東北冷渦對東北地區強降水的影響

林中冠

摘 要：簡述了東北冷渦的氣候特征與天氣特征，簡述東北冷渦形成、發展與氣候影響，討論東北冷渦的降水機制。東北局地在持續性冷渦控制下，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，長江流域往往降水顯著偏多；而在冬季東北冷渦頻繁活動時，中國大部分地區往往低溫少雨，這與強盛的東亞冬季風密切相關。在東北冷渦活躍的夏季，東亞地區對流層維持著深厚的偶極型位勢高度異常，高空急流向南偏移并略加強，低層西北太平洋反氣旋異常和中緯度地區的東風異常有助于局地的水汽通量的輻合，進而有利于降水的偏多。

關鍵詞：東北冷渦；氣候影響；降水機制

中圖分類號：N0 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）09-0174-02

引言

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

東北冷渦（NECV） 是中國東北地區特有的天氣系統，是造成東北地區低溫冷害、持續陰雨洪澇、突發性強對流天氣的重要天氣系統，對東北地區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）范圍內有閉合等高線，配合有冷中心或冷槽，具有能夠持續維持3 d 或3 d 以上的低壓環流系統。

一、東北冷渦的形成及與其他天氣尺度系統的相互作用

東北冷渦是在東亞阻塞形勢下于東北地區發生的較為深厚的冷性低值系統，其基本環流特征是對流層中高層為閉合系統，由中高緯度基本西風氣流中的深槽向低緯完全分離，在東北區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。東北冷渦系統移動緩慢，能在局地維持數天，因而能很大程度地影響其控制區域的天氣狀況。

東北冷渦的持續性活動不只是區域尺度而是整個北半球環流異常的一個重要組成部分。分析5—8月東北冷渦活動多寡年的500hPa同期高度距平合成場，發現其差異顯著。而在對流層中下層，中國東北地區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流所控制，并且源自東北及其以西地區的北風距平可一直推進至長江流域并轉變為西北風距平，并與那里的西南風距平匯合而形成有利于該地區梅雨偏多時的環流形勢。所以，頻繁的東北冷渦活動具有顯著的“氣候效應”，這種“氣候效應”既影響東北地區對流層低層的月平均氣溫，也影響東亞地區梅雨、華南的前汛期降水。

二、東北冷渦可能的降水機制

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

冷暖平流的迭加帶來層結不穩定，易于強降水發生。高空冷渦在形成降水上有很復雜的形勢，在冷渦云系附近或后部都有可能不同程度地出現對流云的發展，尤其是冷渦區后部的晴空區，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，形成不穩定層結，有利于對流的發展。事實上，由于東北冷渦高空溫度比較低，當低層加熱時，常常發生很強的對流不穩定，產生冰雹、雷暴等天氣，也有時產生穩定的連續性降水，出現區域性暴雨。

三、東北冷渦的氣候影響

東北冷渦的形成與大型環流的分布和演變有密切關系，極渦、副高、印巴低壓、青藏高原高壓、北非高壓等系統的有利配置是各類阻塞形成的根本天氣學條件；東西兩半球的橋式打通必然導致大氣環流的異常，阻塞形勢的建立，引發東北冷渦的形成。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，從里海至中國大陸東部，500 hPa 形勢場中40°N附近的緯帶上有明顯的西風急流區，此為東北冷渦的形成先兆。

東北冷渦持續性活動是導致東北地區夏季低溫的一個十分關鍵的因子，同時對降水也有重要影響。利用1956—1997年的資料統計分析表明，夏季是東北冷渦活動比較集中的季節，但是其出現的年際變化較大。平均來說，每年夏季出現冷渦39d，其中最多可達68d（1957年），最少只有19d（1994年）。對夏季東北冷渦活動天數與東北地區地面氣溫進行相關分析表明，東北冷渦出現的次數與東北地區氣溫呈反相關分布，冷渦發生頻率高，東北地區出現低溫。中渦（低壓中心出現在40°N～50°N之間的冷渦）的出現頻率對春末夏初的東北地區旱澇有一定影響，中渦活動頻繁時，東北地區降水偏多。

東北冷渦的持續性活動不只是區域尺度而是整個北半球環流異常的一個重要組成部分。分析5—8月東北冷渦活動多寡年的500hPa同期高度距平合成場，發現其差異顯著 。梅雨期降水量和東北冷渦存在顯著的相關關系，東北冷渦強，梅雨量可能偏多，反之東北冷渦弱，梅雨量可能偏少；因為東北冷渦是大尺度的天氣系統，在東北冷渦強年，冷渦能夠引導北方“干冷”空氣南侵，與低層強盛西南暖濕氣流在梅雨區北緣交匯，形成“上干下濕”的不穩定層結，在上升運動的觸發下，導致梅雨量偏多，而東北冷渦弱年情況正相反。東北冷渦強年，西太平洋副高位置偏南，前期東亞冬季風偏弱，同期東亞夏季風異常爆發提前且偏強，東亞夏季風向北輸送大量的暖濕氣流，導致華南地區環流的斜壓性加大，低層上升運動發展，華南地區降水偏多；所以，頻繁的東北冷渦活動具有顯著的“氣候效應”，這種“氣候效應”既影響東北地區對流層低層的月平均氣溫，也影響東亞地區梅雨、華南的前汛期降水。endprint