2000-2017年東北冷渦活動氣候特征及分析

王 蕾，王承偉，閆敏慧

（1.成都信息工程大學，四川 成都 610225；2.黑龍江省氣象服務中心，黑龍江 哈爾濱150030；3.黑龍江省氣象臺，黑龍江 哈爾濱 150030）

1 引言

東北冷渦是東北地區特有的天氣系統， 常造成東北地區低溫冷害、持續陰雨洪澇、突發性強對流天氣等災害的發生， 不僅對東北地區的天氣氣候影響巨大， 而且其外圍活動對中國偏東區域乃至東亞的天氣、氣候也意義重大[1-2]。 東北冷渦四季均可出現，冷渦活動季節變化顯著，以夏季最為集中，受東北冷渦影響的天氣占42%[3]， 且持續性活動特征明顯，具有“氣候效應”[4]。

本文通過對2000-2017 年5-8 月的東北冷渦過程進行統計分析， 研究近年來東北冷渦活動的時空分布特征， 得到東北冷渦過程頻次和冷渦日數在時間分布上的集中期和在空間分布上的密集區， 以及東北冷渦生命史和多中心冷渦分布特點， 為開展東北冷渦天氣預報、氣候預測研究提供參考。

2 資料與方法

2.1 資料

美國國家環境預報中心 （NCEP） 提供的2000-2017 年 5-8 月 每日 00 時 、06 時、12 時 、18 時 500 hPa 高度場全球再分析資料（水平分辨率為 1°×1°）。

2.2 識別方法

根據東北冷渦定義， 采用如下標準： 在115°E-145°E，35°N-60°N 區域；500 hPa 天氣圖上至少能分析出一條閉合等高線；有冷中心或明顯冷槽配合；且維持時間至少為2 d 的低壓環流系統，對2000-2017年5-8 月FNL 全球再分析資料的東北冷渦過程進行統計分析[5]。

3 結果分析

統計得到2000-2017 年5-8 月共發生211 個東北冷渦過程，冷渦日758 d（出現兩個或兩個以上冷渦過程時， 視為多個冷渦日）， 冷渦時刻3413 時次（出現兩個或兩個以上冷渦中心時，視為多個冷渦時次），并給出東北冷渦發生頻次和日數統計表。

3.1 時間分布特征

表1 2000-2017 年逐年5-8 月東北冷渦過程頻次和日數

分析2000-2017 年5-8 月東北冷渦年際分布規律可知，東北冷渦過程的發生頻次和冷渦日數均具有明顯的年際變化， 且二者的變化規律也比較一致，相關系數達到0.75，說明冷渦過程的平均維持時間較為穩定，但極值年份不同。 其中2017 年，東北冷渦過程發生次數最多，達到17 個，而2001 年和2009 年東北冷渦發生次數最少，僅有8 個；從東北冷渦過程的維持時間來看，2002 年東北冷渦日數最多， 有55 d，而2006 年東北冷渦日數最少，僅為32 d（圖1）。

分析2000-2017 年5-8 月東北冷渦各月發生規律可知，東北冷渦活動主要集中在5-7 月，其中5 月東北冷渦過程頻次和日數最多，7 月次之，8 月東北冷渦活動明顯偏少（圖2）。

圖1 2000-2017 年5-8 月東北冷渦過程頻次和東北冷渦日數年際變化

圖2 2000-2017 年5-8 月東北冷渦過程頻次和東北冷渦日數月際變化

從2000-2017 年5-8 月東北冷渦過程的生命史可以看出， 東北冷渦過程的維持時間以2-6 d 為主，占全部過程頻次的92.5%，占總日數的91.2%，其中生命史為3 d 的冷渦過程最多，其次為2 d 和4 d，生命史達到8 d 以上的過程很少，極個別東北冷渦過程生命史可達11 d， 這與東北冷渦的天氣尺度特征相符合。 整體上，東北冷渦過程發生頻次和東北冷渦日數都隨著東北冷渦生命史的增長而減少（圖3）。

圖3 2000-2017 年5-8 月東北冷渦過程頻次和東北冷渦日數隨東北冷渦生命史變化

3.2 空間分布特征

從東北冷渦的空間分布來看， 東北冷渦的中心主要集中于 44-53°N，122-129°E 之間， 黑龍江省西北部與內蒙古東部交界的大興安嶺南麓地區以及黑龍江省南部與吉林交界處為東北冷渦中心出現頻次的兩個峰值區。

從東北冷渦中心點經緯度坐標逐月分布來看，東北冷渦密集區在不同月份也存在顯著的變化，5 月的密集區處于 50°N、125°E 附近， 冷渦活動較為偏北，6 月冷渦活動偏南， 主要集中在內蒙古東部和黑龍江與吉林交界處，7 月冷渦活動較為均勻地分布在黑龍江中西部地區以及黑龍江以北的俄羅斯境內，8月冷渦活動明顯減少， 主要集中在黑龍江沿岸的上空。 東北冷渦密集區隨季節變化逐漸向南移動，6 月達到最南端再緩慢北收，進入8 月后回跳到51°N 左右。

根據不同冷渦位置，可將東北冷渦分為3 類：北渦 （50-60 °N，115-145 °E）、 南渦 （35-40 °N，115-145 °E）和中渦（40-50 °N，115-145 °E）[6]。 2000-2017年5-8 月的3413 個冷渦時次中， 中渦數量最多，出現1881 次，占總時次數的55.1%；北渦出現1335 次，占總時次數的39.1%；南渦數量最少，僅為198 次，占總時次數的5.8%。 從各月不同位置的冷渦時次數量來看，5-6 月以中渦為主，北渦相對較少，占同期中渦數量的一半左右；7 月南渦最少， 北渦和中渦數量相差不多；8 月中渦數量減少， 北渦數量超過中渦 （圖4）。由此可以看出，7-8 月北渦數量顯著增多，東北冷渦中心位置有所北移。

圖4 2000～2017 年基于位置分類的各月東北冷渦時次頻數統計圖

3.3 多中心冷渦

2000-2017 年 5-8 月的 3413 個東北冷渦時次中，大部分為單中心冷渦，占總時次數的88.6%。多中心東北冷渦中冷渦數量隨中心個數的增加而顯著減少， 存在2 個中心的冷渦占總時次數的11%，3-4 個中心的東北冷渦較少，僅占總時次數的0.4%。從月際分布來看，各月冷渦均以單中心冷渦為主，多中心冷渦數量5 月最多，8 月最少，與東北冷渦過程頻次、冷渦日數和冷渦時次的月際變化一致。

表2 2000-2017 年5-8 月同一時次東北冷渦中心個數統計表

從多中心東北冷渦的空間分布可以看出， 多中心東北冷渦分布較為均勻， 出現次數的高頻區位于黑龍江省中南部，與東北冷渦的密集區分布一致。

4 結論

（1）2000-2017 年 5-8 月共有 211 個東北冷渦過程，其發生頻次和冷渦日數均具有明顯的年際變化，且都隨著東北冷渦生命史的增長而減少；5 月東北冷渦過程頻次和日數最多，7 月次之，8 月東北冷渦活動明顯偏少；東北冷渦生命史以2-6 d 為主，其中生命史為3 d 的冷渦過程最多。

（2） 東北冷渦活動主要集中于 44-53°N，122-129°E 之間，黑龍江省西北部與內蒙古東部交界的大興安嶺南麓地區以及黑龍江省南部與吉林交界處為東北冷渦活動的密集區； 冷渦密集區隨季節變化明顯，5-6 月逐漸南移，6 月達到最南端以后開始北收，進入8 月后再次北跳。

（3）從東北冷渦位置分類來看，中渦數量最多，其次為北渦，南渦數量最少；三類冷渦數量存在顯著的季節變化，5-6 月以中渦為主， 7 月中渦和北渦數量相當，8 月北渦數量較多， 反應了7-8 月東北冷渦位置的北移。

（4）大部分東北冷渦為單中心冷渦，多中心冷渦數量隨中心個數的增加而顯著減少， 并與東北冷渦過程頻次、 冷渦日數和冷渦時次數量的月際變化一致， 黑龍江省中南部為多中心東北冷渦出現的高頻區。