云卷云舒探大气奥秘硕果誉中外,风起风行育气象栋梁桃李满天下——纪念著名气象学家黄士松先生诞辰一百周年


发布时间:2020-10-27浏览次数:71


 

黄士松(1920年10月27日-2017年11月11日),浙江金华人,著名气象学家和气象教育家,新中国气象事业奠基人之一。1938年,黄士松高中毕业后,怀着科技救国的雄心壮志,考入了位于战时陪都重庆的国立中央大学航空工程系。尔后,在“飞机必须在空中飞行,再高明的航空师也离不开气象预报”的朦胧信念推动下,转入地理系气象专业,于1942年7月毕业,获得学士学位。1943年2月进入中央研究院气象研究所任助理研究员,师从著名气象学家涂长望;1946年赴美国加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)气象系深造,师从国际著名气象学家Jacob Bjerknes,于1947年7月获得硕士学位。1949年7月当他在UCLA通过博士学位初试后不久,新中国诞生了,南京大学校长潘菽教授给他亲笔签署聘书,祖国建设的召唤,使他作出了重大抉择,毅然舍弃博士学位工作,于1951年2月离美回国,到南京大学气象系(现大气科学学院)任教,先后任副教授、教授、博士生导师、系主任、名誉系主任。历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,中科院大气物理研究所学术委员会委员、学术顾问委员会副主任,世界气候研究计划(WCRP)中国气候研究委员会委员、副主任,《气象科学》编委会主任等。曾荣获1978年全国科学大会奖和1982年国家自然科学奖;曾五次获得江苏省科技重大成果奖或科技进步奖;1990年获中国气象学会授予的“在以往50年中为学会工作作出宝贵贡献”的荣誉证书。1991年获国务院颁发的“为发展我国高等教育作出突出贡献”的证书与政府特殊津贴。


 就读于中央大学期间同学合影

 (左起至右:顾震潮、陶诗言、黄士松、陈其恭)

黄士松先生从事气象科学研究六十余载,围绕大气环流和灾害性天气气候问题,在大气环流形成机理、副热带高压变动规律、平流层与对流层环流的联系、南北半球环流的联系、东亚夏季风体系的结构以及暴雨台风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。

早在1944年,他即发表了“中国夏季风之进退”、“台风与中国之天气”论文,揭示了影响我国天气气候的两个重要现象—季风和台风的活动和影响规律;1955年,他发表了“决定大气环流的基本因子”的著名论文,对大气环流的成因作了深刻阐释;1962-63年他发表了“副热带高压结构及其同大气环流有关的问题研究”、“ 副热带高压位置一年中南北变动的一些特征及意义”、“副热带高压的东西移动及其预报的研究”等系列论文,对影响我国天气气候的重要环流系统—副热带高压的结构、变动特征和影响因子进行了系统的开创性研究;1965年,他发表了“对流圈上层与平流圈下层动能位能的转换及其间的能量交换输送”论文,发现了平流层与对流层环流的能量学联系;上世纪70年代中至80年代初,他发表了“江淮气旋发生发展和暴雨过程及有关预报问题的研究”、“暴雨过程中低空急流形成的诊断分析”和“华南前汛期暴雨编后记”等论文,对江淮暴雨和华南前汛期暖区暴雨等开展了系统研究;1982年,他发表了“流场特点与热力因子对台风移行的影响”论文,从理论上推导了台风移动的公式;1987年,他发表了“论东亚夏季风体系的结构”论文,全面地总结了东亚夏季风体系的多种结构和关键环流系统;1992和1995年,他发表了“北极海冰对大气环流与气候影响的观测分析和数值试验研究”、“极地海冰变化对气候的影响”等系列论文,前瞻性地揭示了极地海冰相对于赤道海温对大气环流的作用。这些不同年代发表的代表性论文记载了黄士松先生60余载学术创新的轨迹,同时也折射了近80年来国际及我国气象科学发展的脉络。

黄士松先生的主要学术贡献包括:

(1)在国际上独创性地提出在自转的地球上,除海陆分布与地形作用外,太阳有效辐射强度梯度的南北不均匀分布及其时间变化是决定大气环流及其季节变化和中短期变化的最基本因子的论说;发现了平流层下层与对流层上层环流之间的能量学联系,揭示了高、低层环流变化表现出一种时间上先后的关联及其对对流层影响的预报意义;首次揭示全球越赤道气流的空间结构和时间变化特征以及越赤道气流造成的南北半球间能量、水汽和角动量的输送对两半球大气环流的维持和稳定的重要作用;系统揭示了极地尤其是北极海冰异常对大气环流的影响及其主要动力学途径,提出了北极海冰异常引起的北半球大气环流和气候效应与赤道中东太平洋海温异常(厄尔尼诺事件)的影响可相比拟的观点。

(2)在国际上首次揭示了西太平洋副热带高压的三维细微结构,提出影响副高结构的因子及其在大气环流中的作用,指出了东亚两支强西风主要是副热带西风急流和极锋急流,两者性质不同,推翻了“冬季青藏高原南北两侧的西风急流是由山脉动力作用分支引起的”的论断;发现副高强度和位置变化均具有季节和中短期的变化特征,首次揭示了副高南北移动过程中具有缓慢式与跳跃式特征以及这种全球性现象与太阳辐射的关系,并发现了副高北跳过程存在西传特征,指出副高到达一年中最北纬度的时间早于西风急流,并论述了副高北跳时间与江淮流域旱涝的关系,强调了副高的预报意义;从理论上求得副高东西移动速度公式,提出了基于副高形状和纬向基本气流经向廓线的副高东西移速预报方法,发现了副高单体有向负涡度平流区和辐散区方向移动的特性,揭示了潜热加热因子在副高东西移动中的重要作用;首次发现南北半球副热带高压的位置和强度年变化具有同步性,指出副高的成长和维持不能完全用Hadley环流机理来解释,揭示了青藏高压对夏季海洋上副高成长和维持的重要作用以及南半球马斯克林高压、澳大利亚高压等环流系统对北半球副高成长和维持的重要作用。

(3)在国际上最早基于气团的属性揭示了中国夏季风进退的规律,廓清了先前以风向为依据判断季风的许多模糊甚至错误认识,并指出了中国夏季风具有的缓慢式与跳跃式非线性进退的特点;首次指出东亚夏季风体系应包括西北太平洋高压、青藏高压、澳大利亚高压、马斯克林高压、索马里越赤道急流及印度低压,并提出一个新的更加完善的东亚夏季风体系结构模型;阐明了东亚夏季风系统主要成员的相对重要性及其相互作用,指出了南半球马斯克林高压在东亚夏季风环流的维持与变化中比澳大利亚高压更为重要,揭示了南半球马斯克林高压强度变化影响西太平洋副高和东亚夏季风的动力学过程;在国际上首次利用气候模式论证北极海冰异常对东亚夏季风的影响,指出北极海冰异常是引起亚洲夏季风年际变异的重要原因之一。

(4)针对我国降水过程多与冷暖空气和高空槽脊活动密切相关以及台风路径也与西风带槽脊活动有关,从理论上推导出更完备的槽脊移动发展公式;揭示了江淮气旋发生发展过程、大尺度环流背景及其中尺度结构,指出了气旋和低空急流形成的动力因子与热力因子,揭示了暴雨凝结加热反馈对气旋发展与低空急流形成的重要作用,并提出预报依据;首次提出华南前汛期暴雨尤其是大暴雨和特大暴雨,多数为“暖区暴雨”,主要与热带天气系统有关,打破了“暴雨是由锋面和冷空气作用所形成”的传统观点;较早地提出应用卫星云图的台风云系亮度分布来预报台风移动发展的诊断预报方法;从理论模式得出台风移速与台风流场、温度场及加热场结构特征的关系,对疑难路径台风预报有指导意义;指出西北太平洋上台风大多数生成于赤道辐合带内,其盛衰期呈周期性出现,揭示出这与南印度洋上环流系统变化调整相联系。


1964年7月在兰州参加全国天气与动力气象学术会议(自左至右:前排肖更海,黄士松,汪国瑗,蒋金涛,后排廖洞贤,朱和周,陶诗言,叶笃正,谢义炳)

黄士松先生始终站在世界气象科学的前沿,提出了许多被后来的科学发展证明为具有重要前瞻性的科学问题。例如,他在上世纪五十年代提出了在自转的地球上太阳有效辐射强度南北梯度是决定大气环流及其变化的最基本因子的论说,对大气环流和气候动力学发展具有重要理论意义,以后的中纬度斜压不稳定理论和波流相互作用理论的发展均表明这一论断具有重要的科学前瞻性;他在上世纪六十年代即从圈层相互作用观点揭示了平流层和对流层环流的能量学联系,并随后进一步揭示了平流层对对流层的影响和预报意义,平流层和对流层相互作用仍是当代国际大气科学的前沿问题,平流层信号已成为对流层天气气候次季节至季节预测的重要因子;他在上世纪九十年代带领学生系统性地揭示了北极海冰异常对大气环流的影响和气候效应,当前与北极海冰快速消融相伴随的北极增幅性变暖及其对中纬度天气气候的影响已成为国际气候研究重要的热点科学问题。

黄士松先生始终立足于我国天气气候的实际,针对我国灾害性天气气候开展了一系列开创性研究。例如,他在上世纪六十年代对影响我国天气气候的重要环流系统—西太平洋副热带高压的结构、变动和成因进行了系统的开创性研究,其成果已成为我国天气预报和短期气候预测的指南;他在上世纪四十年代即提出了我国夏季风进退的规律,并在后来提出了更为完善的东亚夏季风体系结构模型及南北半球环流相互作用在其中的重要作用,这项具有开创性的成果得到国内外公认,为我国长期预报提供了重要依据;他在上世纪七十年代对影响我国的重大灾害性天气—暴雨和台风问题开展一系列开创性研究,作为对华南前汛期暴雨试验研究成果的总结,他提出华南前汛期暴雨多数为暖区降水,因此被认为是国内首次提出“暖区暴雨”这一科学概念的科学家,他揭示了低空急流与暴雨相互联系的物理机制,揭示了台风内部动力和热力结构和外部大气环流特征与台风移动发展规律的关系,这些成果为我国暴雨和台风预报提供了重要依据。

在其六十余年的学术探索中,黄士松先生始终面向科学前沿和国家需求,在大气环流和灾害性天气气候研究领域提出了许多新发现、新理论、新观点和新方法,具有重大学术与实践指导意义,为丰富天气学、气候学及提高我国天气预报和气候预测水平作出了重要学术贡献。

中国气象学会代表团访问美国(右一为Fulks教授,右二为美国气象学会主席Neuton教授,右三叶笃正,右四黄士松,右五谢义炳,右六章基嘉)

黄士松先生从事高等教育事业半个多世纪,为我国气象事业培养了大批栋梁之材,改革开放后培养的博士、硕士遍及海内外,桃李满天下。先生回国后一直在南京大学任教,他先后讲授过《天气学》、《动力气象学》、《中长期天气预报》、《大气环流》等课程,并亲自撰写《天气学》讲义和我国第一部《大气环流》讲义。他不但重视书本教学,而且特别重视天气预报实践。他亲自领导和建立了南京大学天气预报台,和教师及预报台工作人员共同制定学生天气实习的教学大纲和教学内容,并指导学生进行当天天气分析和预报。此外,他还带领学生到校外气象台、站进行生产实习。通过这些实践环节,提高了学生的实际动手能力和预报水平。黄士松先生对南京大学气象系的学科建设作出了重要的贡献。由于他富有特色的研究成果和卓著成绩,南京大学气象系形成了一个具有独特风格的副热带灾害性天气研究中心,国家教委也于1981年批准气象系天气动力学专业为国家重点学科,该学科在他的领导下,形成了一支能力强、作风好的科研梯队。由于他在高等教育事业上的突出成绩,1991年获国务院颁发的“为发展我国高等教育作出突出贡献”的证书与政府特殊津贴。


1992年黄士松先生指导研究生

黄士松先生曾经担任中国气象学会副理事长、中国海洋学会理事、江苏省气象学会副理事长、理事长、南京市科委委员、《气象科学》编委会主任、中国大百科全书《大气科学卷》编委会副主任、《气象学报》编委会委员、顾问、《海洋学报》编委会委员等学术职务。在担任中国气象学会领导工作期间,他极力支持学会的学术活动,推动我国气象事业的发展。1990年获得中国气象学会颁发的“在以往50年中为学会工作做出宝贵贡献”的荣誉证书,并被选为中国气象学会名誉理事长。他担任几种气象学术期刊的编辑,特别是担任国家核心期刊《气象科学》创刊主编后,呕心沥血,为办好我国学术期刊做了很多工作,他对事业执着追求和无私奉献精神,多次得到江苏省气象学会的奖励,并被选为江苏省气象学会名誉理事长。黄士松先生曾任江苏省第三、五、六、七届人大代表职务。他向人大会议提出过许多富有建设性的建议,以及有关计划生育问题、环境污染问题、重视教育、发展教育、扩大招生问题等建议,都得到了有关部门的高度重视,有的已被采纳。这些建议充分体现了黄士松先生关心高等院校建设和发展以及知识分子的生活,认真履行了人民代表的义务。

黄士松先生在中国气象学会成立80周年庆祝大会上发言


参考文献:

1、黄士松. 低纬大气环流系统若干问题研究—黄士松论文选. 气象出版社, 北京,2009.

2、陈云峰. 云卷云舒:黄士松传. 中国科学技术出版社,北京,2015.

3、杨修群,王国民,张向东,王召民,管兆勇,大气环流与灾害性天气气候研究:黄士松先生学术成就和贡献回顾,气象科学,2020,40(5):285-300。


  • 南京大学仙林校区大气科学楼
    江苏省南京市栖霞区仙林大道163号
    210023