室全体成员的艰苦奋斗,LASG在成立后第3年(即1988年)就在第一次国家评估中获得优秀,并于次年(1989年)晋升为国家重点实验室。LASG在后来的发展过程中,研究所一直给予了积极的支持,室与所之间能够很好地协调配合,所的各个职能部门在行政和后勤方面提供了全力帮助和可靠保障,为LASG的发展壮大奠定了坚实的基础,也是LASG连续四次在国家评估中获得优秀的重要前提。

实验室除了有依托单位作为强大后盾外,自身内部还必须有先进的管理体制,这是实验室长远发展的重要前提。实验室的组织结构、队伍建设、经费使用、项目申请、绩效考核、设备更新和合作交流等都需要有科学、民主的管理体制,这样才能充分调动实验室成员的积极性,发挥各自的学科优势和特长,多出创新成果。

LASG自成立以来,一直采用学术委员会指导下的主任负责制。实验室的学术委员会是实验室发展的掌舵人。实验室的研究方向、奋斗目标、重大学术活动以及实验室内部规章制度的制订等,都必须经过学术委员会的审批和把关,从而保障实验室研究方向的正确性和规章制度的合理性。实验室领导班子则根据所制订的研究方向和规章制度具体负责实验室的日常运行和科研管理。

LASG历届学术委员会主任都是由把握国际国内学科前沿发展方向的著名气象学家担任。德高望重的叶笃正先生曾担任过第二届学术委员会主任,曾庆存院士分别担任过第一届、第三届和第四届的学术委员会主任。新一届学术委员会主任由吴国雄院士担任。值得一提的是,在新一届学术委员会中,新增加了一位海外主任,专门负责实验室与国外的国际合作,取得很好的成效。

LASG历届主任都是由本学科杰出的学术带头人担任。前面四届的实验室主任都是院士,新一届实验室主任为国家杰出青年科学基金获得者。与前面四届相比,新一届领导班子成员真正实现了年轻化,平均年龄40岁,最年轻的副主任只有32岁。另外,我们也确保了新班子成员的科研素质。我们的新班子中有两位国家杰出青年基金获得者和一位中科院百人计划获得者,还有一位全国第一届百篇优秀博士论文获得者和中科院优秀博士后。

自LASG成立以来,实验室学术委员会根据不同时期大气科学和地球流体力学的前沿问题及其发展特点,确定了实验室的研究方向,并设立几大课题作为实验室的课题指南。各届之间保持很好的衔接和连续性,确保实验室的平稳过渡。

为了在实验室的研究方向上突出重点,有所为有所不为,根据国内外学科发展趋势和国民经济建设的需要,以及知识创新时期对国家重点实验室的新要求,经过充分讨论,我们对实验室原有的研究方向进行修改和完善,确定实验室新的研究方向为:研究和发展地球流体(大气和海洋)宏观演变规律和机理的系统理论;研究天气和气候动力学理论,掌握天气、气候系统变化规律及其异常的发生机制,进行数值模拟并发展模块化数值模式系统,为提高预测能力,预防和减轻天气、气候灾害,合理利用气候和水资源提供新理论新方法。根据新的研究方向,我们明确了实验室的研究重点:气候问题的研究。由于气候系统模式是开展气候研究最有效的研究工具,为了充分发挥实验室在数值模拟上的优势,我们选择气候系统模式发展作为实验室未来的突破点,并以一点带动全局的策略,推动实验室研究工作的快速发展。根据国际上气候系统模式发展的新动态,我们提出了《气候系统模式联合发展计划》,其目的是以LASG为基地,联合国内外优秀模式专家和骨干,集中财力和物力,发展有中国自主知识产权的气候系统模式。该计划经过了实验室学术委员会的审批,得到国家自然科学基金委、中国科学院和国家科技部等部门以及依托单位大气物理研究所的大力支持,也得到国内绝大多数同行专家的赞赏。

实验室目前在岗研究人员共48人,其中42人获得博士学位。年青研究人员都是博士,在48人中,研究员26人,其中院士4人,博士生导师19人。副研究员16人,助理研究员5人。实验室45岁以下的青年科学家36人,占实验室人员总数的75%,是一支高水平、高素质的年轻化研究队伍。在这支队伍中,国家杰出青年基金获得者3人,中科院百人计划3人。另外,还为外单位培养百人计划2人。

实验室研究队伍是一个多元结构的队伍,年轻人充当运动员,在科研的第一线冲锋陷阵。资深前辈担任教练,严格把关。知名外籍学者和专家担当顾问,出谋划策。这也是我们目前的用人策略。

LASG不仅是我国大气科学的一个研究中心,同时也是一个人才培养基地。从实验室成立到现在,培养研究生和博士后共228人。其中硕士99人、博士106人、博士后23人。每年培养研究生和博士后的总人数也在逐年增加,从1985年的1人,发展到2001年的19人,其中硕士毕业5人,博士毕业10人,博士后出站4人。在LASG培养的研究生和博士后中,已有相当一部分人已成大气科学研究的学术带头人,如一位中国青年科学家奖获得者、三位国家杰出青年基金获得者和五位百人计划获得者都是实验室自己培养出来的。另外还有百名优秀博士论文获奖者两位,中科学院青年科学奖获得者四位,国氏全国优秀博士后奖获得者一位和中国科学院十大优秀博士后奖获得者一位。

围绕着实验室的研究方向,LASG积极组织室内科学家申请研究项目。在1996年到1999年四年期间,实验室先后主持国家和省部级科研项目100项,参加的项目13项,合计113项,总经费约2000万元。而且每年由科研人员争取的经费总数呈上升趋势。从95年的131.5万元,到99年的965万元,上升速度很快。到2000年和2001年,我们争取的经费分别达到了1156万元和1676万元。2001年主持的研究项目主要有:国家973项目13个课题,国家自然科学基金41项,中国科学院知识创新工程重要方向项目2项。值得一提的是,973项目我国重大气候和天气灾害的形成机理和预测理论研究是由我们实验室固定成员黄荣辉院士主持。另外,我们还主持了一个信息口973项目大规模科学计算研究的第一课题。在基金项目中,国家杰出青年基金二项,海外杰出基金二项。今年的研究项目估计比去年更上一层楼。在去年973项目和基金项目等的基础上,新增加了国家杰出青年基金1项,中国科学院知识创新工程重要方向项目1项,国家攻关项目专题4个。多年来,实验室的科学家们在研究项目的争取中充分展示了他们雄厚的研究实力和非常强大的竞争力。

自1996年以来,实验室与海外的合作已突破原有的人员交流框架,进入了实质性合作阶段,我们与美国能源部、美国国家大气研究中心、美国国家海洋大气局、德国马普气象研究所、欧洲中心、法国国家科研中心、日本名古屋、香港城市大学等世界诸多的研究单位有着频繁交流和密切的合作,主要合作计划项目多达19项。目前,我们正与美国夏威夷大学国际太平洋研究中心联合研制适合于东亚区域的大气环流模式LASG-IPRC AGCM。

我们实验室设立了一个学术顾问委员会,其中近半数成员是海外著名学者,如美国的Gates、英国的Hoskins和德国的Bengttson等都是世界顶尖的气象学家,Hoskins今年还评选为中国的外籍院士。由于这些专家参与我们研究计划的制订,这样就保障了我们在研究方向上的先进性和前沿性。

值得一提的是,我们国际合作的另一个重要转变是实验室的科学家已经开始参与国际重大研究计划的决策,并在国际重要学术组织中任职,如在国际气象和大气科学协会(IAMAS)担任执行局执行委员,在国际气候变化和可预报性研究计划(CLIVAR)和全球能量和水分循环试验研究计划(GEWEX)中担任科学指导小组成员,在国际CLIVER计划亚奥季风工作组担任委员等,这表明了LASG在国际学术界越来越重要的地位。

在实验室管理方面,我们采取主任工作会议制度,重要事情由主任工作会议决定。新一年的研究计划由实验室四个研究组先提出具体方案,然后由主任工作会议汇总,最后报请实验室学术委员会批准执行。我们已制定了一套比较完整的规章制度,包括实验室固定成员的管理规定、青年流动站管理规定、研究生管理规定、开放课题管理规定、学术活动管理规定、国际合作管理规定、论文奖励条例等。尤其,从去年7月份开始,我们将财务公开,每月把实验室财务明细账张贴在通知栏里,接受全室成员的监督。今年从5月份起,又开始实行值班主任制度和行政、支撑人员签到制度,进一步完善实验室的管理体制。

我们实验室有一个金字塔式的三级计算机系统。这是我室研究人员从事科研的最核心的工具。我们有一个技术支撑系统,专门有人负责网络和硬件设备的维护和支持,以保障实验室的正常运行。去年我们还专门从科大招聘了一个有计算机专业文凭和气象专业文凭双学位的大学毕业生,专门负责气象软件开发、帮助科研人员把大型模式并行化,以提高工作效率。数值模式和模拟是我们实验室,也是整个大气科学的重要研究工具和手段,计算机是我们赖以发展的最关键的科研设备。没有计算机的不断更新,就不可能运行和发展逐步完善和复杂的、计算量呈指数增长的高水平的数值模式。这将直接影响我们实验室,甚至我国科学家,在有关天气和气候动力学过程和机理研究的深入。可以说,实验室连续四次在国家评估中获优,与每次评估后及时更新计算机设备有着密切的关系。

目前,实验室与研究所一起正在进行计算机更新工作。在中科院和科技部的支持下,我们共筹集约2000万元经费,准备配备一套计算速度近万亿次的计算机系统,为实验室和研究所科研人员提供强有力的计算平台。

LASG自成立以来,由于依托单位的大力支持和实验室内部的科学管理,经实验室成员不懈的努力,在模式发展、气候预测、气候动力学和地球流体力学的方法和理论等方面取得了优秀的成果和重要的进展,多次参加国际模式比较计划、在大型重要国际会议上作特邀报告、在重要国际学术组织担任职务、参与国际研究计划的决策等,使得我们实验室成为了一个具有国际知名度的大气科学研究中心。我们参加的最早的一次国际模式比较计划是1995年7月国际权威的全球大气模式比较计划(AMIP),当时全世界有32个大气环流模式参加了这个比较计划,测试了6项性能指标,我们的模式在比较计划中展示出良好的性能,成为通过5项测试的三个优秀模式之一。其它两个模式分别是美国和日本的。1999年,我们实验室参加了耦合模式比较计划(CMIP),我们的耦合气候系统模式在降水、表面气压和表面温度的模拟以及CO2的加倍试验中,效果很好,是一个优秀的模式。另外,我们还参加过国际陆面过程模式比较计划(PILPS),国际生态系统比较计划(EMDI),均取得好的成绩。

我们的科学家在1992年至1999年8年间在国际国内核心刊物共发表论文669篇,其中SCI论文97篇。每年发表的论文总数在逐年增加,1999年的论文数比1992年翻了一番,尤其SCI论文的增长速度最快,后4年是前4年的4倍。2000年发表论文的情况比1999年又有进一步的改善,总共发表129篇,其中最突出的是SCI论文,共有35篇,差不多是1996年到1999年4年SCI论文总数的一半。按实验室在岗研究人员计算,去年几乎平均每人发表了一篇SCI论文。2001年的情况2000年更好,发表论文总数达到140篇,其中,SCI论文59篇。

由于我们的科学家在研究工作中取得了突出成绩,实验室从成立到现在共获国家级和省级奖励共27项,其中国家奖6项(二等奖3项,三等奖3项),院一等奖11项(自然科学奖6项,科技进步奖5项)。有一项院自然科学一等奖是去年获得的,获奖人是穆穆研究员。

总之,实验室在调整研究方向,制定短期创新规划,组织开放课题,人才培养及科学民主管理等方面都进行了一系列的探索,在科研上取得了若干突破性的进展,积累了许多的经验。但在知识经济,人才激烈竞争的时代,我们也面临着新的更大的挑战。但我们坚信,有科技部作为国家重点实验室的坚强后盾,有科技部制订的《国家重点实验室建设与管理暂行办法》为实验室的建设和发展把握方向,在主管部门中国科学院的直接领导下,在依托单位大气物理研究所的全力支持下,LASG一定能取得新的、原创性的高水平研究成果,开创LASG新的辉煌,在知识创新时代做出新的贡献。

欢迎国内外同仁与LASG开展合作和交流,欢迎有志于从事大气科学和地球流体力学的青年学者来室工作。

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