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高由禧
发布日期:2017-02-08 来源:九三学社中央宣传部
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高由禧(1920年2月14日—2001年3月3日),出生于福建福清。气候学、高原气象学家。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。1956年加入九三学社。九三学社第七、八届中央委员会委员。

高由禧出生于一个贫苦农民家庭。1935年7月毕业于福建省福清县融美初级中学。1935年夏至1938年夏,就读于福州私立英华高级中学。高中毕业后,因家中经济困难,在融美中学当了一年教师。1939年夏,考入重庆中央大学地理系。1944年夏大学毕业,获学士学位。

1945年底由涂长望、竺可桢介绍,高由禧到中央研究院气象研究所给赵九章、竺可桢当助理研究员,负责天气图工作。1948年他发表了第一篇论文《东亚大气之运行》,根据当时为数不多的700hPa风向风速资料,他分析出东亚地区各月的流线图,论述了东亚环流的季节变化。这项工作是开创性的。中国科学院在1954年编集1949年以前各学科代表性的论文时,将他这篇文章选进气象学一卷中。

1949年,新中国成立了。新中国成立初期,在国民党南京政府留下的烂摊子上一切事业发展都很困难。华东军区接管了南京,陈毅司令员了解到科研单位的困难,在经费紧缺的情况下还为气象科研所调拨60万斤小米作为购买地球物理探矿仪、地震仪、地磁仪和气象仪器的费用,并增加了人员编制。这一行动使广大科研人员看到中国共产党发展科学事业、强国富民的决心,高由禧跟大家一样感到欢欣鼓舞,立志把国家的需要、人民的需要作为自己搞科研的目标和方向。

20世纪50年代初,高由禧在中国科学院地球物理所气象组与叶笃正合作,从事东亚气候的研究。他领导一个小组研究东亚季风问题,这是继竺可桢先生1935年发表我国第一篇有关东亚季风气候文章以来比较全面、系统的东亚季风研究,这个小组发表了大量文章。他将这些成果概括在1962年出版的《东亚季风的若干问题》专著中。他首先提出青藏高原季风概念,指出:除海陆季风外,全球还有南北半球季风、行星环流季风、平流层季风、高原季风等五种季风和相应的四种形成机制;哈德莱、瓦克和季风垂直环流等三种季风维持结构。这一“季风体系”概念是很有创新性的。他有关季风的研究一直延续到80年代,发表了许多有关的论文。

中华人民共和国刚刚成立就遇到帝国主义的经济封锁,当时橡胶是国内紧缺的生产物资之一,国内从来没有植胶的记录,究竟能不能种?除了种植技术外,首先要找出我国有没有适合种植橡胶的地区。高由禧急国家之所急,接受了这个任务。他是搞气象的,并不懂得种胶,但决心从气候的角度解决这个问题。他首先考虑到与产胶国印尼、泰国气候相近的海南岛,但国内没有有关的气候资料,他就借鉴了邻近国家有限的一些气象资料,经分析研究于1952年与徐淑英、许孟英撰写出版了《海南岛气候》(从气候的观点来讨论海南岛地区的植胶产胶问题)一书,对海南岛的气候情况,特别是寒、旱、热、台风问题,作了比较详细的描述;从海南岛某些地点的气候和橡胶丰产区的气候比较,指出海南岛的植胶、产胶在大气候上的问题所在,提出利用不同地区小气候,扬长避短种胶的建议。

1950年,为了抗美援朝,我前线部队急需台湾海峡、朝鲜及东亚地区的台风预报,但掌握着太平洋地区气象资料的资本主义国家又不给我们提供,做预报,困难很大,领导又把任务交给了高由禧。没有当时的气候资料,他就在历史资料中找规律,总结出台风的路径及其与天气型的关系,提出以地面天气型预报台风路径;以鄂霍次克和白令海上气压系统的变换加深,作为西风环流改变的指示和台风转向与否的指标等。这些方法现在看起来是很简单的,但在当时却是首次使用并行之有效的。1953年他与顾震潮一起撰写出版了《台风研究》一书,1959年又与曾佑恩撰写出版了《台风的路径图及其一些统计》一书,发表了一些有关文章。由于出色的工作,高由禧于1952年被晋升为副研究员。

1954年毛主席发出了要根治黄河的号召,提出要建三门峡水库,控制黄河流量。中国科学院派叶笃正、杨鉴初、高由禧等参加这一工作。他们整理了黄河流域二三十年二三百个水文站、雨量站资料,研究了黄河流域降水的正常分布及特点、降水达到大雨和暴雨的条件、整个黄河流域的各种强度降水的统计和类比,以及干旱情况等问题,指出了暴雨与旱、涝的关系。撰写出版了《黄河流域降水》专著,发表了几本黄河流域降水、暴雨图集和资料。在这项工作中他们创造性应用了相关性排表法,解决了三门峡上游泾河、洛河、渭河流域,下游伊河、洛河河域同时出现洪峰和前后出现洪峰的遭遇率有多大的问题,这工作对三门峡水库的设计具有重要的参考价值。

在进行黄河流域降水工作研究的同时,他考虑到东亚和南亚是闻名世界的季风区,季风的强弱、来的迟早一定会影响这个地区降水量的变化和分布,应该从季风的形成变化规律入手来作降水的长期预报。这是个很具特色的课题,他与有关领导及专家进行了探讨,得到大家的支持,从此他开始了季风问题的研究。首先,他从巢纪平、朱抱真等的北半球热源热汇的研究中结合当时的青藏高原影响的研究,在1956年就提出了青藏高原可能存在着高原季风现象,并指出高原季风现象的形成、发生、变化与海陆季风是同步的,高原季风将加强、加厚海陆季风,这概念得到后来许多事实证明。其次,他认为海陆季风的形成问题,应该把欧亚大陆和非洲大陆与四周海洋一起考虑才能较好地理解海陆季风的形成变化问题,同时指出海陆分布的影响大小因其出现的气候带不同而有很大的不同。再次,中国夏季风的开始自南向北移动不是均匀的移动,可以分为两个突变和三个缓动区,夏季风的自北往南撤退是迅速的,而印度夏季风则相反,它来得很快退得很慢。根据季风这个进退现象,他创造性地把中国自然季节分成七个季节。又次,他与徐淑英认为青藏高原有如耸立在大气海洋中的一个岛屿,就像海洋中的岛屿一样,它必然存在一个季风现象。他们用能收集到的很少的一些高原地区的气象资料,论证青藏高原地区夏季近地层应该是热低压,冬季应该是冷高压,进一步论证青藏高原应该存在着高原季风。最后,认为海陆分布差异、季节变化是大气对流层底层季风形成的基本原因,但海陆作用并不是等价的,常常是陆地变化大、快、急,而海洋变化小、迟、慢、缓,所以在海陆季风形成变化中,陆地作用是主动的,起主要作用,而海洋作用是被动的,次要的。

后来,高由禧把大气中凡盛行风有明显季节变化的就理解为季风,指出全球存在着海陆季风、高原季风、南北半球季风、行星季风和平流层季风等五种季风和四种形成机制,即海陆分布形成机制、高原与四周大气分布形成机制、南北半球形成机制、极区和低纬度大气分布形成机制和哈德莱、瓦克、季风垂直环流等三种维持季风现象。现在海陆季风、高原季风、南北半球季风已得到大多数人的承认,行星环流季风已为苏联哈罗莫夫(XopomoB)与西德弗隆(Flohn)所共识(他们提出是大气环流的季节变化形成的,不完全是海陆差异变化所形成的)。

在进一步研究了海陆差异对平均大气环流的影响后,他指出海陆差异的影响北半球比南半球强,东半球比西半球强,北半球的东半球比北半球的西半球强,从北半球的东半球来说,欧亚大陆最强,欧亚大陆的青藏高原地区是变化的最强中心,青藏高原地区和欧亚的变化将左右全球环流变化。同时从大气运动的能源强度来说,海洋比陆地强,热带海洋比其他海洋强,热带季风区海洋比热带海洋强,青藏高原邻近地区比热带季风区海洋强。

1958年为增加河西走廊的供水,高由禧带领工作人员参加中国科学院组织的融冰化雪队奔赴祁连山进行人工化雪实验,并以兰州为基地成立了兰州地球物理研究室。在他主持下,进行融冰化雪,人工降水,土炮消雹,干热风的形成、预报等实验研究。

1959年高由禧在兰州组建兰州高原大气物理研究所的前身中国科学院兰州地球物理所分所,他任副所长。在“文化大革命”中,高由禧被打成反动学术权威。1972年他从“牛棚”中解放出来,兰州地球物理研究所被作为气象连并入兰州地震大队,他任业务处主任,立即开始对青藏高原的气象研究,同时积极筹建兰州高原大气物理研究所。从1974年至1999年12月,他在兰州高原大气物理研究所任副研究员、研究员、所长、名誉所长,博士生导师。

青藏高原对我国乃至全球的天气气候影响很大,但新中国成立前对这些影响所知甚少。新中国成立后,随着高原地区气象观测台站网的建立,在叶笃正、陶诗言、杨监初先生等的领导下,首先掀起了我国青藏高原气象研究的第一次高潮,取得很多重要的成果,出版了《青藏高原气象学》一书。

1972年夏季青藏高原及邻近地区的九省(区)气象局及兰州高原大气物理研究所自发地组织了高原气象研究协作组,高由禧作为首席科学家,协作组组长,我国当时唯一的高原大气物理研究所所长,直接领导组织了后来持续十年之久的我国高原气象协作研究工作。从此,我国高原气象研究又掀起了一次高潮。

在对青藏高原的气象研究中,他得到一些重要成果:

一、青藏高原及其邻近地区是大气变化的敏感区、热源区、启动区和扰动区。所谓敏感区就是同样的热量、质量、水气量加入青藏高原地区大气中,它的变化比加入平原地区的大气中变化要大一倍。所谓热源区是指夏季青藏高原的热源,特别是青藏高原南部阿降姆地区是全球热源最强的。所谓启动区是指大气环流气候的季节变化常常是以青藏高原为最早。所谓扰动区是指与高原地面同高度的其他地区比,它的天气系统扰动尤其是中小尺度扰动是全球最多的,并从高原中心向四周减少。

二、由于青藏高原的动力和热力影响形成垂直和侧向动力和热力边界层,垂直和侧向动力、热力边界层的叠加使青藏高原的视高度不是4000米,而是6000米,其视范围大小由250万平方公里扩大到500万平方公里,因而是世界上最高(400mb)最大的行星边界层。

三、青藏高原季风:青藏高原有如大气海洋中的岛屿,也像大海洋中存在的大陆地、岛屿一样,后者一定会产生海陆季风现象,前者也会存在着高原季风,这个推论在1957年就提出了,1960年又提出论证,同时指出了高原季风的垂直结构、水平影响范围,从而对亚洲气候形成及其季节变化给出最确切的解释,这是气候学上一个重要贡献。在60年代中后期汤懋苍也证实了青藏高原的的确确存在有高原季风,并进一步证实了北美洛基山高原也有高原季风现象。后来他们又指出像格陵兰高原、南北高原都可能有高原季风现象,因为这些高原水平尺度已大大超过海陆风和山谷风的水平尺度。

四、在冷热源和积云对流天气的研究中,高由禧根据叶笃正等用冷热源直接计算的方法计算证明,每年4—9月青藏高原为热源,11月—次年2月为冷源,3、10月为转变月。虽然青藏高原地面上冷热源有明显的季节变化,但全年都盛行对流性积云;虽然对流性积云观测次数夏季多冬季少,但即使在隆冬1月份观测到的仍然绝大多数是对流性积云,很少观测到层状积云,这事实是否表示冬夏高原都应该是热源?高由禧经过研究认为:这很可能是和青藏高原总体上看是一个高原,而实际高原面上还是有许多高高低低的山峰有关。这些高原山峰整年应该盛行山谷风,白天以谷风为主,容易观测到对流性的积云,晚上以山风为主,容易造成云消雾散碧空天气,因此在冬天冷源时期仍然观测到的是对流性积云。

五、青藏高原上准定常天气系统的形成问题。高由禧、朱抱真等根据青藏高原地区因准定常的迫源(热源、热汇和动力因子)所形成的准定常扰动场和从高原地区以外移进高原的运动性天气系统相作用,得出:如果二者位相一致时,则容易形成准定常的天气系统(像夏季高空青藏高原反气旋);如果二者位相相反,相抵消的结果则系统减弱变成为短波系统很快移出高原,这样一种理论确实可以解释许多高原上天气系统和准定常的天气系统的形成问题。

1979年高由禧与叶笃正等撰写出版了《青藏高原气象学》。这本书是继50年代的研究之后对我国高原气象工作的总结,是对青藏高原及其邻近地区气象学的系统论述。

1980年他参加编著了《中国自然地理》一书,主编了《气候》篇,完成了季风气候部分。他把季风特别是高原季风和我国东部海陆季风结合起来,探讨中国气候的形成、演变(异常),认为高原季风和我国东部的海陆季风在时间上是同位相的,因此,高原季风的强弱异常变化对海陆季风有加强、增厚、使其变化更复杂的作用,这就对中国的气候有了更深入的理解。他指出高原季风和海陆季风东西分界线分别在东经65°和东经115°;南北分界线分别在北纬25°和北纬40°。这就给中国气候区划的某些界限(如东西界,南北界)提供了物理的依据。此外对中国正常气候和异常气候从季风方面给予了合理的解释。

1982年他主编了《西藏气候》一书。本书是青藏高原科学考察丛书之一,是第一本有关西藏地区气候的专著。它论述了第三纪青藏高原隆起来以来,西藏过去气候的变迁、现在气候的状况和未来气候的变化趋势,并进行了气候区划,第一次在高原上划分了气候带。在对西藏地区光、热、水、风能等气候资源进行农业评价的基础上,分析了青稞、小麦等一季喜凉作物高产的原因,阐述了农作物和畜牧业气候的基本特点,指出了农牧业气象灾害发生规律与预防措施。

1985年他接受科学出版社约稿,撰写《中国干旱区气候》一书,并已基本完稿。

1987年,在叶笃正教授的倡议下,由高由禧申请,兰州高原大气物理所主持,组织国内12个单位参加完成了国家自然基金重大项目:“黑河地区地—气相互作用的观测实验研究”,从1987年10月基金会批准这个项目,经过两年多的积极准备,连同与日本合作的实验项目,于1990年经世界气象组织同意被列为世界气候研究计划(WCRP)的一个子计划,1990年6月实验正式开始,1992年10月观测实验结束,到1994年10月完成全部观测实验研究计划,整个项目历时整整7年,取得大量宝贵观测资料,中日双方都发表了大量的文章。高由禧抱病对这项研究精心策划,亲自勘察观测站址,多次去现场监督观测,为这次大规模实验的成功做出重大贡献。

20世纪90年代,高由禧承担“灾害性气候的预测及其对农业年景和水资源调配的影响”项目(为中国科学院重大攻关项目)中子课题“中国西北干旱发生规律及发展趋势”研究,“气候动力学和气候预测理论的研究”(国家基础性研究重大关键项目)中子课题“全球大气环流季节变化的研究”。

高由禧从事气候、青藏高原气象和干旱气候研究五十多年,在高原和东亚季风、青藏高原气象和中国气候方面做出了突出贡献。他撰写与参与撰写了8部学术专著,发表了100多篇有重要学术价值的论文。曾获得全国科学大会优秀成果奖,国家自然科学奖一等奖、三等奖,中国科学院重大科技成果奖二等奖,中国科学技术进步奖一等奖、特等奖等多项科研奖励。多次赴美国、日本、英国、法国、德国、澳大利亚、南斯拉夫等国参加国际会议、讲学、考察及合作科学研究。1986年他调入广州中山大学地球与环境科学学院大气科学系任教授、博士生导师。

高由禧在进行科学研究的同时,也积极参加学术团体活动,并担任了多项职务。1962年,任中国气象学会理事;1977年,任中国气象学会常务理事、甘肃省气象学会理事;1978年,任甘肃省气象学会常务理事、副理事长;1980年,任甘肃省气象学会理事长、国际大气电学委员会委员、大气静电研究专业组成员、国际云物理委员会委员;1985年,任国家气候研究委员会委员;1986年,任国家自然科学基金委员会“大气科学”学科评审组成员;1987年,任第二十一届热带气象学委员会主任、第一届中国广州国际科技会议理事会理事、广东省科协副主席;1991年,任《热带气象》编审委员会委员;1992年,任广东省科协顾问委员会委员;1993年12月23日,任甘肃省气象学会第七届理事会名誉理事长。

高由禧治学严谨、为人正直、生活俭朴,把共产主义作为人类的最高理想。他拥护中国共产党的领导,积极参政议政。1956年参加九三学社,1978年加入中国共产党,曾任九三学社中央委员会委员、九三学社甘肃省委副主委,甘肃省第四、五、六届人大代表,第五、六届甘肃省人大常委会委员,甘肃省第三、七届政协委员。

主要论著

1顾震潮、高由禧,台风研究,中国科学院地球物理所专刊,科学出版社,1953。

2高由禧、徐淑英、许孟英,海南岛的气候,科学出版社,1955。

3叶笃正、杨鉴初、高由禧,黄河流域的降水,中国科学院地球物理所专刊,科学出版社。

4高由禧、曾佑恩,台风的路径图及其一些统计,科学出版社,1957。

5高由禧等,东亚季风的若干问题,科学出版社,1962。

6叶笃正、高由禧等,青藏高原气象学,科学出版社,1979。

7高由禧、蒋世逵等,西藏气候,科学出版社,1984。

8中国自然地理编委会,中国自然地理·气候(高由禧主笔气候部分一、二章),科学出版社,1984。