一次冷渦天氣過程的分析與應(yīng)對(duì)措施

郭婧芝，王楠楠，劉鑫鵬

吉林省琿春市氣象局，吉林琿春 133300

東北冷渦的形成與發(fā)展，通常會(huì)引發(fā)暴雨、雷電、風(fēng)雹等災(zāi)害性天氣，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通出行等領(lǐng)域造成負(fù)面影響。有研究表明，我國東北地區(qū)22.4%的暴雨與53%的風(fēng)雹由冷渦引起，因此提升氣象預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，使氣象預(yù)報(bào)更好地服務(wù)于民，要加強(qiáng)對(duì)冷渦天氣的研究[1]。近年來，有大量學(xué)者研究東北冷渦，有研究指出，要對(duì)冷渦活動(dòng)的個(gè)數(shù)、強(qiáng)度、影響進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，明確冷渦天氣的頻次、位置、環(huán)流背景、水汽輸送、降水、冷暖平流等要素[2]。部分研究者就冷渦影響下的區(qū)域持續(xù)性暴雨天氣過程、強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行研究，認(rèn)為冷渦研究對(duì)于提升氣象預(yù)報(bào)質(zhì)量、保障人們生產(chǎn)生活具有重要意義[3]。

1 東北冷渦介紹

在東北地區(qū)，冷渦經(jīng)常出現(xiàn)在夏季和初秋，是造成東北地區(qū)低溫冷害、陰雨洪澇的主要因素，其研究價(jià)值極高。東北冷渦的主要特征是溫度差異大。由于受到高空槽線的影響，冷空氣在東北地區(qū)聚集，形成溫度梯度較大的區(qū)域。這種溫度差異會(huì)導(dǎo)致大氣層結(jié)不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣。同時(shí)，持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣也是東北冷渦的主要特征，一次典型的東北冷渦天氣過程通常會(huì)持續(xù)數(shù)天，影響范圍廣泛。

東北冷渦會(huì)對(duì)社會(huì)各方面產(chǎn)生深刻的影響：第一，冷渦天氣過程可能引發(fā)強(qiáng)降水和雷電等災(zāi)害。由于大氣層結(jié)不穩(wěn)定，會(huì)有強(qiáng)烈的對(duì)流天氣產(chǎn)生，引發(fā)短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，可能引發(fā)城市內(nèi)澇、山洪、泥石流等自然災(zāi)害，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全[4]。

第二，冷渦可能引發(fā)冰雹和龍卷風(fēng)等極端天氣現(xiàn)象。在一定條件下，冷渦會(huì)與低層的暖濕氣流相互作用，形成強(qiáng)烈的上升氣流和下沉氣流，進(jìn)而引發(fā)冰雹和龍卷風(fēng)等災(zāi)害。

第三，冷渦會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。在農(nóng)作物生長的關(guān)鍵時(shí)期，持續(xù)的低溫陰雨天氣，可能導(dǎo)致農(nóng)作物生長受阻，產(chǎn)量下降。

第四，冷渦導(dǎo)致的雷電和大風(fēng)可能引發(fā)森林火災(zāi)和草原鼠害等生態(tài)問題。

2 降水實(shí)況特征

2023年7月4日20:00—5日20:00，吉林省琿春市出現(xiàn)了明顯降水天氣過程，全市平均降水量為50.2 mm，出現(xiàn)大暴雨(降水量＞100 mm)的站點(diǎn)有2個(gè)，分別為敬信鎮(zhèn)防川村115.6 mm、圈河口岸104.7 mm。出現(xiàn)暴雨(50～100 mm)的站點(diǎn)有12個(gè)，分別為春化鎮(zhèn)西南岔村71.9 mm，板石鎮(zhèn)66.2 mm、孟嶺村65.6 mm，哈達(dá)門鄉(xiāng)馬滴達(dá)村64.4 mm，敬信鎮(zhèn)64.2 mm，合作區(qū)61.2 mm，敬信鎮(zhèn)大肚川村60.1 mm、西架山57.3 mm，琿春市56.8 mm，春化鎮(zhèn)大六道溝村53.0 mm、官道溝村51.6 mm，楊泡鄉(xiāng)煙囪砬子村50.5 mm。其余站點(diǎn)出現(xiàn)大雨，降水量25.0～50.0 mm。

7月5日出現(xiàn)大風(fēng)天氣，出現(xiàn)大風(fēng)的站點(diǎn)極大風(fēng)速統(tǒng)計(jì)如下：板石鎮(zhèn)23.1 m/s，琿春國家基本氣象站19.5 m/s，敬信鎮(zhèn)防川村19.2 m/s，長嶺子口岸17.4 m/s。

3 環(huán)流形勢與主要天氣系統(tǒng)發(fā)展演變

在本次降水天氣過程中，吉林省琿春市的主要環(huán)流形勢受到東北冷渦的影響。7月4日20:00，一個(gè)明顯的低值系統(tǒng)出現(xiàn)在東北地區(qū)，為東北冷渦的初始階段。7月5日08:00，該低值系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展，形成了一個(gè)深厚的低渦，中心位置位于我國黑龍江省的哈爾濱市附近，此時(shí)東北冷渦開始影響吉林省琿春市。

隨著東北冷渦的發(fā)展，大量濕冷空氣從低渦中心向琿春市輸送，造成該地區(qū)持續(xù)降水。7月5日14:00，低渦進(jìn)一步東移南下，琿春市處于低渦的東南象限，此時(shí)降水強(qiáng)度達(dá)到最大。隨后，低渦繼續(xù)東移，7月5日20:00，低渦中心已移出吉林省，降水也隨之逐漸減弱。至7月6日02:00，降水基本結(jié)束。

在這一天氣過程中，東北冷渦起到了決定性作用，不僅提供了大量的水汽來源，還通過其中心附近的氣壓梯度，引發(fā)了大風(fēng)天氣，進(jìn)一步促進(jìn)了降水的發(fā)生。此外，在此次降水過程中還伴隨著中尺度對(duì)流系統(tǒng)的生成和發(fā)展。在東北冷渦的作用下，產(chǎn)生了雷電、冰雹等強(qiáng)對(duì)流天氣，為琿春市帶來了短時(shí)強(qiáng)降水、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣。

4 物理量診斷分析

4.1 水汽條件分析

水汽是大氣中水循環(huán)的重要物質(zhì)，也是形成降水的必要條件之一。為了深入了解此次冷渦天氣過程的水汽條件，利用氣象觀測數(shù)據(jù)和模式輸出，計(jì)算了各站點(diǎn)的水汽通量散度、比濕和可降水量等指標(biāo)。通過這些數(shù)據(jù)，可得出這次降水過程的水汽來源和特征。

根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，此次冷渦天氣過程中的大氣濕度較大，且降水量也較大。這表明在降水過程中，空氣中水汽含量較高，有利于降水的形成。通過分析水汽通量散度，可發(fā)現(xiàn)此次降水過程中的水汽來源廣泛。其中，海洋輸送的水汽起到了重要作用，而陸地水汽也不可忽視，表明此次冷渦天氣過程中，水汽輸送涉及多個(gè)來源，從而增加了降水過程的復(fù)雜性和不確定性。

在降水過程中，各地區(qū)的水汽分布存在較大的差異。部分地區(qū)的水汽含量較高，而其他地區(qū)則相對(duì)較低。由于水汽分布具有不均勻性，導(dǎo)致降水分布不均，有些地區(qū)降水強(qiáng)度較大，有些地區(qū)則較小，加大了降水預(yù)報(bào)的難度。

4.2 垂直運(yùn)動(dòng)分析

垂直運(yùn)動(dòng)是天氣系統(tǒng)中大氣運(yùn)動(dòng)的一種重要形式，對(duì)對(duì)流降水等天氣現(xiàn)象有著重要影響。為了深入了解此次冷渦天氣過程中的垂直運(yùn)動(dòng)情況，計(jì)算了各時(shí)次的垂直速度和溫度露點(diǎn)曲線等指標(biāo)。通過這些數(shù)據(jù)，可判斷此次降水過程中的垂直運(yùn)動(dòng)情況及其對(duì)降水的影響。

根據(jù)垂直速度計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，此次降水過程中，大氣存在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)。這種上升運(yùn)動(dòng)有利于水汽的凝結(jié)和降水粒子的形成。垂直速度的大值區(qū)與降水的中心位置有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，表明垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)降水分布的影響較大。

通過分析垂直速度分布，發(fā)現(xiàn)此次降水過程中存在上升運(yùn)動(dòng)中心，位于冷渦中心附近，上升氣流較強(qiáng)，有利于降水的持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，垂直速度的大值區(qū)與低層濕度較大的區(qū)域，也有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，進(jìn)一步說明垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)降水的影響。

通過計(jì)算和分析溫度露點(diǎn)曲線，發(fā)現(xiàn)此次降水過程中的溫度露點(diǎn)曲線較為陡峭，表明大氣中存在較大的不穩(wěn)定能量，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。

4.3 不穩(wěn)定條件分析

不穩(wěn)定條件是天氣系統(tǒng)中大氣狀態(tài)的一種重要特征。為了解此次冷渦天氣過程的不穩(wěn)定條件，計(jì)算了各個(gè)時(shí)次的假相當(dāng)位溫、比濕等指標(biāo)。通過這些數(shù)據(jù)，可判斷此次降水過程中的不穩(wěn)定條件及其對(duì)降水的影響[4]。

在此次冷渦天氣過程中，不穩(wěn)定條件主要呈現(xiàn)以下特征：(1)假相當(dāng)位溫高：通過計(jì)算和分析假相當(dāng)位溫，發(fā)現(xiàn)此次降水過程中的假相當(dāng)位溫較高，表明大氣中存在較大的能量，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。(2)比濕較大：通過計(jì)算和分析比濕，發(fā)現(xiàn)此次降水過程中的比濕較大，表明大氣中水汽含量較高，有利于降水的形成。

4.4 雷達(dá)回波特征

雷達(dá)回波是利用雷達(dá)探測大氣中水滴、冰晶等目標(biāo)物反射的電磁波，探測云雨分布、位置、范圍和移動(dòng)軌跡的一種方法。通過分析雷達(dá)回波資料，得出以下幾個(gè)方面的特征。

(1)回波強(qiáng)度。此次冷渦天氣過程中，雷達(dá)回波強(qiáng)度較強(qiáng)，顯示出較大的降水強(qiáng)度。其中，強(qiáng)中心主要出現(xiàn)在降水區(qū)中低層，且在某些站點(diǎn)出現(xiàn)了60 dBz以上回波，表明降水的強(qiáng)度和降水粒子密度較大。

(2)回波形態(tài)。雷達(dá)回波呈現(xiàn)典型的冷渦結(jié)構(gòu)特征。在降水區(qū)中低層，出現(xiàn)了明顯的氣旋性旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，且中心位置與低層冷渦中心位置基本一致，表明冷渦天氣系統(tǒng)在雷達(dá)回波上具有明顯的特征和形態(tài)表現(xiàn)。

(3)降水區(qū)。根據(jù)雷達(dá)回波分析，降水區(qū)主要位于冷渦東部地區(qū)和北部冷空氣區(qū)域，呈現(xiàn)明顯的“S”形特征，表明冷渦降水具有明顯的區(qū)域性和時(shí)間變化特征。

(4)回波移動(dòng)速度。雷達(dá)回波顯示，降水區(qū)自西向東移動(dòng)，且移動(dòng)速度較快，表明降水過程具有明顯的移動(dòng)性和時(shí)間變化特征。

以上雷達(dá)回波特征為預(yù)報(bào)員和氣象服務(wù)人員提供了重要的參考依據(jù)，有助于更好地預(yù)警和預(yù)報(bào)降水的發(fā)生、發(fā)展及影響。

5 冷渦天氣的應(yīng)對(duì)

5.1 受災(zāi)情況

2023 年7 月4—5 日的冷渦天氣對(duì)琿春市的民眾生產(chǎn)生活造成了巨大影響。

(1)農(nóng)業(yè)損失。7月4—5日正值琿春市農(nóng)作物生長的關(guān)鍵時(shí)期，強(qiáng)降水嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，琿春市5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、2個(gè)街道和24個(gè)行政村遭受洪澇災(zāi)害，玉米、大豆等糧食作物遭受巨大損失。

(2)城市交通受阻。由于降雨時(shí)間長、強(qiáng)度大，部分低洼地段城市道路出現(xiàn)積水現(xiàn)象，車輛行駛緩慢甚至無法通行，導(dǎo)致交通受阻。

5.2 氣象服務(wù)重點(diǎn)

(1)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確是關(guān)鍵：在此次冷渦天氣過程中，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確是一項(xiàng)關(guān)鍵措施。準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)預(yù)警能夠及時(shí)向公眾發(fā)布預(yù)警信息，并提供精細(xì)化服務(wù)。

(2)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)是重點(diǎn)：在應(yīng)急處置過程中，相關(guān)部門和單位需要加強(qiáng)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，發(fā)揮部門優(yōu)勢，共同應(yīng)對(duì)冷渦天氣過程造成的影響。

(3)服務(wù)社會(huì)是職責(zé)：作為氣象部門，應(yīng)當(dāng)秉持服務(wù)精神，嚴(yán)謹(jǐn)落實(shí)氣象預(yù)報(bào)等服務(wù)，更好地服務(wù)社會(huì)。

5.3 氣象防御系列措施

(1)要充分發(fā)揮科技優(yōu)勢，利用各類監(jiān)測手段，不斷提高氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)研判能力，進(jìn)一步提高監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警能力，做好遞進(jìn)式預(yù)報(bào)、漸進(jìn)式預(yù)警、跟進(jìn)式服務(wù)。在發(fā)生強(qiáng)降水天氣前，提前發(fā)布、滾動(dòng)更新氣象信息、預(yù)警信號(hào)，充分發(fā)揮氣象防災(zāi)減災(zāi)第一道防線作用。

(2)要充分發(fā)揮防汛減災(zāi)先導(dǎo)作用，切實(shí)強(qiáng)化上下聯(lián)動(dòng)。加強(qiáng)與上級(jí)部門的天氣會(huì)商和周邊地區(qū)氣象部門的協(xié)作，實(shí)現(xiàn)信息共享和聯(lián)防聯(lián)動(dòng)，增強(qiáng)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

(3)要充分發(fā)揮融媒宣傳特性，及時(shí)、準(zhǔn)確地通過各種媒體渠道向社會(huì)公眾發(fā)布天氣預(yù)報(bào)和預(yù)警信息。利用電視臺(tái)、琿春融媒體、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)等傳媒，向社會(huì)公眾廣泛傳播預(yù)報(bào)預(yù)警信息，提醒公眾注意天氣變化，提前做好防范準(zhǔn)備。針對(duì)不同行業(yè)和人群的需求，提供精細(xì)化的氣象服務(wù)。針對(duì)農(nóng)民提供農(nóng)事建議，針對(duì)交通部門提供交通氣象服務(wù)，針對(duì)防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)部門提供氣象災(zāi)害防御措施和建議等，幫助相關(guān)部門合理安排生產(chǎn)和生活，做好公眾氣象服務(wù)工作。

(4)要充分加強(qiáng)部門聯(lián)動(dòng)合作，形成防災(zāi)減災(zāi)工作合力。與應(yīng)急管理局、水利局、自然資源局、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局等涉農(nóng)涉災(zāi)部門和社會(huì)媒體共同構(gòu)建全覆蓋、立體化的預(yù)警信息發(fā)布網(wǎng)，發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢，暢通汛情監(jiān)測信息共享渠道，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件預(yù)警信息精準(zhǔn)定向快速發(fā)布，充分發(fā)揮叫應(yīng)聯(lián)動(dòng)機(jī)制減災(zāi)作用，實(shí)現(xiàn)預(yù)警叫應(yīng)業(yè)務(wù)化。及時(shí)向政府匯報(bào)重大天氣過程預(yù)報(bào)及影響，積極配合政府做好應(yīng)急處置工作。

(5)充分加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)宣傳教育，通過各種渠道向公眾廣泛宣傳災(zāi)害天氣的危害性及應(yīng)對(duì)措施。在災(zāi)害發(fā)生前，通過手機(jī)短信、微信公眾號(hào)、電視等渠道，發(fā)布預(yù)警信息；在災(zāi)害發(fā)生時(shí)，在各大媒體上及時(shí)更新天氣情況；災(zāi)害結(jié)束后，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)[5-6]。

在2023年7月4—5日的冷渦天氣過程中，琿春市氣象局預(yù)報(bào)預(yù)警基本準(zhǔn)確，降水時(shí)段和量級(jí)與實(shí)況基本一致，服務(wù)主動(dòng)超前、預(yù)警發(fā)布及時(shí)。通過以上措施，有效應(yīng)對(duì)了此次冷渦天氣過程，最大限度地減輕了災(zāi)害影響，保障了公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和生產(chǎn)生活的正常進(jìn)行[7-8]。

5.4 科學(xué)應(yīng)對(duì)雨季天氣

(1)應(yīng)加強(qiáng)與相關(guān)部門的協(xié)作：水利局、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局、應(yīng)急管理局、自然資源局、交通管理局等相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)協(xié)作，共同應(yīng)對(duì)雨季天氣帶來的影響，保障公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全和生產(chǎn)生活的正常進(jìn)行。

(2)加強(qiáng)雨情水情的監(jiān)測：要加強(qiáng)對(duì)降雨量、降雨強(qiáng)度、河流和水庫水位等水文氣象要素的監(jiān)測，及時(shí)掌握雨情水情變化情況[8]。

(3)做好水庫調(diào)度工作：與水利局、應(yīng)急管理局等單位做好聯(lián)防聯(lián)動(dòng)，要根據(jù)降雨情況和氣象預(yù)報(bào)，科學(xué)、合理地調(diào)度水庫水位，保障水庫堤壩安全和下游地區(qū)的防洪安全。

(4)加強(qiáng)堤防巡查和險(xiǎn)情搶護(hù)：在降雨期間，要加強(qiáng)堤防的巡查和險(xiǎn)情搶護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情及時(shí)進(jìn)行搶護(hù)處理，保障堤防安全。

(5)做好城市排水工作：在城市地區(qū)，要及時(shí)疏通排水管道，確保雨水能夠順利排出，防止城市內(nèi)澇等問題的發(fā)生。

(6)做好地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)排查工作：根據(jù)氣象預(yù)報(bào)預(yù)警，及時(shí)排查山洪、泥石流、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)排查整改工作[9]。

6 結(jié)束語

近年來，隨著全球氣候變暖，極端天氣事件的頻率和強(qiáng)度也在發(fā)生變化，通過研究冷渦天氣過程，可為氣象部門深入理解這種變化提供重要的數(shù)據(jù)，為應(yīng)對(duì)氣候變化提供科學(xué)依據(jù)，不斷提高氣象預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性和精細(xì)化水平，更好地滿足社會(huì)生產(chǎn)和公眾生活的需求。對(duì)冷渦天氣過程進(jìn)行研究，能夠更好地為公眾提供及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)，減少或避免極端天氣事件對(duì)公眾生命財(cái)產(chǎn)造成的危害，為氣象部門應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，推動(dòng)氣象事業(yè)的發(fā)展[10-11]。未來，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)冷渦天氣過程的研究，提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性，同時(shí)要注重國際合作，加強(qiáng)數(shù)據(jù)共享和信息交流，為應(yīng)對(duì)氣候變化作出更大的貢獻(xiàn)。