翻开中国近代科技发展史，竺可桢、秉志、侯德榜等诸多老一辈科学家的名字，赫然映入我们的眼帘。竺可桢作为老一辈科学家中的杰出代表，几十年如一日进行气象学研究。他开创了物候学和中国气候变化历史领域的研究，为推进中国气象事业发展殚精竭虑，书写了光辉的科学人生。同时，这也展现出他心系国家农业发展、振兴气象事业的家国情怀。
秉持“科学救国”的初心
竺可桢所处的时代境遇，是其家国情怀形成的现实前提。正如马克思所说，“这是一些现实的个人，是他们的活动和他们的物质生活条件，包括他们得到的现成的和由他们自己的活动所创造出来的物质生活条件”。因而，“任何历史记载都应当从这些自然基础以及它们在历史进程中由于人们的活动而发生的变更出发”。
就竺可桢所处时代而言，他少年时期正处清朝末年，中国逐步成为半殖民地半封建社会，外国列强的侵略、军阀混战，使得民不聊生、生灵涂炭。目睹了这一切，他认为，中国虽然有几千年的文明史，有优良的文化传统，但还是被外国列强欺侮，主要是科学技术不如人。他认识到，要让国家富强起来，不再受外国列强的凌辱，改变国家的落后状况，必须发奋读书，以科学救国。他在上海求学时，学习十分刻苦用功，常常废寝忘食。后来，他考入唐山路矿学堂，通过刻苦学习，在一年半的五次考试中，每次都是全班第一，是学堂里最优秀的学生，连那些傲慢的英国老师对他也刮目相看。
1910年，竺可桢通过了第二届庚款留美考试，与同期的70名考生一起赴美留学。在选择所学专业时，他想到，中国以农立国，万事以农为本，于是，他选择了到美国中部的伊利诺伊大学农学院学习。通过在学校的学习和实际考察，竺可桢看到，美国农业是高度产品化、自动化的，而中国农业还停留在自给自足的小农经济阶段，两者之间相去甚远。他在大学所学的东西，远离了中国农业的现实。1913年夏天，竺可桢大学毕业后，在选择继续深造的专攻方向时，就选择了与农业密切相关的气象学，考入了哈佛大学地学系研读气象专业。
在美国气象学家沃德、麦坎迪的指导下，竺可桢于1915年获得硕士学位。之后，他又申请延长三年学习时间，继续攻读博士学位。在这期间，虽然中国已是辛亥革命之后的民国时期，但仍是军阀混战、民不聊生。这更坚定了竺可桢科学救国的信念。他认为，当时国内政治混乱，前途渺茫，只有先进的科学技术，才能使中国朝着现代社会发展。他积极参加由中国留美学生发起的“中国科学社”的工作，编辑《科学月刊》，利用一切课余时间到图书馆查阅资料，并且把自己的研究目标确立为中国的气候研究。为此，他除了攻读气象、气候、地质、地理学等十多门课程外，还选修了自然科学史。1918年，竺可桢的论文《远东台风的新分类》通过答辩，在获得哈佛大学博士学位后，他毅然决定回国效力。
探索人才培养
作为留学回国的学子，竺可桢怀着满腔的爱国热情，毅然选择到高校执教，想为国家培养更多的人才，以改变中国落后的面貌。1919年，竺可桢留学8年归来后，走上了高校讲台，应武昌高等师范学校（今武汉大学前身）的聘请，到该校教授地理学和气象学。1920年，他又受聘到南京高等师范学校执教。
1921年，南京高等师范学校扩建，更名为东南大学。在竺可桢的倡议下，东南大学成立了地学系。这是中国大学中设立的第一个地学系，竺可桢出任系主任。地学系下设地理、气象、地质、矿物四个专业，其中的气象专业也是中国大学的第一个气象专业。从此，中国开启了自己培养气象专门人才的历史。当时没有教材，他就自己编写《气象学》教材。为引导学生们认识不同高度的空气成分，认识温度、气压，云雾霜雪，雷雨、冰雹，风、风暴与台风等气候现象，他在课堂上由浅入深地把复杂的气象学知识“润物细无声”地传授给学生。除了课堂教学，竺可桢非常重视学生实践能力的培养，并把野外实习作为地学系各科的必修课程。此外，他还在校园里设立了气象测候所，以训练、培养学生的实际工作能力。他在执教的10年中，为国家培养了一大批气象专门人才。
开创气象事业
作为一名气象学专家，为改变中国气象事业落后的面貌，开创中国气象事业新局面，竺可桢精心拟订《全国设立气象测候所计划书》并付诸实施。1928年，竺可桢被任命为中央气象研究所所长。由于当时中国没有统一管理气象工作的机构，因而中央气象研究所就肩负起了双重任务：既是全国气象学术研究机构，同时又是全国气象事业的领导机构。在他的领导下，除进行原来的地面气象观测外，中央气象研究所先后开展了高空气象观测、天气预报和气象广播。同时，该所还开展了物候、日射、空中电气、微尘及地震等观测业务和研究工作。接着，先后在南京、北平等地开展了测风气球、探空气球、飞机探测和气象风筝等工作。
在中央气象研究所成立之前，中国的天气预报主要是由外国人办的气象台在中国发布。1930年元旦，沿海各气象站的管理权力被收回，中央气象研究所正式绘制东亚天气图，发布天气预报及台风警报。从此，中国有了自己领土领海的气象预报。同年，竺可桢带队参加了在香港召开的远东气象会议。会议期间，香港总督和会议会长先后两次举行宴会。在宴会上，中国和另一个国家的席位被安排在末席。竺可桢认为，这是有损中国国格的安排，是令人不能容忍的。他和出席会议的中国成员商量后决定，以不再出席会议的行动表示抗议，并提前乘坐海轮返回上海。经历了这些事情之后，竺可桢更加坚定了独立自主创办中国气象事业的决心。
竺可桢把大量精力和心血投入到北极阁气象研究所的建设和发展中。1932年，北极阁气象所开始了地震的记录，是中国最早的地震台之一。竺可桢还对发展全国气象事业有着宏伟构想。他在《全国设立气象测候所计划书》中阐述了气象与农业、渔业、航海、航空、水利、科学开发、破除迷信的关系，提出在全国各地划区设气象台，视区域大小、地形、人口设气象测候所。按他的计划，10年内，全国应有10座气象台、180个测候所、1000个雨量测候所，为中国的农业、水利、航海、航空、国防等服务。然而，在当时的情况下，这一目标很难在短时间内实现，但他一直在为这一目标的实现不懈努力。他派遣专业人员在海拔3000米以上的峨眉山上开展高山测候；多方筹措资金，在泰山日观峰建立了气象台；派遣相关专业人员在西藏拉萨建立了测候所，开始了对世界屋脊的气象观测。为解决气象工作专业人员严重缺乏的问题，在他的主持下，中央气象研究所先后开办了四期气象学习班，共培训了近百名学员并充实到各级气象部门。
研究气候学与农业生产
新中国成立以后，竺可桢作为中国科学院的副院长，为发展国家的气象事业殚精竭虑，时刻心系气象事业为工农业生产服务。为此，他对物候学、农业气候学和中国历代气候变化进行了开创性研究，作出了卓越贡献。比如，竺可桢在《论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系》一文中论述了气候学与农业生产的关系。他指出，植物受气候的限制比人类还要大。以植物而论，在寒带和热带、高山和平原、沙漠和湿地，所生长的草木种类完全不同。一棵树的叶子厚薄多少与叶绿素之分布、综合日光强弱有关。红色光线和蓝色光线的作用就不同。红色光线使细胞生长，蓝色光线使细胞分裂。植物叶绿素之所以能制造各种碳水化合物，其能源依靠太阳辐射能，通过一个地方年总辐射量可以初步推算每公顷或每亩地在假定理想状况下的农作物产量。而除了阳光，温度也是影响农作物生产的重要因素。比如，荔枝、龙眼只产于中国东南地区，茶叶、橘子不过秦岭，热带植物大多数不能经霜。农作物的生长速度，无论是以枝叶根蒂的长度厚度计，还是以农作物的重量计，均以气温为30℃时为最快。气温降至30℃以下时，则温度愈低，生长愈慢，直到5℃左右，大多数作物进入休眠状态。气温若升至30℃以上，生长速度也要递减，气温达到40℃，大多数作物亦停止生长。雨量对于农作物的生长也非常重要。全世界稻米产量大多集中在东亚和东南亚季风区域。历史上，东亚和东南亚水稻产量占全世界总产量的96％，而季风区域夏季的高温和充沛雨量是一个重要因素。在中国，对于农作物收获的影响，雨量比温度更为重要，多半要靠雨量的适时。中国多数地区属于季风气候区，一个特点是雨量集中在夏季温度高的时期；另一特点则是，夏季风来临和退却时期的或迟或早，导致雨量的或少或多。雨量多容易造成洪涝灾害，雨量少又容易造成旱灾。
竺可桢在论文的最后指出，气候既然是目前粮食生产增减的重要因素，我们就需要分析气候如何影响粮食生产，并进一步探讨如何利用一个地方气候的有利因素，减少或免除一个地方气候的不利因素。从这篇论文的字里行间，每一个数据、每一个结论，不仅让我们看到竺可桢阐释与分析的严谨性、科学性，更能看到他作为一个气象学专家对于国家农业生产的关切情怀。竺可桢的这篇论文，积几十年的研究成果，三易其稿，可见他对气候研究着力之深，对国家及农业发展的关心之切。这不仅是一篇严谨而专业的科学论文，而且是他心系国家农业发展、振兴气象事业的家国情怀的真实写照，同时也是推进中国农业生产高屋建瓴的重要文献。
竺可桢等老一辈科学家的科学人生与家国情怀，不仅推进了中国科技、教育、文化、工农业生产和其他各项事业的发展，而且激励着一代又一代科技工作者热爱祖国、献身科学、服务社会。
（本文系国家社科基金重大项目“广义逻辑悖论的历史发展、理论前沿与跨学科应用研究”（18ZDA031）阶段性成果）
（作者系江苏道德发展研究院研究员，东南大学科学技术伦理研究所所长、哲学与科学系教授）
