
生命不息,奋斗不止。在南京信息工程大学,一位将毕生心血献给气象教育与科研的老人,用他人生最后五年的顽强笔耕,为后辈留下了一座学术丰碑。近日,由我国著名雷达气象学家、大气遥感学科奠基人之一、南京信息工程大学张培昌教授生前主笔撰写的《天气雷达双线偏振物理量及图像解释》一书正式由气象出版社出版。这部著作不仅凝聚了张老师对双偏振雷达技术的深刻洞见,更是他作为教育家“鞠躬尽瘁、与时俱进”精神的真实写照——此时,他虽已离开我们,但他的学术思想与师者风范,化作墨香,长留人间。
前瞻布局:从一台雷达到一本教材
故事要从2014年讲起。那一年,一台C波段双线偏振多普勒天气雷达在南京信息工程大学安装试运行。这部雷达是2010年建校50周年时中国气象局赠送的珍贵礼物。作为大气遥感学科的引领者,时年已近(注:张老师1932年生,讨论雷达型号是在2010年)八旬的张培昌教授,带领雷达团队反复论证,为适应国内外技术发展潮流,最终将雷达型号确定为C波段双线偏振多普勒雷达。美国于2013年完成全美天气雷达网的双偏振升级,我国也正酝酿在2018年后启动同类改造。
张老师的目光,早已越过校园,投向整个中国气象业务发展的未来。2015年暑期,在他的提议和大气物理学院的支持下,学校成功举办了“C波段双偏振多普勒天气雷达理论与应用暑期培训班”,面向全国学生和业务人员授课,反响热烈。培训班结束后,张老师敏锐地意识到:国内虽有部分翻译著作,但真正适合广大科研业务人员阅读、适合高校教学使用的本土化教材,尚付阙如。于是,他以83岁高龄,亲自执笔基础理论部分,并组织教师团队合力编著。2018年1月,《双线偏振多普勒天气雷达探测原理与应用》问世,那年他已86岁。

图:张培昌教授85岁之后出版的教材(从左往右按出版时间排序)
笔耕不辍:以每年一本书的速度写下学术绝唱
对于张培昌教授而言,80岁之后不是休止符,而是新的华彩乐章。2019年3月,《龙卷形成原理与天气雷达探测》出版,回应了业务人员用雷达监测预警龙卷的迫切需求。书中每一个公式,他都要反复确认。为了一处细节,他曾专门致电北京大学相关领域的资深教授,长时间讨论,直到完全确认为止。
2020年11月,《电磁原理与大气遥感基础》出版。这是张老师多年教学心血的集大成之作。为了核对每一个公式的正确性,他翻遍了藏书和原始笔记,甚至找出1956年他在北京大学读书时的笔记原稿,逐一比对。有一次,初稿已经送到编辑部,他又发现了一处可以改进的地方,坚持撤回修改。2020年春节,万家团圆之际,88岁的他独自伏案,几天之内写出了第15、16章及附录——大量的公式矩阵。此前他的双眼曾两次视网膜脱落,高龄老者亲自电脑输入,视力极为脆弱。
支撑这一切的,是他雷打不动的自律。88岁高龄时,他仍坚持每天在操场走路1-2小时。他曾平静地说:“我每天除了吃饭,看一小时电视,其余主要时间都用来工作。”在各类学术会议上,他总是不厌其烦地为大家讲解雷达回波或卫星云图背后的电磁理论基础。曾有国内气象界的权威专家感叹:“张老师,像您这样具有坚实大气遥感理论基础的学者,国内还有多少?”

图:《张培昌雷达气象文选》中的部分图片
与时俱进:在病痛中为后辈留下最后的教科书
随着国内天气雷达网的双偏振体制大规模升级,业务一线遇到了大量关于雷达探测、标定和新回波现象的理论困惑。四面八方的人纷纷致电或登门请教张老师。他感到,还需要一本紧密结合实践、能够解决实际问题的教材,为双偏振雷达的广泛应用提供理论依据。他嘱咐合作者魏鸣多收集应用成果,自己则从2021年1月就动笔写作这本《天气雷达双线偏振物理量及图像解释》。
此前,他已做了大量准备,包括根据美国的《双偏振雷达培训指南》,对其中的双偏振回波特征给出了更深层次的理论阐释。张老师的电磁理论功底极为深厚,对疑难回波机理具有独创性的认知。他是“老师中的老师”——1956年上北大之前,他就已是北京气象学校的物理教师。与他同时代的学者,即便到了晚年,有难题仍会第一时间想到请教他。
2019年,国内一个先行试验双偏振雷达的业务部门来南京开研讨会,发现了“冰雹云差分反射率因子的红包黑”这一从未见过的回波现象,众人各抒己见。最后,张老师经过审慎思考,给出了关键解释——这是双偏振雷达两种不同偏振波触地后返回造成的电磁波现象,一锤定音,并将这个过程机理写进了这部新著中。
然而,这部书的写作过程,伴随着与时间的赛跑和与病魔的抗争。2020年12月,张老师的身体开始衰弱:在家摔过跤,拔牙后只能吃流食,身体极度虚弱。但仅仅一个月后,2021年1月,他便以惊人的速度投入新书写作。三四月间,他已拟定了自己撰写的内容。他对魏鸣说:“我们要给后面的学子留下有价值的正确的认知,不能马虎。”
2021年5月,张老师已处于半昏迷状态,却仍在微信上与魏鸣讨论数值模式应用中的基本问题。同月,他专门打电话郑重嘱托:“这本书,你要帮我完成,顺利出版,给业界一本参考书,也表明南信大在此领域的进展。”这通电话,成为他最后的学术遗嘱。

图:张培昌教授的讲稿和笔记照片
晚年的学术印迹:捐出一切,唯留真理
在生命的最后85至90岁期间,张培昌教授几乎以每年一本书的频率写作。除了上述著作,2020年6月他还出版了《张培昌雷达气象文选》,凝聚了几十年学术精华。89岁时,他将自己所有的教案、书稿、文献、指导研究生的论文档案及藏书,由魏鸣教授分类整理后全部捐赠给学校档案馆。那些堆积如山的文稿和教案,记录着他在担任原南京气象学院党委书记、院长等行政职务期间以及前前后后六十年的岁月里,勤奋写作的日日夜夜。
2021年初,89岁的他曾与魏鸣谈起:“目前相控阵雷达兴起,等我们写完这本书,再写一本相控阵雷达的理论和应用。”当被问及是否有素材时,他答道:“原来有讲稿。”后来,魏鸣在整理他留下的几十本教案时,果然看到了厚厚的、密密麻麻的手写相控阵雷达教案。这位老人,直到生命终点,都未曾放下笔和键盘。
致敬与告慰
《天气雷达双线偏振物理量及图像解释》的出版,是对张培昌教授的致敬和告慰。他生命不息,奋斗不止;他与时俱进,为气象雷达事业的发展鞠躬尽瘁,贡献了全部智慧和心血。这本书不仅是双偏振雷达探测理论与实践的宝贵总结,更是一位教育家留给这个时代最深沉的精神遗产。
南信大校园里,那台C波段双线偏振多普勒雷达仍在气象楼顶高高耸立,而张培昌教授的名字,已如他所钟爱的电磁波,穿越时空,永恒辐射。
人物简介:
张培昌(1932年8月-2022年2月),江苏无锡人,出生于上海,大气遥感和雷达气象学家,南京气象学院(现南京信息工程大学)原党委书记、院长、政府专家。曾主持国家“七五”“八五”科技攻关专题及国家自然科学基金课题,开创天气雷达定量估测降水及组网拼图技术。编著《电磁原理与大气遥感基础》《龙卷形成原理与天气雷达探测》等教材专著,其中《雷达气象学》被列入普通高等学校“九五”国家级重点教材。
魏鸣,原大气物理学院教授、博士生导师。研究生师从张培昌教授,博士毕业于南京大学大气科学系。先后承担或参与973项目、863项目、自然科学基金面上项目、重大项目、重点项目以及省部级项目等。长期从事大气探测与大气遥感(雷达、气象学等)及灾害性天气监测预警及预报的教学与科研。指导博士、硕士研究生(包括留学生)100多位,发表核心及以上的论文200多篇。

图:采访魏鸣老师现场留影(从左往右依次为:于靖欢、魏鸣、胡玥)