更想做理论物理学家的气象学家威廉皮
威廉·皮叶克尼斯(VilhelmBjerknes:.3.14-.4.9),现代天气预报创始人,著名气象学家,挪威学派创始人。他创立的极锋理论和锋面气旋模型对现代气象学影响深远。
皮叶克尼斯尚在幼年时期,就立志要献身科学。他的父亲卡尔·安东·皮叶克尼斯(CarlAntonBjerknes)对于自然界中的强迫力(比如说重力)非常感兴趣,他爹卡尔认为,空间中充斥着被一种看不见的物质,这种物质使得同一空间中的物体运动相互影响。其实这就是流体动力学的开端。19岁的小皮叶克尼斯在父亲的指导下做了一个实验,解释了物体运动在流体中是怎么样相互影响的,这个实验还获得了年的巴黎国际电子博览会大奖(theExpositionInternationaledlectricitéinParis)。
“皮叶克尼斯受父亲的影响很深,他爸对科研的执着影响了他的一生。”
一位研究皮叶克尼斯研的哲学家拉尔夫·朱厄尔(RalphJewell)说。
年皮叶克尼斯获得克里斯蒂安尼亚大学硕士学位,随后5年,他一直追随德国波恩大学的著名物理学家赫兹(HeinrichRudolfHertz)做电磁共振课题的研究,于年获得博士学位。但时至此时,皮叶克尼斯还觉得当时的科研环境不够好,发表的文章鲜能引起大家的兴趣,父亲那套流体动力的理论不能得到更好的发展。于是,他默默深入父亲的研究,他发现,当流体的密度发生变化时,流体的漩涡运动会随之出现或消失,这个发现就是后来的皮叶克尼斯环流定理。
年皮叶克尼斯被任命为瑞典斯德哥尔摩工程学校讲师,两年以后成为斯德哥尔摩大学的应用力学和数学物理学教授。期间,他将汤姆逊(WilliamThomson,又称开尔文勋爵)和赫尔姆霍兹(HermannLudwigFerdinandvonHelmholtz)的涡旋理论和他自己的环流定理推演到大气运动中,他发现,如果有人可以画出某一时刻的大气状况(诊断),那么他就可以用流体动力学和热力学方程来描述大气的运动状态,预报下一刻的天气状况(预测)。这一思路实际上就是今天数值天气预报的基本思想。然而他本人并不想做这项工作,他在自己的笔记中写到。
年皮叶克尼斯访问美国华盛顿卡耐基研究所(TheCarnegieInstitutionofWashington),向美国同行介绍了他在气团理论研究中取得的重要进展,顺便提及他计划利用数学方法制作天气预报的设想。结果这一设想却获得了基金会按年发放的研究资助基金,这一资助可就是36年。他一直在奥斯陆大学(就是以前的克里斯蒂安尼亚大学)和莱比锡地球物理研究所研究天气诊断和预报的问题,直到第一次世界大战爆发,中断研究。
“既然干了,就要干好,毕竟人生理想是搞科研”在这样执念下,他从应用物理学转向气象学,开始了勤勤恳恳的研究工作。在科研中皮叶克尼斯喜欢团队协作,无论走到哪里,他都会组织一个合作群体。在克里斯蒂安尼亚大学,他创建了一个庞大的动力气象研究组。在莱比锡,他的团队更是吸收了大量曾经的合作者,其中包括他的儿子雅各布。雅各布和威廉父子曾合作建立起挪威的天气测站网,正是这些测站收集到的资料极大程度地推动了挪威乃至整个世界的天气学发展。
皮叶克尼斯一生中最重要的工作是在卑尔根做的。他和助手们一起推导出大气动力预报方程组,虽然求解预报变量需要大量繁琐的计算,以当时计算的条件根本不能完成,但他的理论还是在超级计算机诞生之后得到应用,并发展至今。年,皮叶克尼斯从天气测站网的资料中发现了大气的不连续面,并将其命名为锋面,随后提出了中纬度气旋的极锋理论,创立了气旋的现代模式,形成国际气象界名闻遐迩的挪威学派。皮叶克尼斯在这一领域的主要工作都被收进了他的论文《论圆涡动力学及其在大气和大气涡旋、波动中的应用》。年根据理论和观测事实,他提出了著名的大气环流图案。
年皮叶克尼斯接受母校奥斯陆大学的邀请担任应用力学和数学物理学教授。他在奥斯陆大学把主要精力都花在教学上,培养了大批气象科学家。年皮叶克尼斯退休,同年获得英国皇家气象学会西蒙斯奖。退休后,他仍积极参加国际气象学术活动,年4月9日皮叶克尼斯在奥斯陆去世,享年89岁。
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