東北冷渦對(duì)東北地區(qū)強(qiáng)降水的影響

林中冠

摘 要：簡(jiǎn)述了東北冷渦的氣候特征與天氣特征，簡(jiǎn)述東北冷渦形成、發(fā)展與氣候影響，討論東北冷渦的降水機(jī)制。東北局地在持續(xù)性冷渦控制下，四季氣溫均明顯偏低，并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在東北冷渦活躍的夏季，長(zhǎng)江流域往往降水顯著偏多；而在冬季東北冷渦頻繁活動(dòng)時(shí)，中國(guó)大部分地區(qū)往往低溫少雨，這與強(qiáng)盛的東亞冬季風(fēng)密切相關(guān)。在東北冷渦活躍的夏季，東亞地區(qū)對(duì)流層維持著深厚的偶極型位勢(shì)高度異常，高空急流向南偏移并略加強(qiáng)，低層西北太平洋反氣旋異常和中緯度地區(qū)的東風(fēng)異常有助于局地的水汽通量的輻合，進(jìn)而有利于降水的偏多。

關(guān)鍵詞：東北冷渦；氣候影響；降水機(jī)制

中圖分類(lèi)號(hào)：N0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2014）09-0174-02

引言

在中高緯行星波的發(fā)展過(guò)程中，高空冷槽不斷向南加深，與極地冷源的聯(lián)系會(huì)被低緯暖氣團(tuán)所切斷。在緯向平均西風(fēng)帶的南側(cè)，將會(huì)形成一個(gè)閉合的冷性渦旋中心，這就是切斷低壓。在天氣圖上，切斷低壓表現(xiàn)為在對(duì)流層中高層上具有冷心或冷槽結(jié)構(gòu)的閉合低壓中心。切斷低壓一般可維持3～7 天，直至因絕熱加熱或摩擦過(guò)程而消亡。不少研究都指出，中國(guó)北部與西伯利亞是北半球切斷低壓的最有利發(fā)生地區(qū)之一。在中國(guó)，最常見(jiàn)的切斷低壓就是東北冷渦。

東北冷渦（NECV） 是中國(guó)東北地區(qū)特有的天氣系統(tǒng)，是造成東北地區(qū)低溫冷害、持續(xù)陰雨洪澇、突發(fā)性強(qiáng)對(duì)流天氣的重要天氣系統(tǒng)，對(duì)東北地區(qū)的天氣氣候有重大影響。東北冷渦的基本定義如下：500hPa天氣圖上，（35°N～60°N，115°E～145°E）范圍內(nèi)有閉合等高線(xiàn)，配合有冷中心或冷槽，具有能夠持續(xù)維持3 d 或3 d 以上的低壓環(huán)流系統(tǒng)。

一、東北冷渦的形成及與其他天氣尺度系統(tǒng)的相互作用

東北冷渦是在東亞阻塞形勢(shì)下于東北地區(qū)發(fā)生的較為深厚的冷性低值系統(tǒng)，其基本環(huán)流特征是對(duì)流層中高層為閉合系統(tǒng)，由中高緯度基本西風(fēng)氣流中的深槽向低緯完全分離，在東北區(qū)域上空形成東北冷渦。因此，東北冷渦是與阻塞高壓互為生消的。東北冷渦系統(tǒng)移動(dòng)緩慢，能在局地維持?jǐn)?shù)天，因而能很大程度地影響其控制區(qū)域的天氣狀況。

東北冷渦的持續(xù)性活動(dòng)不只是區(qū)域尺度而是整個(gè)北半球環(huán)流異常的一個(gè)重要組成部分。分析5—8月東北冷渦活動(dòng)多寡年的500hPa同期高度距平合成場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)其差異顯著。而在對(duì)流層中下層，中國(guó)東北地區(qū)和華北大部以及朝鮮半島和日本北部等地由明顯的氣旋式距平環(huán)流所控制，并且源自東北及其以西地區(qū)的北風(fēng)距平可一直推進(jìn)至長(zhǎng)江流域并轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅憋L(fēng)距平，并與那里的西南風(fēng)距平匯合而形成有利于該地區(qū)梅雨偏多時(shí)的環(huán)流形勢(shì)。所以，頻繁的東北冷渦活動(dòng)具有顯著的“氣候效應(yīng)”，這種“氣候效應(yīng)”既影響東北地區(qū)對(duì)流層低層的月平均氣溫，也影響東亞地區(qū)梅雨、華南的前汛期降水。

二、東北冷渦可能的降水機(jī)制

東北低壓或冷渦型是中國(guó)主要暴雨的大形勢(shì)特點(diǎn)之一，常給東北地區(qū)、華北北部造成暴雨或雷陣雨。20世紀(jì)40年代末Hsieh （1949）已給出了與高空冷渦相聯(lián)系的降水分布：構(gòu)成冷渦的云以對(duì)流云為主，大多位于冷渦中心的東側(cè)，并從動(dòng)力和熱力角度描述了冷渦對(duì)流天氣最基本的配置，提出以下兩點(diǎn)：（1）冷渦東側(cè)為正渦度平流區(qū)，由于冷渦平流的強(qiáng)迫作用，大尺度流場(chǎng)中為上升氣流區(qū)，這是云雨區(qū)發(fā)展的重要條件之一；（2）在冷渦東側(cè)的低層大氣中有能量很高的氣團(tuán)以舌狀的形式流入，并形成一個(gè)舌狀的位勢(shì)不穩(wěn)定區(qū)，由此造成冷渦東側(cè)有利于對(duì)流云發(fā)生的重要環(huán)境條件。

冷暖平流的迭加帶來(lái)層結(jié)不穩(wěn)定，易于強(qiáng)降水發(fā)生。高空冷渦在形成降水上有很復(fù)雜的形勢(shì)，在冷渦云系附近或后部都有可能不同程度地出現(xiàn)對(duì)流云的發(fā)展，尤其是冷渦區(qū)后部的晴空區(qū)，常有高空冷平流和低空暖平流迭加，加上地面白天輻射增溫，形成不穩(wěn)定層結(jié)，有利于對(duì)流的發(fā)展。事實(shí)上，由于東北冷渦高空溫度比較低，當(dāng)?shù)蛯蛹訜釙r(shí)，常常發(fā)生很強(qiáng)的對(duì)流不穩(wěn)定，產(chǎn)生冰雹、雷暴等天氣，也有時(shí)產(chǎn)生穩(wěn)定的連續(xù)性降水，出現(xiàn)區(qū)域性暴雨。

三、東北冷渦的氣候影響

東北冷渦的形成與大型環(huán)流的分布和演變有密切關(guān)系，極渦、副高、印巴低壓、青藏高原高壓、北非高壓等系統(tǒng)的有利配置是各類(lèi)阻塞形成的根本天氣學(xué)條件；東西兩半球的橋式打通必然導(dǎo)致大氣環(huán)流的異常，阻塞形勢(shì)的建立，引發(fā)東北冷渦的形成。極地是東北冷渦形成的冷空氣源地。在東北冷渦形成前1～3d，從里海至中國(guó)大陸東部，500 hPa 形勢(shì)場(chǎng)中40°N附近的緯帶上有明顯的西風(fēng)急流區(qū)，此為東北冷渦的形成先兆。

東北冷渦持續(xù)性活動(dòng)是導(dǎo)致東北地區(qū)夏季低溫的一個(gè)十分關(guān)鍵的因子，同時(shí)對(duì)降水也有重要影響。利用1956—1997年的資料統(tǒng)計(jì)分析表明，夏季是東北冷渦活動(dòng)比較集中的季節(jié)，但是其出現(xiàn)的年際變化較大。平均來(lái)說(shuō)，每年夏季出現(xiàn)冷渦39d，其中最多可達(dá)68d（1957年），最少只有19d（1994年）。對(duì)夏季東北冷渦活動(dòng)天數(shù)與東北地區(qū)地面氣溫進(jìn)行相關(guān)分析表明，東北冷渦出現(xiàn)的次數(shù)與東北地區(qū)氣溫呈反相關(guān)分布，冷渦發(fā)生頻率高，東北地區(qū)出現(xiàn)低溫。中渦（低壓中心出現(xiàn)在40°N～50°N之間的冷渦）的出現(xiàn)頻率對(duì)春末夏初的東北地區(qū)旱澇有一定影響，中渦活動(dòng)頻繁時(shí)，東北地區(qū)降水偏多。

東北冷渦的持續(xù)性活動(dòng)不只是區(qū)域尺度而是整個(gè)北半球環(huán)流異常的一個(gè)重要組成部分。分析5—8月東北冷渦活動(dòng)多寡年的500hPa同期高度距平合成場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)其差異顯著 。梅雨期降水量和東北冷渦存在顯著的相關(guān)關(guān)系，東北冷渦強(qiáng)，梅雨量可能偏多，反之東北冷渦弱，梅雨量可能偏少；因?yàn)闁|北冷渦是大尺度的天氣系統(tǒng)，在東北冷渦強(qiáng)年，冷渦能夠引導(dǎo)北方“干冷”空氣南侵，與低層強(qiáng)盛西南暖濕氣流在梅雨區(qū)北緣交匯，形成“上干下濕”的不穩(wěn)定層結(jié)，在上升運(yùn)動(dòng)的觸發(fā)下，導(dǎo)致梅雨量偏多，而東北冷渦弱年情況正相反。東北冷渦強(qiáng)年，西太平洋副高位置偏南，前期東亞冬季風(fēng)偏弱，同期東亞夏季風(fēng)異常爆發(fā)提前且偏強(qiáng)，東亞夏季風(fēng)向北輸送大量的暖濕氣流，導(dǎo)致華南地區(qū)環(huán)流的斜壓性加大，低層上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展，華南地區(qū)降水偏多；所以，頻繁的東北冷渦活動(dòng)具有顯著的“氣候效應(yīng)”，這種“氣候效應(yīng)”既影響東北地區(qū)對(duì)流層低層的月平均氣溫，也影響東亞地區(qū)梅雨、華南的前汛期降水。endprint