Войти
| Иосиф Смагоринский | |
|---|---|
 Иосиф Смагоринский | |
| Родился | ( 1924-01-29)29 января 1924 г. Нью-Йорк |
| Умер | 21 сентября 2005 г. (21 сентября 2005 г.)(81 год) Хиллсборо, Нью-Джерси, США |
| Альма-матер | Нью-Йоркский университет |
| Известен | Общая модель обращения ; Теория вихревой вязкости |
| Научная карьера | |
| Поля | Метеорология |
| Учреждения | Национальное управление океанографии и атмосферы Принстонского университета |
| Докторант | Бернхард Хаурвиц |
Джозеф Смагоринский (29 января 1924 - 21 сентября 2005) был американским метеорологом и первым директором Лаборатории геофизической гидродинамики (GFDL) Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA).
Иосиф Смагоринский родился у Натана Смагоринского и Дины Азарофф. Его родители были из Гомеля, Беларусь, откуда они бежали во время опасных для жизни погромов в начале 20 века. Натан и Дина родили в Гомеле трех сыновей: Иакова (умершего младенцем), Самуила (1903 г. р.) И Давида (1907 г. р.). В 1913 году Натан эмигрировал из берегов Финляндии, проходя через остров Эллис и оседать на Нижнем Ист - Сайде на Манхэттене. Натан сначала был маляром. Затем с помощью родственника он открыл магазин красок. В 1916 году, когда бизнес был основан, Дина, Сэм и Дэвид эмигрировали в Мурманск (Архангельск), а затем на юг вдоль норвежского побережья в Кристиана (ныне Осло ) и сели на лодку до Нью-Йорка, где они присоединились к Натану. У них было еще двое детей: Гиллель (Гарри) (род. 1919) и Джозеф (р. 1924). Как и три его брата, Джозеф работал в магазине красок их отца, который с годами превратился в магазин скобяных изделий и красок. Сэм и Гарри остались в бизнесе рисования и скобяных изделий, а Гарри в конечном итоге стал владельцем оригинального магазина. Подростком Дэвид начал рисовать вывески для владельцев магазинов, а затем открыл бизнес по росписи вывесок. Джозеф учился в средней школе математики и естественных наук Стуйвесант на Манхэттене. Когда он выразил желание поступить в колледж, семья собралась на встречу, на которой обсудили такую возможность. Сэм и Дэвид сошлись во мнении, что у Джозефа большие надежды и он заслужил возможность поступить в колледж.
Джозеф, которому помогал законопроект военнослужащих, продолжал получать степени бакалавра (1947 г.), магистра наук (1948 г.) и доктора философии. (1953) в Нью-Йоркском университете (NYU). В середине второго года обучения в Нью-Йоркском университете он поступил в ВВС и присоединился к элитной группе новобранцев-курсантов, выбранных за их способности в математике и физике. Эти таланты привели Смагоринского к участию в программе метеорологии ВВС. Затем его и других новобранцев отправили в Брауновский университет для изучения математики и физики в течение шести месяцев. Затем его отправили в Массачусетский технологический институт (MIT) для изучения динамической метеорологии. Его наставником был Эд Лоренц, который позже стал пионером математической теории детерминированного хаоса. Во время войны Смагоринский летал в носу бомбардировщиков в качестве наблюдателя за погодой, делая прогнозы погоды на основе видимых факторов, таких как предполагаемый размер волн, а также наблюдаемая температура воздуха и скорость ветра на высоте самолета.
После войны Смагоринский завершил учебу. Первоначально он стремился стать военно-морским архитектором, но не был принят в Институт Уэбба. Затем он обратился к метеорологии как к сфере своей карьеры и образования. Будучи докторантом, пока он служил в армии, он посетил лекцию по прогнозированию погоды, которую проводил Джул Чарни, и задал ряд острых вопросов во время сессии вопросов и ответов после выступления. Чарни, видный ученый-атмосферник, пригласил Смагоринского в Принстонский институт перспективных исследований, штат Нью-Джерси, чтобы изучить возможную предсказуемость крупномасштабных движений в средней тропосфере (нижней части атмосферы) с помощью нового электронного компьютера, разработанного Джоном фон Нойман. В апреле 1950 года Смагоринский участвовал в важном событии современной метеорологии; вместе с Рагнаром Фьёртофтом, Джоном Фриманом и Джорджем Платцманом он работал с Чарни над решением простейших уравнений Чарни на электронном числовом интеграторе и компьютере ( ENIAC ). Новый компьютер фон Неймана в Принстоне задерживался, поэтому были согласованы с армией использование его компьютера в Абердине, штат Мэриленд. Результаты были достаточно реалистичными, чтобы продемонстрировать многообещающую перспективу прогнозирования погоды с помощью численного процесса. После работы в ENIAC Смагоринский перешел в Институт перспективных исследований, чтобы работать с Чарни и фон Нейманом над разработкой радикально нового подхода к прогнозированию погоды, основанного на новой компьютерной технологии.
До появления компьютеров в конце 1940-х годов прогноз погоды был очень грубым. Джордж Плацман из Чикагского университета считал, что «академическая метеорология в этой стране все еще страдает от блюза профессиональных школ». Американское метеорологическое общество (AMS) и его лидеры, большинство из которых преподавали в университетах, по- прежнему стремились превратить метеорологию в профессиональные дисциплины таких же уважение предоставляется техникой и другие физических наук. Выдающийся математик фон Нейман был одним из первых, кто увидел потенциал, предоставляемый компьютерами, для более быстрой обработки данных и, следовательно, более точного прогнозирования погоды. Его не устраивала математика как абстрактная практика. Прогноз погоды дал ему очень конкретное приложение математических принципов, которые могли использовать новые компьютерные технологии. В Институте перспективных исследований он использовал свои математические знания, а Смагоринский вместе с Чарни разработал новый подход, называемый численным прогнозом погоды. Этот подход основывался на данных, собранных с метеозондов. Затем данные загружались в компьютеры и подчинялись законам физики, что позволяло прогнозировать, как турбулентность, вода, тепло и другие факторы взаимодействуют, создавая погодные условия. (Смагоринский понравился своим детям, посещая их классы начальной школы, чтобы продемонстрировать, как работают метеорологические шары.)
В своей докторской диссертации, проведенной в Нью-Йоркском университете под руководством Бернхарда Хаурвица, Смагоринский разработал новую теорию о том, как источники и опускания тепла в средних широтах, создаваемые тепловым контрастом между сушей и океанами, нарушают траекторию струйного течения. Эта теория предоставила одно из первых приложений замечательного упрощения Жюлем Чарни уравнений движения атмосферы, известного теперь как квазигеострофическая теория. Этой работе в значительной степени способствовало взаимодействие с Чарни из Института перспективных исследований. Эта теория разрабатывалась на протяжении многих лет, чтобы предоставить многочисленные сведения о поддержании климата в средних широтах и взаимодействии между тропиками и средними широтами.
Фотография Смагоринского, сделанная в ГФДЛ. Дата неизвестна. После обучения и работы с фон Нейманом и Чарни в 1953 году, в возрасте 29 лет, Смагоринский получил должность в Бюро погоды США и был одним из пионеров Объединенной группы численных прогнозов погоды. В 1955 году, по инициативе фон Неймана, Бюро погоды США создало Отдел общих исследований циркуляции под руководством Смагоринского. Смагоринский чувствовал, что его задача - продолжить последний этап программы компьютерного моделирования фон Неймана / Чарни: трехмерную, глобальную модель общей циркуляции атмосферы на основе примитивных уравнений. Отдел исследования общей циркуляции первоначально располагался в Ситленде, штат Мэриленд, недалеко от отделения JNWP Бюро погоды. Отделение переехало в Вашингтон, округ Колумбия, и было переименовано в Лабораторию исследований общей циркуляции в 1959 году, а затем снова переименовано в Лабораторию геофизической гидродинамики (GFDL) в 1963 году. В 1968 году лаборатория переехала в свой нынешний дом в Принстонском университете. Смагоринский продолжал руководить лаборатории до выхода на пенсию в январе 1983 года.
Ключевой вывод Смагоринского заключался в том, что возрастающая мощность компьютеров позволит выйти за рамки моделирования эволюции атмосферы в течение нескольких дней, как при прогнозировании погоды, и перейти к моделированию климата Земли. Цель такого моделирования не в том, чтобы предсказать детальную эволюцию погоды, а в том, чтобы интегрировать уравнения движения, термодинамики и переноса излучения для достаточно длительных периодов времени, чтобы моделировать статистику погоды - климата - что позволяет изучить, как эти статистические данные определялись составом атмосферы, характером поверхности Земли и циркуляцией океанов.
Среди множества талантов доктора Смагоринского было привлечение творческих ученых в штат ГФДЛ. Двое из них были разработчиком моделей климата Сюкуро Манабе в 1959 году и специалистом по моделированию океана Кирком Брайаном в 1961 году, который возглавил разработку первой модели климата в 1969 году, модели общей циркуляции, которая была первым подходом, учитывающим взаимодействие океанов и атмосферы. Смагоринский поручил Манабе заниматься кодированием и разработкой Общей модели циркуляции (GCM). К 1963 году Смагоринский, Манабе и их сотрудники завершили девятиуровневую модель общей циркуляции на основе примитивных уравнений полушария. Манабе получил большой штат программистов и, таким образом, смог сосредоточиться на математической структуре моделей, не слишком вовлекаясь в кодирование. В 1955-56 годах Смагоринский в сотрудничестве с Джоном фон Нейманом, Джулем Чарни и Норманом Филлипсом разработал двухуровневую модель зонального полушария с использованием подмножества примитивных уравнений. Начиная с 1959 года, он приступил к разработке девятиуровневой модели общей циркуляции на основе примитивных уравнений (все еще полушарной). К концу следующего десятилетия ГКМ во всем мире стали центральным инструментом в исследованиях климата. Среди других исследователей, которые работали со Смагоринским в Вашингтоне и Принстоне, были Исидоро Орлански, Джерри Малман, Сюкуро Манабе, Йошио Курихара, Кикуро Миякода, Род Грэм, Лейт Холлоуэй, Исаак Хелд, Гаррет Уильямс, Джордж Филандер и Дуглас Лилли.
Разработка этой первой климатической модели была основана на убеждении Смагоринского в том, что индивидуального исследования будет недостаточно для решения такой сложной проблемы. Он понял, что для достижения такого прорыва потребуется крупномасштабное численное моделирование с группами ученых, использующих совместно используемые высокоскоростные компьютеры. Как было сказано в Бюллетене Американского метеорологического общества в 1992 г., «почти безжалостное стремление д-ра Смагоринского к совершенству в лаборатории геофизической гидродинамики установило стандарт для других лабораторий и центров, которые внесли огромный вклад в развитие метеорологии как науки» на протяжении всего периода Мир. Майкл МакКракен, президент Международной ассоциации метеорологии и атмосферных наук, написал после смерти Смагоринского, что «С самого начала своего существования GFDL была всемирно известна благодаря выдающейся группе ученых, выполняющих выдающуюся работу, которая привлекала ученых со всего мира, чтобы учиться. и сотрудничать - а затем вернуться в свои страны или другие учреждения в качестве выдающихся ученых. Было создано не только целое новое научное поле исследований, но и сообщество ученых, способных делать это хорошо ».
Смагоринский пригласил многих ученых, не относящихся к обычному кругу, чтобы они представили самый широкий взгляд на прогнозы погоды. В самом начале своей карьеры он пригласил в GFDL первопроходца-океанолога Кирка Брайана, чтобы тот объяснил влияние океана на погоду; и вскоре после Второй мировой войны, когда нация все еще с подозрением относилась к Японии, он пригласил Суки Манабе, Йошио Курихара и Кикуро Миякоду в GFDL, оценив их научный опыт и потенциал и игнорируя ксенофобию, которая могла препятствовать такому международному сотрудничеству. Он продолжил эту практику приглашения ученых в GFDL, которые могли взять на себя проект по созданию всеобъемлющей теории атмосферных процессов, ценив талант и творчество выше того, что он считал несущественными факторами, такими как поле деятельности или национальность. Джерри Малман, сменивший Смагоринского на посту директора GFDL в Принстоне, пишет, что Смагоринский «не интересовался« университетской научной культурой », которая все еще имеет тенденцию считать научные публикации, а не научные достижения, критерием успеха факультета. У Джо не было бы ничего из этого. Он хотел, чтобы молодые ученые, такие как мы, сосредоточились на решении сложных научных задач, имеющих большое значение для NOAA, Соединенных Штатов и всего мира... Без поддержки и поощрения Джо Манабе написал бы первый документ по науке о глобальном потеплении в 1967 г.? Создал бы Брайан первую в мире модель океана в 1970 г.? Могли бы Манабе и Брайан создать первую в мире связанную модель атмосферы и океана в 1972 г.? Может ли Миякода стать пионером в области прогнозирования погоды с расширенным диапазоном? Для моего исследования ответ таков: почти наверняка нет. Без уровня ученых Благодаря компьютерной и компьютерной поддержке, предоставленной Джо, эти достижения потребовали бы как минимум еще одного десятилетия разработки, чтобы добиться успеха ».
Смагоринский был одним из первых исследователей, которые стремились использовать новые методы численного прогноза погоды (ЧПП), чтобы продлить прогнозирование на один или два дня. Смагоринский опубликовал в 1963 году основополагающую статью о своем исследовании с использованием примитивных уравнений динамики атмосферы для моделирования циркуляции атмосферы. Эта статья коренным образом изменила подход к моделированию климата. Он расширил ранние модели погоды, включив в них такие переменные, как ветер, облачный покров, осадки, атмосферное давление и радиацию, исходящую от Земли и Солнца. Чтобы сделать эти симуляции возможными, был необходим метод для учета атмосферной турбулентности, которая имела место в масштабах меньше размера сетки модели, но все же играла решающую роль в атмосферном энергетическом цикле. Вместе с коллегами Дугласом Лилли и Джеймсом Дирдорфом из Национального центра атмосферных исследований (NCAR) он разработал один из первых успешных подходов к моделированию больших вихрей (например, модель Смагоринского-Лилли), предоставив решение этой проблемы: до сих пор используется не только в метеорологии, но и во всех областях, связанных с гидродинамикой.
Смагоринский прославился своей способностью снова и снова обеспечивать для своей лаборатории самые быстрые компьютеры в мире. На мемориальном собрании в Принстонском университете после смерти Смагоринского Суки Манабе игриво предположил, что Джо всегда посещал встречи с правительственными чиновниками с письмом об отставке в руке, готовым представить его, если его потребности не будут удовлетворены. Как бы он ни достигал своих целей, он делал это с поразительной последовательностью, к большому удивлению тех, кто задавался вопросом, откуда у одного государственного ученого были такие рычаги влияния в жесткой конкурентной борьбе за ограниченные ресурсы. Джерри Малман писал, что «без уровня научной и вычислительной поддержки, предоставленной Джо, эти достижения [глобальное потепление, все более сложные компьютерные модели, расширенное прогнозирование погоды] потребовали бы как минимум еще одного десятилетия разработки». Это замечание о том, что Смагоринский продвинулся в своей области как минимум на десятилетие, было поддержано несколькими выступавшими на его мемориале.
В 1970-х годах под руководством доктора Смагоринского ученые из его лаборатории разработали первые модели реакции климата на увеличение содержания углекислого газа в атмосфере, предоставив первые современные оценки чувствительности климата и подчеркнув важность обратной связи водяного пара и стратосферное охлаждение. Ученые лаборатории также разработали первые комбинированные модели климата атмосферы и океана для изучения глобального потепления, подчеркнув важные различия между «равновесной» и «переходной» реакцией на увеличение углекислого газа.
Влияние и административные способности Иосифа Смагоринского выходили далеко за рамки его работы в GFDL. Он возглавлял или участвовал в работе международных комитетов по улучшению глобальных прогнозов погоды. Эти усилия, координируемые Всемирной метеорологической организацией, привели к первому использованию спутников для измерения температуры и влажности. Тони Холлингсворт из Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) подчеркнул в своем выступлении на лекции в Принстоне после того, как Смагоринский был награжден медалью Бенджамина Франклина в области наук о Земле, что работа Смагоринского привела к спасению миллионов жизней во всем мире. что прогнозы суровой погоды, такие как ураганы, могут предупредить о спасении целых городов. Он проиллюстрировал это на примере города в Англии, который был бы уничтожен, если бы не предсказания погоды. Он повторил замечание в своем письме в GFDL после поминальной службы Смагоринского: «Что касается научного вдохновения и конкретных преимуществ для защиты человеческой жизни и общества, Джо Смагоринский оставил нам прекрасное наследие, за которое европейские метеорологи чтят и помнят его».
В год переезда GFDL в Принстон Смагоринский был назначен приглашенным лектором в звании профессора геолого-геофизических наук в университете. Он участвовал в разработке программы по атмосферным и океаническим наукам, докторской программы в Департаменте наук о Земле, который тесно сотрудничает с GFDL. После выхода на пенсию с поста директора GFDL в 1983 году он работал приглашенным старшим научным сотрудником по атмосферным и океаническим наукам в Принстоне до 1998 года. «Доктор Смагоринский, крупный игрок в перемещении GFDL в Принстон более 30 лет назад, фактически предоставил Принстонскому университету аспирантуру », - сказал Джордж Филандер, профессор геолого-геофизических наук и директор Программы наук об атмосфере и океане. «Именно благодаря этой программе, официальной связи между GFDL и Принстонским университетом, Принстон стал всемирно признанным центром исследований погоды и климата, особенно исследований, связанных с глобальным потеплением».
Смагоринский был женат на Маргарет Фрэнсис Элизабет Нёпфель с 29 мая 1948 года до своей смерти в возрасте 81 года 21 сентября 2005 года. Они познакомились во время занятий в Нью-Йоркском университете, где Маргарет готовилась к карьере метеорологического статистика. Маргарет вскоре стала первой женщиной-статистиком Бюро погоды. У пары было две свадебные церемонии. Одна была католической церемонией по настоянию матери Маргарет; другой был гражданской церемонией в Джорджтаунском саду судьи Фэй Бентли. (Судью Бентли позже сняли со скамейки запасных, объявили недееспособным и поместили в психиатрическую больницу.) На этой церемонии присутствовали только 2 необходимых свидетеля, Джерри Мосс и сестра Маргарет Элис Уильямс. Джозеф и Маргарет считали это меньшее собрание своей официальной свадьбой, учитывая то, как его еврейская семья и ее католическая семья выступали против союза. После их свадьбы Маргарет решила остаться дома и растить пятерых детей: Анну, Питера, Терезу, Джулию и Фредерика. Маргарет написала несколько брошюр о традициях Принстонского университета, в том числе:
На мемориальном собрании в Гайот-холле Принстонского университета в октябре 2005 года, после сентябрьской смерти Смагоринского, ему была оказана честь рассказать следующую историю его жизни, спетую на мелодию Эрвина Дрейка « Это был очень хороший год »:
Его любимая жена Маргарет умерла 14 ноября 2011 года и была похоронена вместе с ним на Принстонском кладбище. 29 декабря 2011 года в отеле Nassau Inn в Принстоне прошла панихида по Маргарет Смагорински, на которой многие коллеги Смагоринского и их жены почтили ее роль «наседки» GFDL во время его пребывания на посту основателя и директора.
