J. G. Charney（1917—1981），20世紀最偉大的氣象學家，對氣象學、大氣動力學和物理海洋學的貢獻是難以估量的，他是氣象學界著名的芝加哥學派里僅次於羅斯貝的代表人物。他的主要工作大致可以總結為斜壓不穩定、準地轉運動、數值天氣預報、地轉湍流、CISK機制、行星波垂直傳播、大氣環流的多平衡態這幾個方面。
基本介紹
- 外文名：J. G. Charney
- 國籍：美國
- 出生地：舊金山
- 出生日期：1917年
- 逝世日期：1981年
- 主要成就：20世紀最偉大的氣象學家
簡介,主要貢獻,與羅斯貝的友情,
簡介
J.G.Charney（1917—1981），20世紀最偉大的氣象學家，對氣象學、大氣動力學和物理海洋學的貢獻是難以估量的。雖然Charney在芝加哥大學僅臨時工作過不到一年的時間，但毫無疑問他是芝加哥學派里僅次於羅斯貝的代表人物。有相當一部份人認為，羅斯貝對大氣科學的另一重要貢獻是他把Charney吸引到了這個領域，而Charney則一次又一次開創性地解決了大氣動力學的關鍵性問題。我們許多人也許對Charney以及他和羅斯貝之間師生加朋友的故事並不陌生，Platzman在Charney去世前對他的採訪以及Phillips為美國科學院所寫的Charney傳記里記錄了很多生動的情節。
Charney生於舊金山，在洛杉磯長大，並在UCLA先後獲得了學士和博士學位。Charney在本科以及研究生早期階段的學習興趣是數學和物理，一次偶然的機會讓他接觸到了氣象學。那是因為有一天Charney在物理系的導師T.Thomas邀請該系新成立的氣象專業教授Holmboe做報告。在這個報告會上Charney第一次聽到了“氣象學”這個名詞並認識了Holmboe。後來，Holmboe邀請Charney做他的助教，Charney在諮詢了Caltech的馮·卡門（vonKarman）之後接受了邀請。當時，在UCLA氣象學專業的幾位教師，如J.Bjerkenes,Holmboe和Neiburger，都是因為第二次世界大戰從挪威移民來美國，經羅斯貝介紹到UCLA成立了一個氣象學專業，為美國空軍培訓氣象觀測員和預報員。最初，Charney對Bjerkenes和Holmboe過於描述性的研究工作不太感興趣，直到Neiburger把羅斯貝在1939年發表的論文介紹給他，Charney才決定把氣象學作為他的博士論文研究方向，這就引出了他的那篇關於斜壓不穩定的著名博士論文。羅斯貝對Charney更大的影響是在他們見面之後。在其後的近一年裡，羅斯貝多次和Charney討論他的博士論文以及氣象學的其他關鍵問題，這些討論使得Charney對氣象學有了真正的了解，並且對從事氣象學的研究充滿了信心。1947年秋，Charney在挪威奧斯陸大學訪問時，羅斯貝已經回到了斯德哥爾摩大學，他不止一次地給Charney寫信談論數值天氣預報的重要性，並把他介紹給普林斯頓大學高級研究院的馮·諾伊曼。在數值天氣預報項目經費困難時，羅斯貝建議馮·諾伊曼向軍方申請經費，這些都保證了Charney的研究順利進行。
Charney生於舊金山，在洛杉磯長大，並在UCLA先後獲得了學士和博士學位。Charney在本科以及研究生早期階段的學習興趣是數學和物理，一次偶然的機會讓他接觸到了氣象學。那是因為有一天Charney在物理系的導師T.Thomas邀請該系新成立的氣象專業教授Holmboe做報告。在這個報告會上Charney第一次聽到了“氣象學”這個名詞並認識了Holmboe。後來，Holmboe邀請Charney做他的助教，Charney在諮詢了Caltech的馮·卡門（vonKarman）之後接受了邀請。當時，在UCLA氣象學專業的幾位教師，如J.Bjerkenes,Holmboe和Neiburger，都是因為第二次世界大戰從挪威移民來美國，經羅斯貝介紹到UCLA成立了一個氣象學專業，為美國空軍培訓氣象觀測員和預報員。最初，Charney對Bjerkenes和Holmboe過於描述性的研究工作不太感興趣，直到Neiburger把羅斯貝在1939年發表的論文介紹給他，Charney才決定把氣象學作為他的博士論文研究方向，這就引出了他的那篇關於斜壓不穩定的著名博士論文。羅斯貝對Charney更大的影響是在他們見面之後。在其後的近一年裡，羅斯貝多次和Charney討論他的博士論文以及氣象學的其他關鍵問題，這些討論使得Charney對氣象學有了真正的了解，並且對從事氣象學的研究充滿了信心。1947年秋，Charney在挪威奧斯陸大學訪問時，羅斯貝已經回到了斯德哥爾摩大學，他不止一次地給Charney寫信談論數值天氣預報的重要性，並把他介紹給普林斯頓大學高級研究院的馮·諾伊曼。在數值天氣預報項目經費困難時，羅斯貝建議馮·諾伊曼向軍方申請經費，這些都保證了Charney的研究順利進行。
主要貢獻
Charney對氣象學、大氣動力學和物理海洋學的貢獻是難以估量的。他的主要工作大致可以總結為斜壓不穩定、準地轉運動、數值天氣預報、地轉湍流、CISK機制、行星波垂直傳播、大氣環流的多平衡態這幾個方面。斜壓不穩定理論是Charney在做博士論文時完成的工作。他是在幾乎沒有指導的情況下獨立地提出並解決這一開創性問題的。無論是Bjerkenes還是Holmboe，似乎都無法在這一研究中給予太多指導，這一點可以從Platzman和Charney的訪談中看出來 。人們常常說在科學研究中，問題的提出甚至比解決更重要，這個觀點也反映在斜壓不穩定問題的提出和解決。當時，並沒有一個所謂的“斜壓不穩定”，這一概念是Charney在一步步的思考中逐漸形成的。Charney告訴Platzman，他最初並沒有一個明確的方向，大約花了三年的時間才搞清楚問題的所在，也就是斜壓不穩定問題，後來又花了大約兩年時間來解決這一問題。從Platzman和Charney的訪談中我們還可以發現，在整個提出和解決問題的過程中有幾處關鍵的突破，這幾個關鍵步驟需要一個聰明的大腦才能做到，並不是我們一般人可以做得到的。行星波向上傳播這一問題的提出和解決，反映出Charney非常善於把其他領域的知識和氣象學問題結合在一起。這項工作的最初想法來自於他在1946年芝加哥停留期間與羅斯貝討論，羅斯貝曾向他強調過羅斯貝波動是大氣的內在模態。他自己也曾使用過群速度的垂分量估計過高層大氣波動對下層天氣預報的影響，所以考慮過羅斯貝波存在垂直傳播的可能性。Charney在1948年自挪威回美國之前訪問了奧斯陸天體物理研究所。在那裡，他了解到太陽日冕是由於太陽內部的渦動能量向太陽表層傳播的結果。這進一步促使他思考大氣對流層羅斯貝波動有可能會向上傳播，但是為什麼地球大氣不會出現類似太陽的日冕現象年呢？在後來的十幾年裡他一直在思考這些問題，直到1961才和Drazin解決這一問題。最初，他們認為，對流層大氣波動之所以無法向上傳播到大氣層頂是因為西風帶有限制羅斯貝波動垂直傳播的作用。後來，他們發現，一方面，羅斯貝波不可能在東風中傳播；另一方面，如果西風太強，也同樣不利於羅斯貝波的傳播。在夏季，平流層盛行東風，行星波動無法進入平流層；在冬季，行星波動也不可能穿越位於中間層低層的強西風急流。這就解釋了對流層大氣波動是不可能傳播到大氣層頂的，所以不會出現類似日冕的現象。
與羅斯貝的友情
Charney和羅斯貝的師生加朋友的關係在學術圈子裡已傳為佳話。羅斯貝平時很少寫回信，以至於帕爾門都抱怨他幾乎收不到羅斯貝的回信。但在MIT圖書館裡保存有42封羅斯貝寫給Charney的信，下面的一段充分展現了他們之間深厚友誼：
Thisiswrittenatmydeskat5:30A.M.IhaveseenthesunriseovertheCity,theskyisclear,myfamilyissleepingandIcanhearTommy’sbreathinginthenextroom.Alliswellwiththeworld,IambeginningtofeelrestedandpraytoGodthetimewillcomewhenIwillfeellikegoingouttosocksomebodyonthejawscientificallyspeaking,ongeneralprinciples.YoucanseeIamrecovering.
Bestwishes,R.
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