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JULE GREGORY CHARNEY，1917年1日1日出生于加利福尼亚，1981年6月16日逝世于波士顿。 Charney的准地转涡度方程允许对大尺度大气和海洋环流进行简明的数学描述，从而实现数值天气预报。Charney确定了“斜压不稳定性”，解释了中纬度天气系统的大小、结构和增长率，这在海洋这样的旋转分层流体中是一种普遍存在的现象。他的创新研究为天气系统、水动力不稳定性、大气波传播、飓风、干旱、荒漠化、大气阻塞和洋流等理论提供了见解。 他是美国国家科学院院士，也是挪威和瑞典皇家科学院的外籍院士。
下文选自美国国家科学院发表的Jule传记。
简介Jule是二战后三十年大气科学领域的主要人物之一。气象学从一门艺术到一门科学的变化很大程度上是由于他的科学眼光和他对该领域的彻底承诺。1946年，他与加州大学洛杉矶分校语言学学生Elinor结婚，他们有两个孩子，Elinor前一段婚姻所生的儿子也随了Charney的姓，他们的婚姻持续了将近21年。1967年，Jule与Lois Swirnoff结婚，Lois Swirnoff是一位画家和色彩理论家，曾是加州大学洛杉矶分校和哈佛大学的教授，他们的婚姻持续了近十年。Jule在生命最后的几年与摄影艺术家Patricia Peck一起渡过。他于1981年6月16日在波士顿去世，死于肺癌。 从数学到气象Jule 1917年出生在旧金山，他的父母在世纪初从白俄移民到美国。 他青年时代的大部分时间都在洛杉矶度过，14岁时他的父母闹矛盾，妈妈带着Jule搬到纽约。Jule后来回忆说，他不喜欢纽约，但他也记得他是在一个亲戚家里偶然发现微积分书。美国的普通高中都不教微积分，接触这本书后激发了他对科学的兴趣。 他本科就读于加州大学洛杉矶校区,学习数学和物理。1939年，他跟着托马斯开始读研，1940年获得硕士学位后，很快完成了一篇论文《度量曲线空间》。 硕导托马斯有一天邀请了气象学小组J.Holmboe发表演讲，Jule在台下听讲，1941年春Holmboe邀请Jule担任他的助手，并参加了在陆军和海军赞助的ULCA气象培训计划。此时，欧洲战争和太平洋的紧张局势让大学生开始考虑从事更加实用的研究工作。为了寻求建议，Jule拜访了冯·卡门（钱学森导师），冯·卡门建议他在航空工业中从事气象学工作。1941年，Jule成为UCLA气象项目的助教和学生。 气象新星1941年，美国只有少数大学将气象学作为一门学科。加州大学洛杉矶分校气象学小组的负责人是最近从挪威来的J.Bjerknes，他以描述冷暖锋而闻名。J. Holmboe是一位年轻的挪威人，对这些概念很熟悉，对流体动力学也比较熟悉。 另一方面，M. Neiburger 在MIT师从C-G Rossby。Rossby倾向于将流体动力学应用于大气和海洋的简化模型。在1939年，他顺着Bjerknes最近的观点，即科氏参数随纬度的变化在大尺度环流系统向东迁移中发挥了重要作用，使用了一个纯水平移动的均匀大气简单模型，得出理想化大气中从西向东移动的速度定量公式（Rossby波）。 在接下来的十年中，Jule为气象研究中带来了深刻的变化。他与J.von Neumann合作，展示了新开发的电子计算机如何通过流体动力学方程进行数值积分来预测天气。这并不新鲜，Bjerknes在20世纪初曾提出过，L.Richardson在第一次世界大战期间也曾部分尝试过。但它已25年无进展。 Jule的大学社交生活很快乐。Jule和其他几个学生合租了一所房子，享受着热闹的社交生活。Jule后来学会了滑雪和打网球，这是他在生命的最后几年都喜欢的运动。Jule是一位能够每晚与船员一起玩扑克的科学家，能够持续赢得他们的钱，而且从不产生丝毫恶意。 由于他的数学背景，Jule并不被Bjerknes和Holmboe使用的描述性推理所吸引。在Jule担任助理期间，Neiburger让他接触了Rossby的论文。在Rossby去世前的十年中，Rossby和Charney交换了许多信件，在其中一篇信件中，Rossby描述了他自己的教学方法 大约在1944年或1945年，Charney开始认为自己有资格考虑气象学论文。他逐渐制定了自己的目标，即在中纬度大气中平均西向东气流的不稳定性理论。这是他的选择，没有老师的指导。当考虑到包含非均匀流时，大气扰动方程非常复杂，为了得到一个易于处理的数学问题，Jule发现在推导最终的微分方程时，有必要进行近似。这种推理在当时的任何科学领域中都不常见。在没有任何流体动力学家的帮助下，他完成了这项工作。 经过大量手工计算，Jule能够找到一条零增长率曲线，将短波的不稳定波与较长稳定波分开。尽管当时很少有气象学家达到这样的数学水平，但这篇论文很快被发表。后来的研究表明，完整的解更复杂，但他的解包含了最重要的方面。最重要的是，他的论文使他相信他有能力在气象学方面进行高水平的原创研究。他随后将气象学作为一项永久职业，这对大气科学的发展具有重大意义。 数值天气预报在1946年博士论文答辩之前的几个月里，他获得了欧洲的国家研究委员会奖学金，并计划访问奥斯陆的H. Solberg（挪威的数学家）和英国剑桥的G. I. Taylor。幸运的是，Jule在途中拜访了芝加哥大学的Rossby，Rossby带领该部门进入了全盛时期。Rossby凭借其非凡的说服力，毫不费劲地说服Jule推迟他的奖学金，并在大学呆了近一年。Jule后来将今年视为他职业生涯中最具形成性的经历。 1946年8月，Rossby安排Jule参加冯·诺依曼在普林斯顿高等研究院举行的一次会议，主题是电子计算机在天气预报中的应用。包括Rossby在内的十几位美国领先的动力气象学家出席了会议。这次会议的唯一重要结果是让Jule Charney认识到，John von Neumann是一个对物理问题有着相当深刻理解的人。 1947年春天，Jule夫妇前往挪威。他们的第一站是卑尔根，这里是自第一次世界大战以来挪威前沿研究的家园。Jule很快就发现如何修改流体动力学方程，将与气象相关的大尺度运动与更快的声波和重力波分离开来，这是Richardson研究中的难题。Jule通过对动量、质量和熵的流体动力学方程中的每一项进行仔细的尺度分析，证明了该公式的合理性，由上述公式得出的预测方程组现在被称为准地转理论（QG理论），准地转理论可能是自第一次世界大战以来气象学和海洋学中最有价值的发现之一。 1948年初，冯·诺依曼邀请Jule领导他的电子计算机项目中的气象学小组，其财政支持来自海军研究办公室。Jule在研究院大院住了三年，这里的研究人员大都是该研究院的一年临时成员，主要是年轻的数学家和物理学家。对于Jule来说，这是一个令人振奋的地方。冯·诺依曼虽然经常离开研究院，但他是Jule的热心听众和积极参与者。Charney夫妇很快会见了奥本海默（一把手）夫妇和研究院的其他常任理事以及普林斯顿大学的教员。 最初，Jule采取了几个主要步骤，准备用计算机预测气流的类型。由于运算复杂导致计算机不可用，Charney将正压方程线性化，并将Rossby频率公式扩展为格林函数。试验表明计算机可以应用于全非线性涡度方程，预测结果很快发表在Rossby的《Tellus》杂志上。 Jule的创作兴趣继续迅速发展。他从20世纪30年代阅读Rossby的论文以及最近与H.Stommel和 Munk（H.Sverdrup也是Jule的论文委员会成员）的熟识中，对现有的海洋大尺度运动理论有所了解。Jule首先应用了Eliassen对Ekman理论的发展，以说明如何将海洋顶部的风应力效应用于海洋准地转内部运动的边界条件。更引人注目的是墨西哥湾流理论，在与Stommel进行了大量讨论后，Charney展示了在海洋内部缓慢向西移动的水团中的位涡守恒应如何导致海洋西海岸的狭窄边界流，并在流向速度上具有地转平衡。 Jule在普林斯顿高等研究院工作了七年，他已三十八岁。1951年底，他被任命为研究院成员，任期五年，但没编制，无法长待。此时，Jule的领导冯·诺依曼已在华盛顿负有重任，很明显计算机项目并不是该研究院的核心主题。一把手奥本海默无法向Jule承诺永久编制。当冯·诺依曼患上癌症时，情况变得更加紧急。这时，Jule意识到需要换工作了，并开始询问大学。1956年夏天，在奥本海默的敦促下，研究院向Jule提供了5000美元的特别个人补助金，Jule便去了MIT。 MIT在他搬到MIT后，Jule可以卸下他在数值天气预报方面的大部分责任。他与数学系的W.Malkus一起，组织了地球物理流体动力学非正式研讨会。该研讨会每两周在周五下午举行，逐渐有来自哈佛大学和伍兹霍尔的气象学、海洋学、地球物理学和应用数学的人员参加，耶鲁大学、布朗大学和罗德岛大学也经常参加。他们每次都被选择在不同的地点开会，长途汽车旅行自然需要一个小时的社交时间来减压，研讨会持续了22年。 1957年11月，Jule提交了一份报告，强调了全球范围内观测大气的气象卫星、局部细节观测的飞机和分析数据的电子计算机的新作用。大约在这个时候，L.Berkner考虑建立一个国家大气科学研究中心。Jule在随后的组织会议中给与非常积极地协助。加上领导推动，1959年3月成立了大学大气研究联盟，并很快成立国家大气研究中心（NCAR）。 Jule外向的性格和开放的思想很快使他许多科学家和管理人员建立了友好的关系。1960年初，他被任命为总统科学咨询委员会大气科学小组成员。一年后，他与麻省理工学院物理系的B.Rossi进行了讨论，后者为J.Wiesner（肯尼迪总统的科学顾问）提供关于可能和平利用外层空间的建议。Jule安排了一次与其他几位气象学家的会议，会上建议卫星可以改善天气预报。随后，联合国第1721号和第1802号决议要求世界气象组织和国际科学联盟理事会为此制定行动实践和研究计划。1966年，他成为美国国家科学院全球大气研究计划（GARP）委员会的负责人，并一直担任这一要求很高的职位，直到1971年。 Jule夫妇在1972-73学年休假，第一部分在英国剑桥度过。在此期间，Jule对如何通过Rossby波之间的非线性相互作用产生更高频率的重力波运动进行了大量思考，但最终放弃了。 Charney一家随后留在特拉维夫的魏茨曼研究所，Jule在那里研究荒漠化理论。（植被的损失将增加地面反照率，并将更多的太阳辐射反射回太空。地面吸收的太阳辐射的减少将减少对流对空气的局部加热。这反过来将减少空气的向上运动，导致降雨量减少，并有进一步减少植被的趋势。)这是他第一次访问以色列，他将这次旅行描述为一次“令人感动的经历”。 QG理论波数谱斜率
1971年，Jule发表了一篇高度抽象的短文，但具有深刻的实际意义。这篇论文讨论了大气大尺度准地转运动的频谱。 苏联Kolmogorov和Obukhov多年前研究表明，三维均匀各向同性湍流的波数谱随-5/3幂次而变化。同时，一些理论家认为二维湍流是一种纯粹的数学抽象，并得出了一个更陡峭的波数为-3次方的定律。这样的气流在观察者看来比传统的风洞模式要平滑得多。Jule提出了一个令人信服的论点，即受准地转方程动力学控制的系统将具有与假设的二维情况类似的频谱，即使其运动是三维的。这一点的实际意义是，根据零散观测构建的天气图在-3定律下比在-5/3定律下更有意义。
全球变暖的首次评估1979年，Charney主持了国家研究委员会的“二氧化碳和气候特设研究小组”。由此产生的22页报告“二氧化碳与气候：科学评估”是最早对全球变暖的现代科学评估之一。其主要结论：“我们估计CO2翻倍导致的全球变暖接近3°C，误差为±1.5°C。”这种对气候敏感性的估计在过去40年里基本没有变化。 去世1981年，Jule去世，享年64岁。为了纪念他，美国气象学会设立了以他名字命名的奖励。 Carl：Jule的物理海洋贡献 |
