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大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室

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依託於中國科學院大氣物理研究所,成立於1985年,是中國科學院首批邊建設、邊開放的實驗室之一。

1 大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室 -實驗室簡介



大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室(英文縮寫LASG)依託於中國科學院大氣物理研究所,成立於1985年,是中國科學院首批邊建設、邊開放的實驗室之一。在中國科學院和國家科學技術部、國家自然科學基金委員會以及國家計劃委員會的直接領導下,在大氣物理研究所各屆領導和各職能部門的大力支持下,經過幾代人的不懈努力,LASG從白手起家,通過艱苦創業發展成今天的在國際上有重要影響的大氣科學和地球流體力學研究中心和人才培養基地。從LASG成立到現在的17年中,我們不僅取得了豐碩的研究成果,而且培養了一批優秀人才,形成了一支穩定的、實力雄厚的大氣科學研究隊伍,使得我們在過去4次國家評估中,成為全國僅有的2個連續4次獲得優秀的國家重點實驗室之一。尤其,在2000年的最近一次國家評估中,LASG榮居地學口榜首。實驗室現任主任是王斌研究員,學術委員會主任為吳國雄院士,學術委員會海外主任為夏威夷大學氣象系Bin Wang教授,學術顧問委員會主任為葉篤正院士。

回顧LASG走過的發展歷程,我們深深地感到,"開放、流動、聯合、競爭"的八字方針、依託單位大氣物理研究所的優先支持和實驗室的科學管理措施是LASG發展之根本。

LASG之所以能從白手起家,在短短的17年內發展成為國際知名的實驗室,與依託單位中科院大氣物理所的支持和傾斜政策是分不開的。中科院大氣物理所是中國最早從事現代自然科學研究的八個研究所之一,也是中國氣象事業的雛形,有 "全國氣象人才搖籃"之稱,著名的氣象科學家竺可楨、趙九章、涂長望、盧沃、葉篤正、顧震潮、陶詩言、曾慶存、周秀驥、巢紀平、黃榮輝、吳國雄和李崇銀等就是該"搖籃"在不同時期湧現出來的傑出人才的典型代表,他們為中國氣象事業的發展做出了重大貢獻。在老一輩科學家的辛勤耕耘下,大氣物理所這塊"肥沃的土地"上已長出朵朵絢麗的鮮花。LASG正是這些鮮花中的佼佼者。她集中了大氣物理所在天氣和氣候研究方面最優勢的研究力量,配備了最好的計算環境和良好的辦公條件。這是LASG能夠吸引優秀人才、穩定研究隊伍的重要因素。在LASG創立初期,各方面的條件都比較差。研究所對實驗室給予的充分重視和全力支持,成為實驗室發展的強大後盾。在實驗室主要創始人、當時的實驗室主任曾慶存院士的領導下,通過實驗室全體成員的艱苦奮鬥,LASG在成立后第3年(即1988年)就在第一次國家評估中獲得優秀,並於次年(1989年)晉陞為國家重點實驗室。LASG在後來的發展過程中,研究所一直給予了積極的支持,室與所之間能夠很好地協調配合,所的各個職能部門在行政和後勤方面提供了全力幫助和可靠保障,為LASG的發展壯大奠定了堅實的基礎,也是LASG連續四次在國家評估中獲得優秀的重要前提。

實驗室除了有依託單位作為強大後盾外,自身內部還必須有先進的管理體制,這是實驗室長遠發展的重要前提。實驗室的組織結構、隊伍建設、經費使用、項目申請、績效考核、設備更新和合作交流等都需要有科學、民主的管理體制,這樣才能充分調動實驗室成員的積極性,發揮各自的學科優勢和特長,多出創新成果。

LASG自成立以來,一直採用學術委員會指導下的主任負責制。實驗室的學術委員會是實驗室發展的掌舵人。實驗室的研究方向、奮鬥目標、重大學術活動以及實驗室內部規章制度的制訂等,都必須經過學術委員會的審批和把關,從而保障實驗室研究方向的正確性和規章制度的合理性。實驗室領導班子則根據所制訂的研究方向和規章制度具體負責實驗室的日常運行和科研管理。

LASG歷屆學術委員會主任都是由把握國際國內學科前沿發展方向的著名氣象學家擔任。德高望重的葉篤正先生曾擔任過第二屆學術委員會主任,曾慶存院士分別擔任過第一屆、第三屆和第四屆的學術委員會主任。新一屆學術委員會主任由吳國雄院士擔任。值得一提的是,在新一屆學術委員會中,新增加了一位海外主任,專門負責實驗室與國外的國際合作,取得很好的成效。

LASG歷屆主任都是由本學科傑出的學術帶頭人擔任。前面四屆的實驗室主任都是院士,新一屆實驗室主任為國家傑出青年科學基金獲得者。與前面四屆相比,新一屆領導班子成員真正實現了年輕化,平均年齡40歲,最年輕的副主任只有32歲。另外,我們也確保了新班子成員的科研素質。我們的新班子中有兩位國家傑出青年基金獲得者和一位中科院"百人計劃"獲得者,還有一位全國第一屆百篇優秀博士論文獲得者和中科院優秀博士后。

自LASG成立以來,實驗室學術委員會根據不同時期大氣科學和地球流體力學的前沿問題及其發展特點,確定了實驗室的研究方向,並設立幾大課題作為實驗室的課題指南。各屆之間保持很好的銜接和連續性,確保實驗室的平穩過渡。

為了在實驗室的研究方向上突出重點,有所為有所不為,根據國內外學科發展趨勢和國民經濟建設的需要,以及知識創新時期對國家重點實驗室的新要求,經過充分討論,我們對實驗室原有的研究方向進行修改和完善,確定實驗室新的研究方向為:研究和發展地球流體(大氣和海洋)宏觀演變規律和機理的系統理論;研究天氣和氣候動力學理論,掌握天氣、氣候系統變化規律及其異常的發生機制,進行數值模擬並發展模塊化數值模式系統,為提高預測能力,預防和減輕天氣、氣候災害,合理利用氣候和水資源提供新理論新方法。根據新的研究方向,我們明確了實驗室的研究重點:氣候問題的研究。由於氣候系統模式是開展氣候研究最有效的研究工具,為了充分發揮實驗室在數值模擬上的優勢,我們選擇氣候系統模式發展作為實驗室未來的突破點,並以一點帶動全局的策略,推動實驗室研究工作的快速發展。根據國際上氣候系統模式發展的新動態,我們提出了《氣候系統模式聯合發展計劃》,其目的是以LASG為基地,聯合國內外優秀模式專家和骨幹,集中財力和物力,發展有中國自主知識產權的氣候系統模式。該計劃經過了實驗室學術委員會的審批,得到國家自然科學基金委、中國科學院和國家科技部等部門以及依託單位大氣物理研究所的大力支持,也得到國內絕大多數同行專家的讚賞。

實驗室目前在崗研究人員共48人,其中42人獲得博士學位。年青研究人員都是博士,在48人中,研究員26人,其中院士4人,博士生導師19人。副研究員16人,助理研究員5人。實驗室45歲以下的青年科學家36人,占實驗室人員總數的75%,是一支高水平、高素質的年輕化研究隊伍。在這支隊伍中,國家傑出青年基金獲得者3人,中科院百人計劃3人。另外,還為外單位培養百人計劃2人。

實驗室研究隊伍是一個"多元結構"的隊伍,年輕人充當運動員,在科研的第一線衝鋒陷陣。資深前輩擔任教練,嚴格把關。知名外籍學者和專家擔當顧問,出謀劃策。這也是我們目前的用人策略。

LASG不僅是中國大氣科學的一個研究中心,同時也是一個人才培養基地。從實驗室成立到現在,培養研究生和博士后共228人。其中碩士99人、博士106人、博士后23人。每年培養研究生和博士后的總人數也在逐年增加,從1985年的1人,發展到2001年的19人,其中碩士畢業5人,博士畢業10人,博士后出站4人。在LASG培養的研究生和博士后中,已有相當一部分人已成大氣科學研究的學術帶頭人,如一位中國青年科學家獎獲得者、三位國家傑出青年基金獲得者和五位百人計劃獲得者都是實驗室自己培養出來的。另外還有百名優秀博士論文獲獎者兩位,中科學院青年科學獎獲得者四位,"國氏"全國優秀博士后獎獲得者一位和中國科學院十大優秀博士后獎獲得者一位。

圍繞著實驗室的研究方向,LASG積極組織室內科學家申請研究項目。在1996年到1999年四年期間,實驗室先後主持國家和省部級科研項目100項,參加的項目13項,合計113項,總經費約2000萬元。而且每年由科研人員爭取的經費總數呈上升趨勢。從95年的131.5萬元,到99年的965萬元,上升速度很快。到2000年和2001年,我們爭取的經費分別達到了1156萬元和1676萬元。2001年主持的研究項目主要有:國家973項目13個課題,國家自然科學基金41項,中國科學院知識創新工程重要方向項目2項。值得一提的是,973項目"中國重大氣候和天氣災害的形成機理和預測理論研究"是由我們實驗室固定成員黃榮輝院士主持。另外,我們還主持了一個信息口973項目"大規模科學計算研究"的第一課題。在基金項目中,國家傑出青年基金二項,海外傑出基金二項。今年的研究項目估計比去年更上一層樓。在去年973項目和基金項目等的基礎上,新增加了國家傑出青年基金1項,中國科學院知識創新工程重要方向項目1項,國家攻關項目專題4個。多年來,實驗室的科學家們在研究項目的爭取中充分展示了他們雄厚的研究實力和非常強大的競爭力。

自1996年以來,實驗室與海外的合作已突破原有的人員交流框架,進入了實質性合作階段,我們與美國能源部、美國國家大氣研究中心、美國國家海洋大氣局、德國馬普氣象研究所、歐洲中心、法國國家科研中心、日本名古屋、香港城市大學等世界諸多的研究單位有著頻繁交流和密切的合作,主要合作計劃項目多達19項。目前,我們正與美國夏威夷大學國際太平洋研究中心聯合研製適合於東亞區域的大氣環流模式LASG-IPRC AGCM。

我們實驗室設立了一個學術顧問委員會,其中近半數成員是海外著名學者,如美國的Gates、英國的Hoskins和德國的Bengttson等都是世界頂尖的氣象學家,Hoskins今年還評選為中國的外籍院士。由於這些專家參與我們研究計劃的制訂,這樣就保障了我們在研究方向上的先進性和前沿性。

值得一提的是,我們國際合作的另一個重要轉變是實驗室的科學家已經開始參與國際重大研究計劃的決策,並在國際重要學術組織中任職,如在"國際氣象和大氣科學協會"(IAMAS)擔任執行局執行委員,在"國際氣候變化和可預報性研究計劃"(CLIVAR)和全球能量和水分循環試驗研究計劃"(GEWEX)中擔任科學指導小組成員,在國際CLIVER計劃亞奧季風工作組擔任委員等,這表明了LASG在國際學術界越來越重要的地位。

在實驗室管理方面,我們採取主任工作會議制度,重要事情由主任工作會議決定。新一年的研究計劃由實驗室四個研究組先提出具體方案,然後由主任工作會議匯總,最後報請實驗室學術委員會批准執行。我們已制定了一套比較完整的規章制度,包括實驗室固定成員的管理規定、青年流動站管理規定、研究生管理規定、開放課題管理規定、學術活動管理規定、國際合作管理規定、論文獎勵條例等。尤其,從去年7月份開始,我們將財務公開,每月把實驗室財務明細賬張貼在通知欄里,接受全室成員的監督。今年從5月份起,又開始實行值班主任制度和行政、支撐人員簽到制度,進一步完善實驗室的管理體制。

我們實驗室有一個"金字塔"式的三級計算機系統。這是我室研究人員從事科研的最核心的工具。我們有一個技術支撐系統,專門有人負責網路和硬體設備的維護和支持,以保障實驗室的正常運行。去年我們還專門從科大招聘了一個有計算機專業文憑和氣象專業文憑雙學位的大學畢業生,專門負責氣象軟體開發、幫助科研人員把大型模式并行化,以提高工作效率。數值模式和模擬是我們實驗室,也是整個大氣科學的重要研究工具和手段,計算機是我們賴以發展的最關鍵的科研設備。沒有計算機的不斷更新,就不可能運行和發展逐步完善和複雜的、計算量呈指數增長的高水平的數值模式。這將直接影響我們實驗室,甚至中國科學家,在有關天氣和氣候動力學過程和機理研究的深入。可以說,實驗室連續四次在國家評估中獲優,與每次評估后及時更新計算機設備有著密切的關係。

目前,實驗室與研究所一起正在進行計算機更新工作。在中科院和科技部的支持下,我們共籌集約2000萬元經費,準備配備一套計算速度近萬億次的計算機系統,為實驗室和研究所科研人員提供強有力的計算平台。

LASG自成立以來,由於依託單位的大力支持和實驗室內部的科學管理,經實驗室成員不懈的努力,在模式發展、氣候預測、氣候動力學和地球流體力學的方法和理論等方面取得了優秀的成果和重要的進展,多次參加國際模式比較計劃、在大型重要國際會議上作特邀報告、在重要國際學術組織擔任職務、參與國際研究計劃的決策等,使得我們實驗室成為了一個具有國際知名度的大氣科學研究中心。我們參加的最早的一次國際模式比較計劃是1995年7月國際權威的"全球大氣模式比較計劃"(AMIP),當時全世界有32個大氣環流模式參加了這個比較計劃,測試了6項性能指標,我們的模式在比較計劃中展示出良好的性能,成為通過5項測試的三個優秀模式之一。其它兩個模式分別是美國和日本的。1999年,我們實驗室參加了"耦合模式比較計劃"(CMIP),我們的耦合氣候系統模式在降水、表面氣壓和表面溫度的模擬以及CO2的加倍試驗中,效果很好,是一個優秀的模式。另外,我們還參加過"國際陸面過程模式比較計劃"(PILPS),"國際生態系統比較計劃"(EMDI),均取得好的成績。

我們的科學家在1992年至1999年8年間在國際國內核心刊物共發表論文669篇,其中SCI論文97篇。每年發表的論文總數在逐年增加,1999年的論文數比1992年翻了一番,尤其SCI論文的增長速度最快,后4年是前4年的4倍。2000年發表論文的情況比1999年又有進一步的改善,總共發表129篇,其中最突出的是SCI論文,共有35篇,差不多是1996年到1999年4年SCI論文總數的一半。按實驗室在崗研究人員計算,去年幾乎平均每人發表了一篇SCI論文。2001年的情況2000年更好,發表論文總數達到140篇,其中,SCI論文59篇。

由於我們的科學家在研究工作中取得了突出成績,實驗室從成立到現在共獲國家級和省級獎勵共27項,其中國家獎6項(二等獎3項,三等獎3項),院一等獎11項(自然科學獎6項,科技進步獎5項)。有一項院自然科學一等獎是去年獲得的,獲獎人是穆穆研究員。

總之,實驗室在調整研究方向,制定短期創新規劃,組織開放課題,人才培養及科學民主管理等方面都進行了一系列的探索,在科研上取得了若干突破性的進展,積累了許多的經驗。但在知識經濟,人才激烈競爭的時代,我們也面臨著新的更大的挑戰。但我們堅信,有科技部作為國家重點實驗室的堅強後盾,有科技部制訂的《國家重點實驗室建設與管理暫行辦法》為實驗室的建設和發展把握方向,在主管部門中國科學院的直接領導下,在依託單位大氣物理研究所的全力支持下,LASG一定能取得新的、原創性的高水平研究成果,開創LASG新的輝煌,在知識創新時代做出新的貢獻。

歡迎國內外同仁與LASG開展合作和交流,歡迎有志於從事大氣科學和地球流體力學的青年學者來室工作。

 

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