摘要:从1980年创刊到难忘的2020年，《气象科学》已悄然走过四十个春秋。历经几代人不懈努力，《气象科学》已逐步发展为主要反映我国气象科学创新研究成果的重要自然科学专业性学术期刊。四十年来，本刊一直得到全国气象科技工作者的大力支持，迄今已汇聚一大批优秀的作者、编委和审稿人，共出版科技论文181期，为我国气象科技发展作出了重要贡献。
值此本刊创办四十周年之际，恰逢本刊创办人之一黄士松先生的百年诞辰。黄士松先生是我国著名气象学家和气象教育家、新中国气象事业奠基人之一，为我国大气科学和气象事业作出了杰出贡献。他从事气象科学研究和高等气象教育事业六十余载，为我国气象事业培养了大批栋梁之材，桃李满天下；在大气环流、副热带高压、东亚夏季风、暴雨台风等重大灾害性天气等诸多领域进行了开创性研究，成果卓著，享誉海内外。黄士松先生曾先后担任南京大学气象系主任、中国气象学会副理事长、名誉理事长、国务院学位委员会理学评审组成员、中国科学院地学部学科组成员、国家科学技术委员会气象组成员等职务。曾先后主持完成国家攀登、国家自然科学基金重大、重点等一大批科研项目，尤其是对副热带高压的开拓性和系统性研究成果曾荣获全国科学大会奖和国家自然科学奖。黄士松先生担任《气象科学》第一届至第四届主编，为本刊的创立和发展作出了重要奠基性贡献。
为纪念和缅怀黄士松先生对气象科学的重要学术贡献，特此组织本期“黄士松先生百年诞辰暨《气象科学》创刊四十周年纪念专刊”，共收集了为纪念黄士松先生而作的15篇论文，包括：（1）反映黄士松先生主要学术成就和贡献和分别反映副热带高压气候动力学、北极气候系统变化、华南前汛期暖区暴雨、东亚高空急流变化以及平流层大气环流变化最新研究进展的6篇综述性论文；（2）关于夏季西太平洋副热带高压脊线位置异常变化机制、西太平洋副热带高压变动的主要模态成因及影响、东亚副热带西风急流与东亚－西太平洋夏季降水异常关系的年代际变化、东亚副热带夏季风进程变异对江淮梅雨的影响、MJO不同位相对春季中国东部降水的影响、我国东部夏季降水季节内振荡及其与低纬和北太平洋中高纬度低频大气环流的联系、未来不同时期和不同温升阈值背景下青藏高原地区平均温度和降水、极端温度和极端降水的变化预估、秋季京津冀霾日频数年际变率与同期欧亚积雪的物理联系以及南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征及其对大气和大洋环流的影响等9篇研究论文。一批国内外知名学者积极赐稿，其中部分作者也为先生的学生，他们怀着敬仰的心情所撰写的纪念文章从不同角度反映了黄士松先生所开创的前瞻性研究领域及其对当代大气科学发展的学术思想影响。
谨以此专刊作为对黄士松先生的永恒纪念！

摘要:黄士松先生出生于1920年10月27日，系我国著名的气象学家和气象教育家、新中国气象事业的奠基人之一。他从事气象科学研究六十余载，始终面向世界气象科学前沿，立足中国天气气候实际，围绕大气环流与灾害性天气气候问题，在大气环流成因、副热带高压变动规律、平流层与对流层环流联系、南北半球环流联系、东亚夏季风体系结构和暴雨台风重大灾害性天气过程等诸多研究领域取得了开创性、前瞻性和系统性成果。他提出了诸多新发现、新理论、新观点和新方法，均具有重大学术与实践指导意义，为丰富天气学、气候学及提高中国天气预报和气候预测水平作出了重要学术贡献。值此黄士松先生百年诞辰之际，本文从大气环流、副热带高压、东亚夏季风及暴雨和台风4个方面对先生的主要学术成就进行了回顾，以此纪念和缅怀他对气象科学的重要学术贡献。

摘要:基于早期副热带高压气候动力学的研究，本文重点介绍了近10 a在南亚高压和西太平洋副热带高压形成和变异机理方面的动力学研究，包括南亚高压的建立和维持机理、副热带高压的季节变化、年际—年代际变化和未来预估，最后讨论了需要进一步深入研究的方面。

摘要:北极增幅性变暖和北极海冰快速减少不仅使北极气候系统成为国际前沿性问题，且对其导致的中纬度极端天气气候的影响研究也备受关注，这一研究成为目前少数几个最活跃的气候研究领域之一。本文回顾了这一研究领域的早期探索，总结了最新的科学假设和科学问题、研究的进展、目前的共识以及亟待解决的问题和主要争论。最后提出了未来取得新进展的共性问题。

摘要:华南前汛期暖区暴雨一直是困扰科研和业务的重要难题。在1970s末第一次华南暴雨综合试验中，老一辈科学家提出了华南前汛期暖区暴雨的概念，并揭示了诸多对华南暴雨研究有重要意义的成果。近年来，随着现代气象探测手段、高性能计算能力的提升以及中尺度暴雨科学观测试验的开展，对华南前汛期暖区暴雨的研究取得了不少新的认识。本文重点梳理了近10 a有关华南前汛期暖区暴雨方面的最新研究进展，从暖区暴雨的定义及分类、多尺度天气特征、形成机制及可预报性研究等4个方面进行系统性论述。最后，对华南前汛期暖区暴雨研究存在的问题、未来发展方向进行了简要的讨论和展望。

摘要:东亚高空急流是东亚大气环流系统的重要组成部分，对东亚地区的天气和气候具有重要影响。以往对东亚高空急流的研究多关注副热带急流及其对天气气候的影响，近年来，学者们在明确区分东亚副热带急流和极锋急流的基础上，从东亚副热带急流和极锋急流协同变化的视角，对东亚高空急流的变化规律和机理及其对我国气候异常的影响，开展了一系列研究，揭示出副热带急流和极锋急流强度的反位相协同变化是以副热带急流强（弱）伴随着极锋急流弱（强）为其主要配置形式和模态，并对应着特定的大气环流形势以及相应的气温和降水异常分布，与冬季冷空气活动、梅雨期降水、极端事件、冬季风等具有密切关系。本文聚焦东亚高空急流协同变化方面的最新研究成果，从东亚高空急流协同变化规律、高空急流协同变化的热力和动力学影响机理、高空急流协同变化气候效应、高空急流与中高纬低频遥相关型的联系等方面进行较为全面的总结，以加深东亚高空急流活动基本特征和变化规律的认识。

摘要:随着大气探测技术以及计算机性能的不断提高，近年来平流层探测数据日渐丰富，中层大气模式也得到了快速发展，平流层中一些重要的物理、化学以及动力过程得以深入研究，对平流层大气环流的认识也进一步加深。本文分析了平流层准2 a振荡（Quasi-Biennial Oscillation，QBO）、平流层残余（Brewer-Dobson，BD）环流和平流层极地环流等主要的平流层大气环流系统和信号的气候态特征、形成机制、年际变率以及长期趋势等，阐述了它们的主要影响因子和过程，讨论并展望了与平流层环流有关的一些主要科学问题。

摘要:以2019年6月为例，采用统计和诊断分析方法研究了夏季西太平洋副热带高压脊线位置的变化特征，并分析了其位置较6月气候平均状态偏南的可能机制。结果表明：虽然2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置总体偏南，但其经向位置异常存在纬向差异，在150°E以西区域，西太平洋副热带高压脊线平均位置偏南，而在150°~160°E区域内，脊线位置反而偏北。西太平洋副热带高压脊线位置变化与其附近异常涡度的经向分布有很好的对应关系，2019年6月西太平洋副热带高压脊线位置出现异常的原因在于其附近出现的异常扰动引起的异常涡度，而由于异常涡度分布存在纬向差异，造成西太平洋副热带高压脊线经向位置异常也出现了纬向差异。经过尺度分析简化的全型涡度方程的诊断发现，异常非绝热加热在导致2019年6月西太平洋副热带高压位置总体偏南的过程中起到了关键作用，而动力因子则对150°E以东的西太平洋副热带高压脊线向北偏移的贡献更大。

摘要:利用近42 a NCEP/NCAR再分析资料，NOAA（National Oceanic and Atmospheric Administration）海表温度，CPC（Climate Prediction Center）降水以及中国台站降水观测资料等，对6—7月西太平洋副热带高压（Western Pacific Subtropical High，WPSH）变动的主要模态和形成原因，及其对中国梅雨期降水分布的影响进行了探讨。结果表明，WPSH主要异常模态依次为全区一致型（Ⅰ），南北异常型（Ⅱ）、东西异常型（Ⅲ）和中心异常型（Ⅳ）。不同异常型的出现受中纬度上游西风带准定常扰动和低纬扰动的不同影响，而后者又与对流层低层大气对不同海温异常型热力强迫响应有关。来自热带中东太平洋的海平面气温异常（Sea Surface Temperature Anomaly，SSTA）信号有利于副热带高压出现第Ⅰ、Ⅱ型异常；第Ⅲ、Ⅳ型异常则分别受海洋性大陆或西北太平洋下垫面热力影响。长江—黄河—日本沿线以及江南和东北地区降水与副热带高压第Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型异常密切联系。

摘要:东亚副热带西风急流（East Asian Jet Stream，EAJS）的经向位移对东亚—西太平洋夏季风降水活动有着重要影响。利用前人定义的EAJS经向位移指数（East Asian Jet Stream Index，EAJSI），发现盛夏（7、8月）EAJSI的年际变率在1990s末期经历了一次显著的年代际变化。而且EAJSI与东亚—西太平洋盛夏降水之间的关系自1999年以来显著减弱。在1980—1998年盛夏，与EAJSI相关的东亚—西太平洋降水异常呈典型的三极型模态，而这种相关关系在1999—2017年盛夏期间几乎消失了。其可能的原因是由于大尺度的大气—海洋环境年代差异，使得东亚—太平洋型/日本—太平洋型（East Asia—Pacific/Pacific—Japan，EAP/PJ）低频遥相关波列在1990s末期之后明显减弱和东移。这导致了盛夏EAJS经向位移的幅度显著减弱，进而引起EAJSI和东亚—西太平洋夏季风降水异常之间的关系转变。

摘要:利用1960—2020年江淮地区75个气象站逐日降水量、气温、相对湿度资料以及NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海表温度资料，研究了东亚副热带夏季风进程变异对江淮梅雨的影响，揭示了不同类型梅雨期太平洋海温及大气环流异常特征。结果表明：8种江淮梅雨类型中，多雨型占45.9%，少雨型占54.1%，其中多雨型在前30 a占36.7%，后31 a占63.3%。江淮典型梅雨年（高温高湿多雨）的主要特征为安徽南部、江苏中部及湖北东部地区降水偏多，安徽南部、江西东北部及浙江西北部气温偏高，淮河流域湿度大；而在非典型梅雨年（低温低湿少雨）大部分地区雨量偏少，气温呈"东高西低"分布，低温中心区位于淮河中游，湿度呈"西大东小"分布。欧亚大陆中高纬度阻塞高压增强，脊前向南输送的西北气流加强且路径偏东，中国东北冷涡强度较强且位置偏西南，东亚大槽加深，槽后冷空气向南输送，有利于典型梅雨形成。当前期冬春季赤道东太平洋海温异常偏高，西太平洋海温异常偏低时，西太平洋副热带高压强度偏强、面积偏大、脊线位置偏南、西伸脊点偏西，东亚副热带夏季风推进到江淮地区的时间偏早，出梅偏晚，梅雨期降水量偏多。

摘要:利用再分析资料分析了MJO（Madden-Julian Oscillation）不同位相对春季中国东部降水的影响。结果表明：MJO处于位相3时对应长江及其以南地区降水增多，处于位相7时该区域降水减小。当热带MJO对流从位相1东传至位相4，与其相伴的北向辐散辐合流会在印度东北部—长江及副热带西北太平洋地区的对流层中低层产生明显的辐合异常，且在MJO位相3时中国东部的辐合异常达到最大。从Rossby波源角度分析，这种辐合异常会增强对流层中低层气旋性环流，导致MJO处于位相3时长江流域及其以南地区降水增多。同时，利用现代次季节和季节预报业务系统探讨了MJO与降水的关系对降水预报技巧的影响，发现预报降水和再分析产品的相关系数在MJO处于位相3和7时有所增加。

摘要:利用1979—2017年夏季逐日气象数据，使用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function，EOF）分解和超前滞后回归方法分析了我国东部地区夏季降水季节内振荡（Intra-seasonal Oscillation，ISO）的时空特征及其与低纬和北太平洋中高纬度低频大气环流的联系。结果表明：EOF分解的第一模态表现为我国东南部地区ISO降水显著偏多，而我国北方地区偏少的空间型，相应的低频向外长波辐射（Outgoing Long wave Radiation，OLR）场表现为我国东南部地区低频对流异常活跃，而北方地区异常不活跃的南北偶极子型分布。位于南海至副热带西太平洋上空的低频对流异常活跃区与低频上升气流和低频水汽辐合带协同北传和西北传，在我国东南部地区ISO降水异常偏多位相峰值之前一周抵达华南上空，我国东部地区ISO降水开始呈现出南北偶极子空间型；与此同时，200 hPa低频经向风在北太平洋中高纬度表现为一个纬向低频波列形式，并向西传播，当低频波列中的低频南风异常西传到东亚—日本岛上空时，与低纬北传的高层异常北风形成经向对比，造成我国东南部地区上空出现强的低频散度异常。以上低纬度低频信号西北传与北太平洋中高纬度低频波列西传的协同作用，使得异常活跃的对流活动、水汽异常辐合区、异常上升运动和高层异常辐散区均锚定在我国东南部上空，形成该地区ISO降水异常偏多位相。

摘要:采用第五次耦合模式比较计划（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，CMIP5）高分辨率全球统计降尺度预估数据集，针对近期（2020—2039年）、中期（2040—2059年）和长期（2080—2099年），以及全球1.5℃和2℃温升阈值，预估了青藏高原地区平均气温和降水、极端气温和极端降水的变化，定量估算了预估结果的不确定性来源。结果表明：（1）在RCP4.5和RCP8.5情景下，21世纪青藏高原地区平均气温和降水、极端气温和极端降水强度均显著增加，最长连续干旱天气减少。高原气候变化幅度超全球平均，至21世纪末，模式集合预估的气候变化幅度介于全球平均的1.5~3倍。（2）青藏高原地区受0.5℃额外增温的显著影响，年均气温、极端高温和极端低温均显著升高，平均及极端强降水均显著增加。（3）排放情景的选择对近期气候预估影响小，但对长期影响大。在相同排放情景下，内部变率主导了近期高原平均气温预估的不确定性，但至长期其贡献降至10%以下。模式和内部变率的不确定性对降水预估均有贡献，且都随时间减小，最大不确定性中心位于西部和北部边缘，噪声与信号比大于6。

摘要:基于1980—2017年京津冀地区定时观测资料、欧亚陆面积雪资料、欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-range Weather Forecasts，ECMWF）再分析资料，美国国家环境预报中心/大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析资料以及英国哈德莱中心提供的海冰密集度资料，分析了秋季10—11月京津冀霾日频数年际变率与同期欧亚积雪的物理联系，并通过气候统计诊断和敏感性试验探讨了积雪异常影响京津冀10—11月霾日频数年际变率的可能机理。结果表明，10—11月京津冀霾日频数年际变率与同期东欧—西伯利亚平原地区（记为R_Eu；50°~60°N，40°~80°E）积雪厚度和积雪覆盖度均呈现显著的正相关关系。R_Eu积雪正异常与其西北侧的挪威海—巴伦支海海域以及北欧到东欧地区上空大气冷源密切联系，该冷源可激发一个自上述区域途经R_Eu一直到东北亚的准正压大尺度纬向Rossby波列来调制影响京津冀霾日频数年际变率的关键环流系统，即东北亚异常反气旋。上述异常环流背景下，京津冀地区对流层低层为偏南风异常所控制，稳定大气层结易于建立，边界层高度偏低、地面风速偏弱且相对湿度偏高。该环境条件有利于霾天气发生发展，使得同期霾日偏多。作为预测信号，当前期9月楚科奇海—西波弗特海海冰偏少（多）时，10—11月京津冀霾日可能偏多（少）。

摘要:基于美国冰雪中心以及AMSR-2海冰密集度产品，分析了1972—2019年在威德尔海域发生的莫德高地冰间湖（1973、1980—2017年）以及威德尔冰间湖（1974—1976年）的时空变化特征，从而为研究冰间湖的形成和长期变化机制提供依据。选用40%海冰密集度阈值识别冰间湖，发现威德尔冰间湖（平均面积为250 000 km²）从结冰期至融冰期一直存在，而莫德高地冰间湖（面积从1980年的1 350 km²至2017年的53 180 km²）则出现日期晚（晚于7月18日）且持续时间短（除2017年长达90 d以上，一般在3~23 d内）。这些时空特征差异反映了与威德尔冰间湖和莫德高地冰间湖相关的海洋对流活动的巨大差异。基于漂流浮标数据评估了2016—2017年莫德高地冰间湖出现前中后区域的温盐变化特征，发现2016年夏季表层水盐度升高，且在2017年变得更暖更咸，但在2018年却变淡。这可能与莫德高地冰间湖在2016年冬出现、2017年冬面积增大以及2018年冬未出现的现象密切相关。此外，2019年在离莫德高地西南方3 000 km的海域首次出现了一个冰间湖，这可能是由于风暴过境导致。海洋和大气在冰间湖的产生、维持以及消散中起着重要作用。