东北冷涡对东北地区强降水的影响

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摘 要：简述了东北冷涡的气候特征与天气特征，简述东北冷涡形成、发展与气候影响，讨论东北冷涡的降水机制。东北局地在持续性冷涡控制下，四季气温均明显偏低，并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在东北冷涡活跃的夏季，长江流域往往降水显著偏多；而在冬季东北冷涡频繁活动时，中国大部分地区往往低温少雨，这与强盛的东亚冬季风密切相关。在东北冷涡活跃的夏季，东亚地区对流层维持着深厚的偶极型位势高度异常，高空急流向南偏移并略加强，低层西北太平洋反气旋异常和中纬度地区的东风异常有助于局地的水汽通量的辐合，进而有利于降水的偏多。

关键词：东北冷涡；气候影响；降水机制

中图分类号：N0 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）09-0174-02

引言

在中高纬行星波的发展过程中，高空冷槽不断向南加深，与极地冷源的联系会被低纬暖气团所切断。在纬向平均西风带的南侧，将会形成一个闭合的冷性涡旋中心，这就是切断低压。在天气图上，切断低压表现为在对流层中高层上具有冷心或冷槽结构的闭合低压中心。切断低压一般可维持3～7 天，直至因绝热加热或摩擦过程而消亡。不少研究都指出，中国北部与西伯利亚是北半球切断低压的最有利发生地区之一。在中国，最常见的切断低压就是东北冷涡。

东北冷涡（NECV） 是中国东北地区特有的天气系统，是造成东北地区低温冷害、持续阴雨洪涝、突发性强对流天气的重要天气系统，对东北地区的天气气候有重大影响。东北冷涡的基本定义如下：500hPa天气图上，（35°N～60°N，115°E～145°E）范围内有闭合等高线，配合有冷中心或冷槽，具有能够持续维持3 d 或3 d 以上的低压环流系统。

一、东北冷涡的形成及与其他天气尺度系统的相互作用

东北冷涡是在东亚阻塞形势下于东北地区发生的较为深厚的冷性低值系统，其基本环流特征是对流层中高层为闭合系统，由中高纬度基本西风气流中的深槽向低纬完全分离，在东北区域上空形成东北冷涡。因此，东北冷涡是与阻塞高压互为生消的。东北冷涡系统移动缓慢，能在局地维持数天，因而能很大程度地影响其控制区域的天气状况。

东北冷涡的持续性活动不只是区域尺度而是整个北半球环流异常的一个重要组成部分。分析5―8月东北冷涡活动多寡年的500hPa同期高度距平合成场，发现其差异显著。而在对流层中下层，中国东北地区和华北大部以及朝鲜半岛和日本北部等地由明显的气旋式距平环流所控制，并且源自东北及其以西地区的北风距平可一直推进至长江流域并转变为西北风距平，并与那里的西南风距平汇合而形成有利于该地区梅雨偏多时的环流形势。所以，频繁的东北冷涡活动具有显著的“气候效应”，这种“气候效应”既影响东北地区对流层低层的月平均气温，也影响东亚地区梅雨、华南的前汛期降水。

二、东北冷涡可能的降水机制

东北低压或冷涡型是中国主要暴雨的大形势特点之一，常给东北地区、华北北部造成暴雨或雷阵雨。20世纪40年代末Hsieh （1949）已给出了与高空冷涡相联系的降水分布：构成冷涡的云以对流云为主，大多位于冷涡中心的东侧，并从动力和热力角度描述了冷涡对流天气最基本的配置，提出以下两点：（1）冷涡东侧为正涡度平流区，由于冷涡平流的强迫作用，大尺度流场中为上升气流区，这是云雨区发展的重要条件之一；（2）在冷涡东侧的低层大气中有能量很高的气团以舌状的形式流入，并形成一个舌状的位势不稳定区，由此造成冷涡东侧有利于对流云发生的重要环境条件。

冷暖平流的迭加带来层结不稳定，易于强降水发生。高空冷涡在形成降水上有很复杂的形势，在冷涡云系附近或后部都有可能不同程度地出现对流云的发展，尤其是冷涡区后部的晴空区，常有高空冷平流和低空暖平流迭加，加上地面白天辐射增温，形成不稳定层结，有利于对流的发展。事实上，由于东北冷涡高空温度比较低，当低层加热时，常常发生很强的对流不稳定，产生冰雹、雷暴等天气，也有时产生稳定的连续性降水，出现区域性暴雨。

三、东北冷涡的气候影响

东北冷涡的形成与大型环流的分布和演变有密切关系，极涡、副高、印巴低压、青藏高原高压、北非高压等系统的有利配置是各类阻塞形成的根本天气学条件；东西两半球的桥式打通必然导致大气环流的异常，阻塞形势的建立，引发东北冷涡的形成。极地是东北冷涡形成的冷空气源地。在东北冷涡形成前1～3d，从里海至中国大陆东部，500 hPa 形势场中40°N附近的纬带上有明显的西风急流区，此为东北冷涡的形成先兆。

东北冷涡持续性活动是导致东北地区夏季低温的一个十分关键的因子，同时对降水也有重要影响。利用1956―1997年的资料统计分析表明，夏季是东北冷涡活动比较集中的季节，但是其出现的年际变化较大。平均来说，每年夏季出现冷涡39d，其中最多可达68d（1957年），最少只有19d（1994年）。对夏季东北冷涡活动天数与东北地区地面气温进行相关分析表明，东北冷涡出现的次数与东北地区气温呈反相关分布，冷涡发生频率高，东北地区出现低温。中涡（低压中心出现在40°N～50°N之间的冷涡）的出现频率对春末夏初的东北地区旱涝有一定影响，中涡活动频繁时，东北地区降水偏多。

东北冷涡的持续性活动不只是区域尺度而是整个北半球环流异常的一个重要组成部分。分析5―8月东北冷涡活动多寡年的500hPa同期高度距平合成场，发现其差异显著 。梅雨期降水量和东北冷涡存在显著的相关关系，东北冷涡强，梅雨量可能偏多，反之东北冷涡弱，梅雨量可能偏少；因为东北冷涡是大尺度的天气系统，在东北冷涡强年，冷涡能够引导北方“干冷”空气南侵，与低层强盛西南暖湿气流在梅雨区北缘交汇，形成“上干下湿”的不稳定层结，在上升运动的触发下，导致梅雨量偏多，而东北冷涡弱年情况正相反。东北冷涡强年，西太平洋副高位置偏南，前期东亚冬季风偏弱，同期东亚夏季风异常爆发提前且偏强，东亚夏季风向北输送大量的暖湿气流，导致华南地区环流的斜压性加大，低层上升运动发展，华南地区降水偏多；所以，频繁的东北冷涡活动具有显著的“气候效应”，这种“气候效应”既影响东北地区对流层低层的月平均气温，也影响东亚地区梅雨、华南的前汛期降水。