春季影響中國(guó)北方地區(qū)的蒙古氣旋及其背景環(huán)流

黃鑫 布和朝魯 謝作威 鞏遠(yuǎn)發(fā)

?

春季影響中國(guó)北方地區(qū)的蒙古氣旋及其背景環(huán)流

黃鑫1, 2布和朝魯3謝作威3鞏遠(yuǎn)發(fā)1

1成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院 ，成都610225,2陜西省氣象信息中心，西安710014,3中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所國(guó)際氣候與環(huán)境科學(xué)中心，北京100029

基于1948～2013年NCEP/NCAR逐日再分析資料，采用850 hPa相對(duì)渦度場(chǎng)氣旋追蹤方法，統(tǒng)計(jì)了春季蒙古氣旋的活動(dòng)特征，包括其源地、盛期位置、消亡地以及路徑的分布。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)蒙古氣旋的不同移動(dòng)路徑，界定了蒙古氣旋的兩種路徑，即向東路徑和東南路徑，并統(tǒng)計(jì)了這兩類氣旋的頻數(shù)與強(qiáng)度的年際和年代際變化。同時(shí)還揭示了這兩類蒙古氣旋的低頻背景環(huán)流特征。本文主要結(jié)論如下：（1）蒙古氣旋主要生成于貝加爾湖南側(cè)和東側(cè)的山脈背風(fēng)坡，并在蒙古東部地區(qū)以及我國(guó)東北地區(qū)達(dá)到盛期，多數(shù)氣旋消亡于東北亞及其臨海區(qū)域；（2）兩類氣旋的生成個(gè)數(shù)均有顯著的年代際變化。向東路徑氣旋在1950年代的個(gè)數(shù)偏少，1970年代至1990年代的個(gè)數(shù)整體偏多，之后有所減少，但進(jìn)入21世紀(jì)后氣旋有個(gè)數(shù)呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)。東南路徑氣旋在1970年代以前一直處于偏少階段，1970年代至1980年代中期處于偏多階段，2005年以后東南路徑氣旋個(gè)數(shù)有減少的趨勢(shì)；（3）向東路徑蒙古氣旋的背景低頻環(huán)流由斯堪的納維亞半島正異常中心、貝加爾湖及西側(cè)的負(fù)異常中心以及環(huán)日本海地區(qū)的正異常中心所組成的正位相斯堪的納維亞環(huán)流型為主要特征。東南路徑蒙古氣旋則以俄羅斯西部的負(fù)異常中心、拉普捷夫海附近延伸到我國(guó)西北地區(qū)的正高度異常區(qū)以及東北低渦環(huán)流為主要特征。

蒙古氣旋 蒙古氣旋活動(dòng)頻數(shù) 蒙古氣旋路徑 環(huán)流背景

1 引言

氣旋（反氣旋）是對(duì)流層低層中心氣壓低（高）于四周的天氣尺度渦旋。在北半球，氣旋（反氣旋）中的空氣作逆（順）時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球則相反（朱乾根等，2007）。氣旋的產(chǎn)生和發(fā)展受到高空環(huán)流的影響，能造成明顯或激烈的天氣現(xiàn)象。影響我國(guó)的氣旋可分為南方氣旋與北方氣旋，其中，蒙古氣旋可以作為北方氣旋的典型（朱乾根等，2007），一年四季均可出現(xiàn)，但以春秋季為最多。研究表明，一般氣旋所具有的天氣現(xiàn)象都可以在蒙古氣旋中出現(xiàn)，其中比較突出的是大風(fēng)，其帶來(lái)的降溫、風(fēng)沙、吹雪、霜凍等天氣現(xiàn)象都對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)和生態(tài)等造成顯著的影響（Qian et al.，2002；姚素香等，2003；張高英等，2004；趙琳娜等，2004，2007；孫建華等，2004）。

關(guān)于蒙古氣旋的移動(dòng)路徑，我國(guó)學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。吳伯雄和劉長(zhǎng)盛（1958）利用1951～1955年?yáng)|亞地面天氣圖對(duì)東亞氣旋活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了研究。他們揭示了東亞北方氣旋的源地集中于45°～55°N之間的事實(shí)，并定義了北方氣旋的兩種路徑，其中一類氣旋產(chǎn)生于蒙古國(guó)以及我國(guó)內(nèi)蒙和東北地區(qū)，向東北方向移動(dòng)，穿過(guò)內(nèi)蒙及黑龍江省北部，大多于庫(kù)頁(yè)島消亡；另一類產(chǎn)生于內(nèi)蒙以及東北南部，路徑偏南約5個(gè)緯度，到東經(jīng)130°E左右即與前者取同一路徑東行。王榮華（1963）利用中央氣象臺(tái)1951～1960年逐日地面天氣圖得出，產(chǎn)生于貝加爾湖南部的氣旋自生成以后主要向東南移動(dòng)進(jìn)入我國(guó)，之后經(jīng)過(guò)東北地區(qū)移入海上或遠(yuǎn)東地區(qū)。沈建國(guó)和王嫻（1991）將生成于（43°～50°N，90°～120°E）范圍內(nèi)的氣旋定義為蒙古氣旋，并將其移動(dòng)路徑分為偏東路徑、東北路徑和東南路徑。偏東路徑基本與45°N緯圈平行，從源地進(jìn)入日本海和北太平洋。東北路徑自源地經(jīng)過(guò)我國(guó)大興安嶺以北進(jìn)入西伯利亞或鄂霍次克海。東南路徑最少，經(jīng)內(nèi)蒙古進(jìn)入華北或者遼寧和吉林入海。林明智和楊克明（1992）的研究也指出，蒙古氣旋自生成后大部分向東移動(dòng)，移至東北平原后一部分向東北移動(dòng)進(jìn)入遠(yuǎn)東地區(qū)，一部分向東南移動(dòng)進(jìn)入渤海、黃海北部。姚素香等（2003）提出，我國(guó)東北到俄羅斯遠(yuǎn)東和我國(guó)長(zhǎng)江中下游到日本一帶，均為明顯的氣旋活動(dòng)集中路徑。朱乾根等人（2007）歸納出，東亞全年平均的氣旋移動(dòng)路徑有三條：一是日本以東或東南洋面上，其次是我國(guó)東北地區(qū)，第三個(gè)是朝鮮、日本北部地帶。張穎嫻（2012）用聚類分析的方法得出影響我國(guó)的氣旋路徑主要是始于蒙古地區(qū)南部以及貝加爾湖東部地區(qū)，前者產(chǎn)生以后主要向東南方向移動(dòng)，經(jīng)過(guò)內(nèi)蒙華北影響我國(guó)，后者則向東北方向移動(dòng)，到達(dá)內(nèi)蒙古東北部和東北地區(qū)。符嬌蘭等（2013）也發(fā)現(xiàn)冬季影響我國(guó)北方地區(qū)的氣旋主要有3條路徑，即東北路徑，東南路徑與偏東路徑，其中尤以偏東路徑氣旋個(gè)數(shù)最多。東北路徑氣旋自生成以后主要向遠(yuǎn)東地區(qū)移動(dòng)。偏東路徑氣旋主要經(jīng)過(guò)我國(guó)東北地區(qū)從而影響我國(guó)，而東南路徑氣旋則主要經(jīng)內(nèi)蒙古中西部進(jìn)而影響我國(guó)華北地區(qū)。Chen et al.（2014）也發(fā)現(xiàn)冬季蒙古氣旋也存在向東移動(dòng)和東南方向移動(dòng)的兩條路徑。其中向東移動(dòng)的氣旋主要消亡于庫(kù)頁(yè)島以西，我國(guó)東北地區(qū)北部到外興安嶺和錫霍特山圍成的區(qū)域，東南移動(dòng)的氣旋則由內(nèi)蒙進(jìn)入我國(guó)，消亡于我國(guó)東北南部。

上述研究表明，盡管蒙古氣旋生成以后具有多條移動(dòng)路徑，但影響我國(guó)的蒙古氣旋路徑主要為兩條，即向東路徑和東南路徑。向東路徑氣旋會(huì)對(duì)我國(guó)東北地區(qū)的天氣造成明顯的影響，而東南路徑氣旋則主要對(duì)我國(guó)華北地區(qū)的天氣造成明顯的影響。

許多研究表明，影響我國(guó)的北方氣旋也具有年代際變化。例如，王艷玲和郭品文（2005）指出，北方春季氣旋頻數(shù)在1980～1990年代減少，導(dǎo)致了我國(guó)北方沙塵暴天氣的減少。王新敏（2007）利用一個(gè)海平面氣壓客觀跟蹤算法，對(duì)蒙古氣旋活動(dòng)的季節(jié)變化、年際變化和年代際變化進(jìn)行了研究。她指出，春季蒙古氣旋在20世紀(jì)1980年代中期蒙古氣旋活動(dòng)最強(qiáng)，1980年代末開(kāi)始到1990年代蒙古氣旋頻數(shù)明顯減少。她同時(shí)也指出春季蒙古氣旋與中國(guó)北方沙塵暴之間存在的密切關(guān)系。

春季是蒙古氣旋活動(dòng)的高峰期，此前學(xué)者的研究也表明，蒙古氣旋在其移動(dòng)過(guò)程中會(huì)對(duì)我國(guó)的天氣氣候造成明顯的影響。然而，迄今為止還沒(méi)有工作探討蒙古氣旋的路徑與其背景環(huán)流的關(guān)系。鑒于春季是蒙古氣旋活動(dòng)對(duì)我國(guó)北方地區(qū)的天氣（特別是沙塵或沙塵暴天氣）的重要影響，本文利用更長(zhǎng)時(shí)間的資料以及一個(gè)追蹤氣旋的客觀方法，重新統(tǒng)計(jì)蒙古氣旋的源地、移動(dòng)路徑以及消亡地。同時(shí),針對(duì)影響我國(guó)北方地區(qū)的蒙古氣旋，根據(jù)其移動(dòng)路徑進(jìn)行分類，并研究其年際和年代際變化特征。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究不同路徑蒙古氣旋的低頻背景環(huán)流特征。

2 數(shù)據(jù)和方法

本文中采用NCEP/NCAR全球逐日資料，時(shí)間長(zhǎng)度為1948年1月至2013年12月，時(shí)間分辨率為一天四次，水平分辨率為2.5°×2.5°，垂直方向從1000 hPa到10 hPa，共17層。氣象要素包括風(fēng)、位勢(shì)高度以及溫度。

目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)研究采用海平面氣壓的低氣壓中心來(lái)識(shí)別和追蹤氣旋活動(dòng)（姚素香等，2003；王新敏，2007；張穎嫻，2012；符嬌蘭等，2013）。例如，符嬌蘭等（2013）利用海平面氣壓識(shí)別冬季影響我國(guó)北方地區(qū)的氣旋。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是天氣學(xué)意義明顯，能夠通過(guò)地面低氣壓中心與周圍格點(diǎn)范圍內(nèi)的氣壓梯度力閾值，確定是否存在氣旋中心。然而，在氣旋生成早期，這一方法在天氣圖上難以識(shí)別閉合中心，其主要原因是海平面氣壓容易受到地形及大尺度背景環(huán)流切變渦度的影響（Hodges，1994）。另一種氣旋追蹤方法則利用850 hPa渦度（天氣尺度）來(lái)是實(shí)現(xiàn)（Hodges，1994）。由于該方法去除了行星尺度流場(chǎng)的影響，其識(shí)別氣旋過(guò)程受背景環(huán)流的影響較小，因此在氣旋的雛形階段就能夠捕捉氣旋性渦度。對(duì)于利用850 hPa渦度追蹤氣旋這一方法，符嬌蘭等（2013）指出該方法在利用風(fēng)場(chǎng)（通過(guò)插值）計(jì)算渦度時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤差。我們推測(cè)，這可能是沒(méi)有去除行星尺度環(huán)流切變渦度的緣故。因此，本文采用了Hodges（1994）基于850 hPa相對(duì)渦度局地極大值的氣旋追蹤方法，具體步驟如下：（1）為了使我們追蹤的850 hPa相對(duì)渦度最大值（氣旋）不受到大尺度行星波的干擾，濾去了大尺度的背景波動(dòng)（濾掉波數(shù)小于5的波動(dòng)）；（2）判斷850 hPa相對(duì)渦度場(chǎng)中氣旋的特征：局地最大值大于10?5s?1的格點(diǎn)初步判定為潛在的氣旋中心，運(yùn)用曲線插值的方法將格點(diǎn)的值插到球面上，使用Goldfarb（1969）介紹的方法找到真實(shí)的局地最大值中心所在的位置；（3）之后，運(yùn)用“氣旋的移動(dòng)速度和方向必須是連續(xù)的”這兩個(gè)約束條件（Hodges，1994，1995）來(lái)考察相鄰時(shí)間步長(zhǎng)的局地極大值是否屬于同一個(gè)氣旋；（4）最后，生命期至少為48小時(shí)且移動(dòng)路徑超過(guò)1000 km的氣旋被認(rèn)為是真實(shí)的氣旋。更詳細(xì)的說(shuō)明可參考Hodges（1994，1995，1996）。

為了檢驗(yàn)氣旋渦度追蹤方法的效果，我們基于國(guó)家氣象局信息中心提供的1980～1982年春季的歷史天氣圖，普查了蒙古氣旋的個(gè)數(shù)，并與我們追蹤到的蒙古氣旋個(gè)數(shù)進(jìn)行了對(duì)比?；跉v史天氣圖的人工辨認(rèn)主要是通過(guò)逐日普查地面氣壓場(chǎng)來(lái)完成。通過(guò)人工辨認(rèn)的生命期大于2天以及移動(dòng)路徑超過(guò)1000 km的蒙古氣旋一共58個(gè)。與此相比，以本文850 hPa渦度追蹤方法辨認(rèn)的蒙古氣旋個(gè)數(shù)總為56個(gè)，比人工辨認(rèn)的多了7個(gè)（12.5%），遺漏了9個(gè)（15%）。這說(shuō)明該方法可以用于蒙古氣旋的識(shí)別和追蹤。

本文利用Takaya and Nakamura（1997, 2001）三維波作用通量（簡(jiǎn)稱TN通量）來(lái)描述準(zhǔn)定常Rossby波能量頻散的特征。在Wentzel–Kramers– Brillouin（WKB）近似假定下，該通量與波位相無(wú)關(guān)，且其方向與定常Rossby波局地群速度方向一致。在對(duì)數(shù)氣壓坐標(biāo)中，波作用通量（）的公式為

3 春季蒙古氣旋的統(tǒng)計(jì)特征

3.1 春季蒙古氣旋的源地、盛期位置以及消亡地

前人研究表明，貝加爾湖以東以南地區(qū)，包括我國(guó)東北地區(qū)是春季氣旋的重要源地（Chen et al.,1991；Qian et al., 2002；張穎嫻，2012），這是由于薩彥嶺，杭蓋山、雅布諾夫山以及大興安嶺等背風(fēng)坡地區(qū)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)力作用有利于渦度的增強(qiáng)所導(dǎo)致（吳伯雄和劉長(zhǎng)盛，1948；沈建國(guó)和王嫻，1991；Chen et al.，1991）。這類氣旋經(jīng)常移入我國(guó)東北以及華北地區(qū)，對(duì)所經(jīng)過(guò)地區(qū)的天氣產(chǎn)生明顯影響。

本文中，我們將生成于蒙古國(guó)附近的氣旋定義為蒙古氣旋，其具體范圍由圖1a中的方框所示，大致在區(qū)域?yàn)椋?2.5°～55°N，85°～120°E）包含了蒙古國(guó)、貝加爾湖地區(qū)以及我國(guó)內(nèi)蒙古大部地區(qū)，但沒(méi)有包括塔里木盆地的東段（42.5°～45°N，85°～95°E）。蒙古氣旋生成以后絕大部分向東移動(dòng)，其中一部分消亡在庫(kù)頁(yè)島以西以及我國(guó)東北區(qū)域，也有一部分消亡在北太平洋地區(qū)，一些氣旋移動(dòng)到了北美地區(qū)，有的甚至進(jìn)入北極地區(qū)。Sorteberg and Kvingedal（2006）認(rèn)為冬季自歐亞大陸移入極地的氣旋會(huì)對(duì)極區(qū)海冰分布造成顯著的影響。

圖1 1948～2013年春季蒙古氣旋（a）源地和消亡地的分布以及（b）盛期位置分布。（a）中藍(lán)色和紅色點(diǎn)分別代表氣旋的生成點(diǎn)和消亡點(diǎn)，（b）中紅色點(diǎn)代表氣旋盛期所處位置。圖中方框表示（42.5°～55°N，85°～120°E）區(qū)域

我們將蒙古氣旋生命期相對(duì)渦度最大值所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻定義為蒙古氣旋的盛期。從蒙古氣旋的盛期位置（圖1b）分布可以看出，我國(guó)東北區(qū)域經(jīng)常是蒙古氣旋加強(qiáng)的區(qū)域，這可能是由于蒙古氣旋越過(guò)大興安嶺下坡作用下會(huì)得到一定程度的加強(qiáng)造成，也可能是由于春季東北冷渦的作用（謝作威和布和朝魯，2012）。還有一部分氣旋移入大洋并且達(dá)到最強(qiáng)，這也是北太平洋風(fēng)暴軸的反映（Hoskins and Hodges，2002），這些氣旋恰好處于高空西風(fēng)急流出口區(qū)的左側(cè)（沈建國(guó)和王嫻，1991），對(duì)應(yīng)正渦度平流中心，造成海上氣旋渦度的加強(qiáng)。

3.2 蒙古氣旋的兩類移動(dòng)路徑

從整個(gè)蒙古氣旋的路徑分布（圖2a）來(lái)看，氣旋產(chǎn)生以后大多在高空氣流的引導(dǎo)下向東移動(dòng)，也有極個(gè)別氣旋向西移動(dòng)，大多氣旋在東經(jīng)135°E以西沿著北緯42.5°N～55°N范圍內(nèi)東移，部分氣旋產(chǎn)生以后向東北方向移動(dòng)，消亡于西伯利亞，甚至極地地區(qū)，還有部分氣旋先向東南方向移動(dòng)，之后受到東亞大槽前部西南氣流的影響，向東北方向移動(dòng)，消亡于海上。

圖2 1948～2013年春季蒙古氣旋的路徑：（a）整個(gè)路徑；（b）向東路徑；（c）東南路徑。綠色實(shí)線代表氣旋路徑，藍(lán)色和紅色點(diǎn)分別為氣旋生成點(diǎn)和消亡點(diǎn)。圖中方框表示（42.5°～55°N，85°～120°E）區(qū)域

基于蒙古氣旋生成以后對(duì)我國(guó)不同地區(qū)造成的天氣影響以及其移動(dòng)的不同路徑，本文定義了蒙古氣旋的兩條路徑，分別為向東路徑和東南路徑。因氣旋在生成以后向東移動(dòng)過(guò)程中，最終大多數(shù)都會(huì)受到東亞大槽前部西南氣流的影響，向東北移動(dòng)，故定義氣旋移動(dòng)路徑過(guò)程中，還考慮了不同經(jīng)度范圍內(nèi)的特征。具體來(lái)說(shuō)，向東路徑氣旋指的是自生成之后在東經(jīng)135°E之西的區(qū)域一直在42.5°～55°N的緯度帶內(nèi)移動(dòng)的氣旋（圖2b），此類氣旋對(duì)中國(guó)東北地區(qū)的天氣有明顯的影響。東南路徑氣旋指的 是自生成以后能夠向南跨過(guò)北緯42.5°N線且到 達(dá)東經(jīng)120°E之前一直在42.5°N以南移動(dòng)的氣旋（圖2c），此類氣旋對(duì)中國(guó)華北地區(qū)的天氣有重要影響。

向東路徑氣旋（圖2b）主要生成于貝加爾湖南部的蒙古國(guó)境內(nèi)以及貝加爾湖東部，大多數(shù)氣旋消亡于北太平洋，我國(guó)黑龍江邊界地區(qū)也是此類氣旋主要消亡地。向東路徑氣旋大多在我國(guó)東北地區(qū)達(dá)到盛期（圖略），也有部分氣旋入海后加強(qiáng)。東南路徑氣旋（圖2c）大多生成于貝加爾湖南部的蒙 古地區(qū)，會(huì)對(duì)我國(guó)華北和東北地區(qū)造成明顯的影響，甚至有時(shí)對(duì)淮河以南地區(qū)也產(chǎn)生影響。與向東路徑氣旋相比，東南路徑氣旋相對(duì)少，其一部分消亡于我國(guó)華北地區(qū)，一部分消亡于日本海區(qū)域，還有一部分東移后受高空槽的影響，消亡于太平洋區(qū)域。我國(guó)華北地區(qū)，特別是河北陜西內(nèi)蒙接壤地區(qū)是東南路徑氣旋生命期最強(qiáng)的匯集地（圖略），也有其部分氣旋在蒙古國(guó)境內(nèi)達(dá)到最強(qiáng)，還有一部分氣旋在海上達(dá)到盛期。

3.3 兩類蒙古氣旋的年際和年代際變化特征

由圖3a可見(jiàn)，1948～2013年66個(gè)春季共產(chǎn)生蒙古氣旋1169個(gè)，平均每年生成17.7個(gè)。1974年個(gè)數(shù)最多，為25個(gè)；1951年為最少年，只生成了9個(gè)氣旋。從9點(diǎn)滑動(dòng)平均曲線可看出，1950年代到1970年代初，蒙古氣旋個(gè)數(shù)偏少，1970年代到1990年代初，蒙古氣旋個(gè)數(shù)偏多，1990年代到2000年左右，蒙古氣旋個(gè)數(shù)偏少，2000年至今蒙古氣旋個(gè)數(shù)又稍微偏多一些。

圖3 1948～2013年的逐年春季（a、b）蒙古氣旋、（c、d）向東路徑氣旋以及（e、f）東南路徑氣旋的個(gè)數(shù)（左列）、平均強(qiáng)度（右列；單位：10?5 s?1）。圖中虛線表示9點(diǎn)滑動(dòng)平均曲線

從趨勢(shì)上看，1960年代中期到1970年代末蒙古氣旋處于增多趨勢(shì)，1980年代初到1990年代末期蒙古氣旋數(shù)量處于下降趨勢(shì)，2000年以后又處于增多趨勢(shì)。這與王新敏（2007）、Qian et al.（2002）以及張穎嫻（2012）得出的我國(guó)北方蒙古地區(qū)氣旋自1970年代中期到1990年代中后期呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)的結(jié)論基本一致。McCabe et al.（2001）得出，北半球11月～3月1959～97年高緯度（60°N到90°N）氣旋有增多的趨勢(shì)，而低緯度（30°N到60°N）地區(qū)的氣旋有減少的趨勢(shì)，并且認(rèn)為是全球變暖導(dǎo)致了北半球風(fēng)暴軸的北移從而造成了高緯度氣旋的增加。張穎嫻（2012）也得出1951～2000年60°N北半球溫帶氣旋整體趨勢(shì)生成數(shù)目線性增加，而60°N以南線性減少，進(jìn)一步印證了北半球風(fēng)暴軸路徑整體向極地偏移的趨勢(shì)。因此，蒙古氣旋的年代際變化可能受到全球變暖以及與此對(duì)應(yīng)的風(fēng)暴路徑偏移的影響，有待進(jìn)一步研究。

向東路徑氣旋（圖3c）在整個(gè) 66年總共生成695個(gè)，平均每年生成10.5個(gè)，最多年的個(gè)數(shù)為16個(gè)，最少年只有4個(gè)。向東路徑氣旋在1950年代初期的個(gè)數(shù)偏少，1950年代末至1960年代初個(gè)數(shù)稍微增多，之后略有下降，1970年代至1990年代的個(gè)數(shù)整體偏多，這與整個(gè)蒙古氣旋在這個(gè)時(shí)期偏多一致。1990年代之后又處于偏少階段。2000年以后向東路徑氣旋有個(gè)數(shù)呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)。

東南路徑氣旋（圖3e）個(gè)數(shù)較少，平均每年春季只生成2.8個(gè)。1970年代以前一直處于偏少階 段，1970年代至1980年代中期處于偏多階段，1980年代中期至1990年代中期又處于偏少階段，之后又處于偏多階段，2005年以后東南路徑氣旋個(gè)數(shù)有減少的趨勢(shì)。2000年為東南路徑氣旋個(gè)數(shù)最多年，東部路徑氣旋為9個(gè)。1964、1965、1968年沒(méi)有東南路徑氣旋的產(chǎn)生。

溫帶氣旋的強(qiáng)度有多種指標(biāo)和分析方法。本文將某一春季所生成的所有蒙古氣旋的氣旋中心相對(duì)渦度（850 hPa）的時(shí)間平均值定義為該春季蒙古氣旋的平均強(qiáng)度。整個(gè)蒙古氣旋的平均強(qiáng)度（圖 3b）在1950年代中期至1980年代偏強(qiáng)，1980年代至1990年代中期偏弱，1990年代中期至2005年左右又偏強(qiáng)，之后偏弱，最強(qiáng)年份可達(dá)4.2×10?5s?1，最弱年份為3.2×10?5s?1。

從向東路徑氣旋的平均強(qiáng)度變化圖（圖3d）來(lái)看，向東路徑氣旋的平均強(qiáng)度要大于整個(gè)蒙古氣旋的平均強(qiáng)度，平均強(qiáng)度能達(dá)到3.86×10?5s?1，并且具有明顯的年代際變化，1950年代中期至1990年代中期有明顯的10年左右的震蕩周期，進(jìn)入21世紀(jì)以后東北路徑氣旋整體處于偏強(qiáng)階段。

東南路徑的氣旋平均強(qiáng)度（圖3f）大約為3.43×10?5s?1，由于1967年只產(chǎn)生一個(gè)東南路徑的氣旋，故平均強(qiáng)度很大。東南路徑氣旋平均強(qiáng)度也具有明顯的年代際變化，1950年代初至1960年代初偏強(qiáng)，1960年代至1970年代偏弱，1970年代至1980年代初又偏強(qiáng)，其強(qiáng)度變化在1980年代之前有明顯的10年左右的震蕩周期，1980年代至1990年代中期整體強(qiáng)度又處于偏弱階段，1990年代中期至2005年左右又偏強(qiáng)，之后又處于偏弱的階段。

4 兩類蒙古氣旋的低頻環(huán)流特征

表1給出了與不同維持時(shí)間所對(duì)應(yīng)的兩類氣旋的個(gè)數(shù)。對(duì)這兩類氣旋而言，生命期為2～5天的個(gè)數(shù)最多，而大于9天的個(gè)數(shù)較少?？紤]到氣旋對(duì)天氣影響的持續(xù)時(shí)間，我們選取了維持3～8天的氣旋做合成分析，分析這兩種氣旋的不同背景環(huán)流特征。

表1 不同維持時(shí)間的兩種路徑氣旋個(gè)數(shù)

圖4所示為兩類蒙古氣旋的生成前三天和生 成后四天的500 hPa平均環(huán)流異常場(chǎng)。由圖4可 見(jiàn)，向東路徑氣旋與東南路徑的氣旋的背景低頻環(huán)流顯著不同。向東路徑氣旋的合成環(huán)流異常場(chǎng)（圖4a）顯示，在斯堪的納維亞半島至俄羅斯西部以及里海存在南北向伸展的正高度異常區(qū)，而一個(gè)明顯的負(fù)高度異常帶由貝加爾湖北部一直延伸到阿留申群島附近，同時(shí)我國(guó)華北、東北以及日本則為顯著的正高度異常區(qū)。由于氣旋的移動(dòng)肯定會(huì)受到500 hPa環(huán)流的影響，東亞地區(qū)的這種緯向性環(huán)流形勢(shì)會(huì)使蒙古氣旋向東移動(dòng)。

圖4 （a）向東路徑氣旋和（b）東南路徑氣旋的生成前三天和生成后四天的500 hPa平均環(huán)流異常場(chǎng)。等值線間隔為5 gpm，圖中方框A、B、C、D、E、F和G分別表示（50°～70°N，75°～165°E）、（30°～45°N，110°～145°E）、（52.5°～70°N，25°～50°E）、（25°～50°N，112°～140°E）、（27°～50°N，60°～95°E）、（55°～72°N，25°～60°E）和（25°～50°N，120°～180°E）的區(qū)域。深（淺）陰影表示通過(guò)95%（90%）信度的區(qū)域

與東南路徑氣旋對(duì)應(yīng)（圖4b），我國(guó)西北和西南地區(qū)受一個(gè)寬廣的高壓脊的控制，其正高度異常中心位于新疆，我國(guó)東北和華北以及蒙古東部地區(qū)受較強(qiáng)的高空槽的控制。東亞地區(qū)的這種經(jīng)向性環(huán)流形勢(shì)會(huì)使蒙古氣旋向東南方向移動(dòng)。此外，俄羅斯西部和拉普捷夫海及以北地區(qū)分別有負(fù)高度異常中心和正高度異常中心，它們可能對(duì)東亞地區(qū)的環(huán)流形勢(shì)產(chǎn)生影響。

下面分別探討與這兩類蒙古氣旋對(duì)應(yīng)的背景低頻環(huán)流型的演變過(guò)程。對(duì)某一類氣旋而言，如果考慮其全部個(gè)例，個(gè)例間的個(gè)體差異將會(huì)削弱其背 景低頻環(huán)流的顯著特征及其季節(jié)內(nèi)演變特征。因此，這里主要考察其典型意義的個(gè)例，加以合成分析。為此，根據(jù)圖4a和b中的關(guān)鍵區(qū)（A到G）環(huán)流特征，分別定義了向東路徑氣旋的環(huán)流指數(shù)（E）和東南路徑的環(huán)流指數(shù)（SE），具體公式如下：

其中，Z到Z分別為圖4a和b中的關(guān)鍵區(qū)A到G的區(qū)域平均500 hPa高度距平。上述定義表明，氣旋強(qiáng)度越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)的指數(shù)也越大。我們依據(jù)E和SE的大小，各挑選30個(gè)強(qiáng)氣旋個(gè)例，加以合成，以便討論這兩類氣旋的背景低頻環(huán)流特征。

圖5給出了向東路徑氣旋的合成500 hPa高度異常場(chǎng)及其逐日演變過(guò)程。眾所周知，多個(gè)氣旋個(gè)例的合成過(guò)程基本上就是一個(gè)濾波過(guò)程，實(shí)則濾掉了天氣尺度波，因此合成結(jié)果主要是低頻環(huán)流信息。為了方便起見(jiàn)，將氣旋生成的那天記為第0天，其之前（后）的一天記為第－1（1）天，以此類推。在第－9至－7天（圖5a和b），北歐至俄羅斯西部形成明顯的正高度異常中心，并逐漸加強(qiáng)，與之對(duì)應(yīng)，貝加爾湖西側(cè)的弱負(fù)高度異常中心隨之發(fā)展，并且在－7至－5天北大西洋地區(qū)出現(xiàn)了明顯的負(fù)異常中心，到了第－5天（圖5c），除了大西洋到地中海地區(qū)的負(fù)異常中心，北歐至東亞地區(qū)形成了一個(gè)具有3個(gè)異常中心的Rossby波列。自第－3天至第1天（圖5d–f），這一波列特征進(jìn)一步加強(qiáng)，其環(huán)流形勢(shì)與圖5a的情形基本一致。從第3天開(kāi)始，這一Rossby波列的3個(gè)異常中心的強(qiáng)度依次減弱和消失（圖5g–i），此時(shí)其對(duì)應(yīng)的蒙古氣旋已移出了東亞地區(qū)（圖略）。

圖5 向東路徑氣旋的合成500 hPa高度異常場(chǎng)。等值線間隔為20 gpm，（a）到（i）表示第－9天至第7天的情況，深（淺）陰影表示通過(guò)99%（95%）的信度區(qū)域

為了說(shuō)明上述背景環(huán)流的波列特征，圖6給出了合成的向東路徑氣旋的500 hPa位勢(shì)高度異常場(chǎng)及其對(duì)應(yīng)的Rossby波能量頻散特征。如方法中所述，與圖5不同的是，該圖中的異常場(chǎng)是指8天以上低通濾波場(chǎng)相對(duì)于春季氣候平均場(chǎng)的距平。在第－5天，有顯著的Rossby波能量自北大西洋地區(qū)經(jīng)斯堪的納維亞半島向貝加爾湖地區(qū)頻散，這有利于這三個(gè)地區(qū)的異常中心的加強(qiáng)和維持。從第－3至－1天，Rossby波能量向下游頻散加強(qiáng)，貝加爾湖西側(cè)的負(fù)高度異常進(jìn)一步加強(qiáng)，下游的日本地區(qū)有正高度異常形成和加強(qiáng)。從第1至5天，Rossby波能量頻散特征逐漸減弱和消失。

圖6 向東路徑氣旋的500 hPa位勢(shì)高度異常合成場(chǎng)（單位：gpm，等值線）及其對(duì)應(yīng)的波作用通量（單位：m2 s?2，箭頭），（a）到（f）分別為第 －5、－3、－1、1、3和5天。等值線間隔為20 gpm；深（淺）陰影表示通過(guò)99%（95%）的信度區(qū)域

由圖5和圖6可見(jiàn)，向東路徑蒙古氣旋的背景低頻環(huán)流型為正位相的斯堪的納維亞環(huán)流型（Barnston and Livezey, 1987; Bueh and Nakamura, 2007），它主要由斯堪的納維亞半島地區(qū)的正異常中心、貝加爾湖—巴爾喀什湖西北側(cè)的負(fù)異常中心以及環(huán)日本海地區(qū)正異常中心組成。該環(huán)流型形成初期，南歐至北非的負(fù)異常中心也比較明顯。這一環(huán)流型在東亞地區(qū)的兩個(gè)異常中心共同構(gòu)成了一個(gè)“西北低—東南高”的環(huán)流形勢(shì)，與之對(duì)應(yīng)的高空氣流具有準(zhǔn)緯向性，它使蒙古氣旋在向東或東北方向移動(dòng)。

圖7所示為東南路徑氣旋的合成500 hPa高度異常場(chǎng)及其逐日演變過(guò)程。由500 hPa高度場(chǎng)分布可看出，與這類氣旋對(duì)應(yīng)，其背景環(huán)流的前兆信號(hào)最早出現(xiàn)在極區(qū)和次極區(qū)。從第－9天至第－5天（圖7a–c），極渦在東西伯利亞海、楚科奇海以及波弗特海一側(cè)顯著減弱，并伸向斯堪的納維亞半島至俄羅斯西部一側(cè)。與之對(duì)應(yīng)，在斯堪的納維亞半島至俄羅斯西部的地區(qū)形成一個(gè)負(fù)高度異常中心，并逐漸加強(qiáng)。與Rossby波能量頻散過(guò)程一致，上述負(fù)高度異常中心的東南側(cè)，即巴爾喀什湖和貝加爾湖之間形成了一個(gè)正高度異常中心，它也逐漸加強(qiáng)。到了第－3天（圖7d），俄羅斯西部的負(fù)高度異常中心達(dá)到其最強(qiáng)盛的時(shí)期。此時(shí)，極區(qū)的正高度異常中心加強(qiáng)和南伸，并與巴爾喀什湖一帶的正高度距平區(qū)連成一片。自第－1天至第1天（圖7e和f），環(huán)流形勢(shì)基本維持，但在我國(guó)東北至日本形成了一個(gè)負(fù)高度異常中心，并逐漸加強(qiáng)。這與Rossby波的能量頻散特征一致。東亞上空的這種“西高東低”環(huán)流形勢(shì)對(duì)應(yīng)著對(duì)流層中層的偏北引導(dǎo)氣流，促使蒙古氣旋向東南方向移動(dòng)。

圖7 同圖5，但為東南路徑氣旋

自東南路徑氣旋生成后的第3天開(kāi)始（圖7g–i），俄羅斯西部的異常中心明顯減弱并消失。在拉普捷夫海一帶和我國(guó)東北地區(qū)的兩個(gè)異常中心盡管有所減弱，但仍穩(wěn)定存在。在這一時(shí)段，由于東北氣旋式低頻環(huán)流的存在，大多數(shù)生命期大于4天的氣旋跨過(guò)120°E后向東或東北方向移動(dòng)（見(jiàn)圖2c）。

從圖8可以看出，在第－5天，源自斯堪的納維亞半島/俄羅斯西部負(fù)高度異常中心的Rossby波能量向下游的巴爾喀什湖/貝加爾湖地區(qū)頻散。從第－3至－1天，自斯堪的納維亞半島的負(fù)高度異常經(jīng)巴爾喀什湖至中國(guó)東北地區(qū)的能量頻散進(jìn)一步加強(qiáng)，這有利巴爾喀什湖至貝加爾湖之間的正高度異常和中國(guó)東北地區(qū)的負(fù)高度異常的加強(qiáng)和維持。從第1天至第5天，上述的Rossby波能量的頻散特征逐漸減弱和消失，歐亞大陸的三個(gè)異常中心也隨之減弱。同時(shí)中國(guó)東北地區(qū)的正高度異常向下游的能量頻散而進(jìn)一步減弱。

圖8 同圖6，但為東南路徑氣旋

綜上，俄羅斯西部的負(fù)距平中心、自拉普捷夫海附近延伸到我國(guó)西北地區(qū)的正高度異常帶以及東北低渦環(huán)流共同組成的異常環(huán)流是東南路徑蒙古氣旋的背景低頻環(huán)流。極渦在東西伯利亞海、楚科奇海以及波弗特海一側(cè)顯著減弱并伸向斯堪的納維亞半島至俄羅斯西部是該背景低頻環(huán)流最早的前兆信號(hào)。

5 結(jié)論和討論

本文利用1948～2013年NCEP/NCAR逐日資料基于一個(gè)追蹤氣旋的客觀方法（Hodges，1994，1995，1996），統(tǒng)計(jì)了春季蒙古氣旋的生成地、路以及消亡地分布特征。根據(jù)春季蒙古氣旋的路徑分布，將其路徑分類為向東路徑和東南路徑，并對(duì)這兩類蒙古氣旋的個(gè)數(shù)以及強(qiáng)度的年際和年代際變化進(jìn)行了分析。本文還揭示了這兩類路徑氣旋的背景低頻環(huán)流特征。主要結(jié)論如下：

（1）蒙古氣旋主要產(chǎn)生于貝加爾湖以南蒙古地區(qū)以及貝加爾湖以東山脈背風(fēng)坡地區(qū)，并且多數(shù)蒙古氣旋在東北地區(qū)達(dá)到最強(qiáng)，還有一部分氣旋移入大洋并且達(dá)到最強(qiáng)，大多數(shù)氣旋消亡于我國(guó)東北地區(qū)及海上。

（2）根據(jù)蒙古氣旋的不同移動(dòng)路徑，影響我國(guó)北方地區(qū)的蒙古氣旋主要有兩條路徑，分別為向東路徑和東南路徑。對(duì)于整個(gè)蒙古氣旋整體而言，其活動(dòng)具有明顯的年代際變化特征。1950年代到1970年代初，蒙古氣旋個(gè)數(shù)偏少，1970年代到1990年代初，蒙古氣旋個(gè)數(shù)偏多，1990年代到2000年左右，蒙古氣旋個(gè)數(shù)又偏少，2000年至今蒙古氣旋個(gè)數(shù)又稍微偏多?？傮w來(lái)說(shuō)，1960年代中期到1970年代末蒙古氣旋處于增多趨勢(shì)，1980年代初到1990年代末期蒙古氣旋數(shù)量處于下降趨勢(shì)，2000年以后又處于增多趨勢(shì)。兩類氣旋的生成個(gè)數(shù)也具有顯著的年代際變化。向東路徑氣旋在1950年代的個(gè)數(shù)偏少，1970年代至1990年代的個(gè)數(shù)整體偏多， 之后有所減少，但進(jìn)入21世紀(jì)后氣旋有個(gè)數(shù)呈現(xiàn)增多的趨勢(shì)。東南路徑氣旋在1970年代以前一直處于偏少階段，1970年代至1980年代中期處于偏多階段，2005年以后東南路徑氣旋個(gè)數(shù)有減少的趨勢(shì)。

（3）向東路徑氣旋與東南路徑蒙古氣旋對(duì)應(yīng)著不同的500 hPa環(huán)流場(chǎng)，向東路徑氣旋負(fù)異常中心位于貝加爾湖偏西北側(cè)，巴爾喀什湖以南以及日本地區(qū)為正異常中心。向東路徑蒙古氣旋的背景低頻環(huán)流型為正位相的斯堪的納維亞環(huán)流型（Barnston and Livezey, 1987; Bueh and Nakamura, 2007）。東南路徑氣旋負(fù)距平區(qū)位于貝加爾湖東南側(cè)，上游巴爾喀什湖以北以及拉普捷夫海有正距平中心出現(xiàn)，斯堪的納維亞半島為高度場(chǎng)負(fù)距平中心。俄羅斯西部的負(fù)距平中心、自拉普捷夫海附近延伸到我國(guó)西北地區(qū)的正高度異常帶以及東北低渦環(huán)流共同組成的異常環(huán)流是東南路徑蒙古氣旋的背景低頻環(huán)流。極渦在東西伯利亞海、楚科奇海以及波弗特海一側(cè)顯著減弱并伸向斯堪的納維亞半島至俄羅斯西部是該背景低頻環(huán)流最早的前兆信號(hào)。

本文更注重對(duì)蒙古氣旋生成地，消亡地以及路徑分布進(jìn)行具體的分析，并沒(méi)有對(duì)蒙古氣旋盛期時(shí)的位置及其強(qiáng)度進(jìn)行深入的探討，例如蒙古氣旋大多在東北地區(qū)達(dá)到盛期的原因以及其與東北冷渦的關(guān)系，還有蒙古氣旋在東北地區(qū)達(dá)到盛期后對(duì)當(dāng)?shù)卦斐傻奶鞖庥绊懖](méi)有進(jìn)行具體深入的討論，有待之后進(jìn)行研究。

本文主要針對(duì)蒙古氣旋的不同路徑，揭示了其對(duì)應(yīng)的背景低頻環(huán)流特征，而對(duì)氣旋的生成、發(fā)展以及衰亡的天氣動(dòng)力學(xué)過(guò)程則沒(méi)有涉及。自葉篤正和李麥村（1965）討論大氣地轉(zhuǎn)適應(yīng)過(guò)程以來(lái)，引起國(guó)內(nèi)學(xué)者的廣泛關(guān)注。對(duì)氣旋而言，其水平尺度小于Rossby波變形半徑，氣壓場(chǎng)會(huì)向流場(chǎng)適應(yīng)（陳秋士，1987）。對(duì)于氣旋的發(fā)展和移動(dòng)來(lái)說(shuō)，對(duì)流層低層大氣的斜壓性以及斜壓能量轉(zhuǎn)換是最重要的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。此外，斜壓波的能量頻散過(guò)程也對(duì)氣旋的發(fā)展和移動(dòng)產(chǎn)生非常重要的作用（Chang and Orlanski, 1993）。本文中并沒(méi)有討論這些天氣動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，因此有必要在將來(lái)的工作中通過(guò)典型個(gè)例及數(shù)值模擬等方法進(jìn)一步探討這些問(wèn)題，以提高對(duì)氣旋發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識(shí)。

從外強(qiáng)迫場(chǎng)來(lái)看，楊建玲等（2003）提出前秋北極海冰面積與寧夏春季沙塵暴頻數(shù)的負(fù)相關(guān)性，王艷玲（2005）也提出北大西洋的墨西哥灣流區(qū)是對(duì)春季北方氣旋活動(dòng)頻數(shù)持續(xù)作用的關(guān)鍵海區(qū)。邵太華（2011）也提出冬季北大西洋濤動(dòng)會(huì)對(duì)中國(guó)春季氣候造成明顯的影響，因此未來(lái)對(duì)春季蒙古氣旋與NAO、AO的關(guān)系，春季蒙古氣旋與海溫、海冰的關(guān)系亦值得進(jìn)一步研究。

（References）

Barnston A G, Livezey R E. 1987. Classification, seasonality and persistence of low-frequency atmospheric circulation patterns [J]. Mon. Wea. Rev., 115: 1083–1126, doi:10.1175/1520-0493(1987)115<1083: CSAPOL>2.0. CO;2.

Bueh C, Nakamura H. 2007. Scandinavian pattern and its climatic impact [J]. Quart. J. Roy. Meteor. Soc., 133: 2117–2131, doi:10.1002/qj.173.

Chang E K M, Orlanski I. 1993. On the dynamics of a storm track [J]. J. Atmos. Sci., 50: 999–1015, doi:10.1175/1520-0469(1993)050<0999: OTDOAS>2.0.CO;2.

Chen L, Tan B K, Kvamst? N G, Jet al. 2014. Wintertime cyclone/ anticyclone activity over China and its relation to upper tropospheric jets [J]. Tellus A, 66: 21889, doi:10.3402/tellusa.v66.21889.

陳秋士. 1987. 天氣和次天氣尺度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué) [M]. 北京: 科學(xué)出版社, 166pp. Chen Qiushi. 1987. Dynamics of Synoptic and Sub-synoptic Scale Systems (in Chinese)[M]. Beijing: Science Press, 166pp.

Chen S J, Kuo Y H, Zhang P Z, et al. 1991. Synoptic climatology of cyclogenesis over East Asia, 1958–1987 [J]. Mon. Wea. Rev., 119 (6): 1407–1418, doi:10.1175/1520-0493(1991)119<1407:SCOCOE>2.0.CO;2.

Duchon C E. 1979: Lanczos filtering in one and two dimensions [J]. J. Appl. Meteor., 18: 1016–1022, doi:10.1175/1520-0450(1979)018<1016: LFIOAT> 2.0.CO;2.

符嬌蘭, 董林, 康志明. 2013. 影響我國(guó)北方冬半年氣旋的氣候特征及年際變率 [J]. 大氣科學(xué), 37 (3): 679–690. Fu Jiaolan, Dong Lin, Kang Zhiming. 2013. Climatology and interannual variability of extratropical cyclones in the winter half-year in northern China [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 37 (3): 679–690, doi:10.3878/j.issn. 1006-9895.2012.12055.

Goldfarb D. 1969. Extension of davidon’s variable metric method to maximization under linear inequality and equality constraints [J]. SIAM J. Appl. Math., 17 (4): 739–764.

Hodges K I. 1994. A general method for tracking analysis and its application to meteorological data [J]. Mon. Wea. Rev., 122 (11): 2573–2586, doi:10.1175/1520-0493(1994)122<2573:AGMFTA>2.0.CO;2.

Hodges K I. 1995. Feature tracking on the unit sphere [J]. Mon. Wea. Rev., 123 (12): 3458–3465, doi:10.1175/1520-0493(1995)123<3458:FTOTUS> 2.0.CO;2.

Hodges K I. 1996. Spherical nonparametric estimators applied to the UGAMP model integration for AMIP [J]. Mon. Wea. Rev., 124 (12): 2914–2932, doi:10.1175/1520-0493(1996)124<2914:SNEATT>2.0.CO;2.

Hoskins B J, Hodges K I. 2002. New perspectives on the Northern Hemisphere winter storm tracks [J]. J. Atmos. Sci., 59 (6): 1041–61, doi:10.1175/1520-0469(2002)059<1041:NPOTNH>2.0.CO;2.

林明智, 楊克明. 1992. 我國(guó)北方氣旋的天氣氣候分析 [J]. 氣象, 18 (5): 20–26. Lin Mingzhi, Yang Keming. 1992. The synoptic and climatological characteristic of north cyclone in China [J]. Meteor. Mon. (in Chinese), 18 (5): 20–26.

McCabe G J, Clark M P, Serreze M C. 2001. Trends in Northern Hemisphere surface cyclone frequency and intensity [J]. J. Climate, 14(12): 2763–2768, doi:10.1175/1520-0442(2001)014<2763:TINHSC> 2.0.CO;2.

Qian W H, Quan L S, Shi S Y. 2002. Variations of the dust storm in China and its climatic control [J]. J. Climate, 15 (10): 1216–1229, doi:10. 1175/1520-0442(2002)015<1216:VOTDSI>2.0.CO;2.

沈建國(guó), 王嫻. 1991. 蒙古氣旋的天氣氣候分析 [J]. 氣象, 17 (2): 23–27. Shen Jianguo, Wang Xian. 1991. Analyses of the weather and climate for Mongolian cyclones [J]. Meteor. Mon. (in Chinese), 17 (2): 23–27.

孫建華, 趙琳娜, 趙思雄. 2004. 華北強(qiáng)沙塵暴的數(shù)值模擬及沙源分析 [J]. 氣候與環(huán)境研究, 9 (1): 139–154. Sun Jianhua, Zhao Linna, Zhao Sixiong. 2004. A numerical simulation on severe dust storm events in North China and their dust sources [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 9 (1): 139–154, doi:10.3969/j.issn.1006-9585. 2004.01.014.

Sorteberg A, Kvingedal B. 2006. Atmospheric forcing on the Barents Sea winter ice extent [J]. J Climate, 19 (19): 4772–4784, doi:10.1175/ JCLI3885.1.

Takaya K, Nakamura H. 1997. A formulation of a wave-activity flux for stationary Rossby waves on a zonally varying basic flow [J]. Geophys. Res. Lett., 24 (23): 2985–2988, doi:10.1029/97GL03094.

Takaya K, Nakamura H. 2001. A formulation of a phase-independent wave-activity flux for stationary and migratory quasigeostrophic eddies on a zonally varying basic flow [J]. J. Atmos. Sci., 58 (6): 608–627, doi:10.1175/1520-0469(2001)058<0608:AFOAPI>2.0.CO;2.

邵太華. 2011. 冬季北大西洋濤動(dòng)對(duì)中國(guó)春季氣候的影響 [D]. 南京大學(xué)碩士學(xué)位論文. Shao Taihua. 2011. Influence of the winter North Atlantic oscillation on spring climate in China [D]. M. S. thesis (in Chinese), Nanjing University.

王榮華. 1963. 東亞溫帶低氣壓路徑 [J]. 氣象學(xué)報(bào), 33 (1): 15–24. Wang Ronghua. 1963. The tracks of the extratropical cyclones in eastern Asia [J]. Acta Meteor. Sinica, (in Chinese), 33(1): 15–24.

王艷玲. 2005. 近50 a東亞—西太平洋溫帶氣旋活動(dòng)的氣候特征及異常分析 [D]. 南京信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文. Wang Yanling. 2005. Climatic characteristics of extratropical cyclone activity and its anomly over East Asia and West Pacific during recent 50 years [D]. M. S. thesis (in Chinese), Nanjing University of Information Science and Technology.

王新敏. 2007. 東亞北方溫帶氣旋的變化及其對(duì)中國(guó)北方沙塵暴的影響研究 [D]. 南京信息工程大學(xué)碩士論文. Wang Xinmin. 2007. Variation of extratropical cyclone activity in northern East Asia and impact of Mongolian cyclone on dust storms in spring over northern China [D]. M. S. thesis (in Chinese), Nanjing University of Information Science and Technology.

王艷玲, 郭品文. 2005. 春季北方氣旋活動(dòng)的氣候特征及與氣溫和降水的關(guān)系 [J]. 南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào), 28 (3): 391–397. Wang Yanling, Guo Pinwen. 2005. Climatic characteristics of northern cyclone activity in spring and their relationship to rainfall and temperature in China [J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology (in Chinese), 28 (3): 391–397, doi:10.3969/j.issn.1674-7097.2005.03.015.

吳伯雄, 劉長(zhǎng)盛. 1958. 東亞氣旋活動(dòng)的統(tǒng)計(jì)研究 [J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版), (2): 1–22. Wu Be-shyong, Liu Changsung. 1958. The statistical investigation of the activity of extratropical cyclones in East Asia [J]. Journal of Nanjing University (Natural Sciences) (in Chinese), (2): 1–22.

謝作威, 布和朝魯. 2012. 東北冷渦低頻活動(dòng)特征及背景環(huán)流 [J]. 氣象學(xué)報(bào), 70 (4): 704–716. Xie Zuowei, Bueh Cholaw. 2012. Low frequency characteristics of Northeast China cold vortex and its background circulation pattern [J]. Acta Meteor. Sinca (in Chinese), 70 (4): 704–716, doi:10.11676/qxxb2012.057.

葉篤正, 李麥村. 1965. 大氣運(yùn)動(dòng)中的適應(yīng)問(wèn)題 [M]. 北京: 科學(xué)出版社, 7–15. Ye Duzheng, Li Maicun. 1965. Adaptive Problems in Atmospheric Motion (in Chinese) [M]. Beijing: Science Press, 7–15.

楊建玲, 何金海, 趙光平. 2003. 寧夏春季沙塵暴與北極海冰之間的遙相關(guān)關(guān)系 [J]. 南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào), 26 (3): 296–307. Yang Jianling, He Jinhai, Zhao Guangping. 2003. Telecorrelation of arctic sea-ice with spring sandstorm in Ningxia [J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology (in Chinese), 26 (3): 296–307, doi:10.3969/j.issn.1674-7097. 2003.03.002

姚素香, 張耀存, 周天軍. 2003. 近50年春季東亞溫帶氣旋活動(dòng)頻數(shù)的氣候特征及其變化 [J]. 南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào), 26 (3): 317–323. Yao Suxiang, Zhang Yaocun, Zhou Tianjun. 2003. Climatic Characteristics of extratropical cyclone frequency and its variations over East Asia during recent 50 years in spring [J]. Journal of Nanjing Institute of Meteorology (in Chinese), 26 (3): 317–323.

張穎嫻. 2012. 北半球溫帶氣旋的氣候?qū)W及其變率研究 [D]. 南京信息工程大學(xué)博士論文. Zhang Yingxian. 2012. A climatology and variation research of extratropical cyclones in the North Hemisphere [D]. Ph. D. dissertation (in Chinese), Nanjing University of Information Science and Technology.

張高英, 趙思雄, 孫建華. 2004. 近年來(lái)強(qiáng)沙塵暴天氣氣候特征的分析研究 [J]. 氣候與環(huán)境研究, 9 (1): 101–115. Zhang Gaoying, Zhao Sixiong, Sun Jianhua. 2004. Analysis of climatological characteristics of severe dust storms in recent years in the northern China [J]. Climatic and Environmental Reasearch (in Chinese), 9 (1): 101–115, doi:10.3969/j. issn.1006-9585.2004.01.011.

趙琳娜, 孫建華, 趙思雄. 2004. 2002年3月20日沙塵暴天氣的影響系統(tǒng)、起沙和輸送的數(shù)值模擬 [J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 18 (S1): 72–80. Zhao Linna, Sun Jianhua, Zhao Sixiong. 2004. Numerical simulation of synoptic background, sources, emissions, and transport of dust storms during 20 Mar, 2002 in China [J]. Journal of Arid Land Resources & Environment (in Chinese), 18 (S1): 72–80.

趙琳娜, 屠妮妮, 矯梅燕. 2007. 不同動(dòng)力熱力條件下蒙古氣旋引發(fā)沙塵天氣過(guò)程的對(duì)比分析 [J]. 氣候與環(huán)境研究, 12 (3): 329–338. Zhao Linna, Tu Nini, Jiao Meiyan. 2007. Comparison of two types duststorms weather on different dynamical and thermal background condition [J]. Climatic and Environmental Research (in Chinese), 12 (3): 329–338, doi:10.3969/j.issn.1006-9585.2007.03.014.

朱乾根, 林錦瑞, 壽紹文, 等. 2007. 天氣學(xué)原理和方法 [M]. 北京: 氣象出版社, 108–141. Zhu Qian’gen, Lin Jinrui, Shou Shaowen, et al. 2007. Tianqixue Yuanli he Fangfa (in Chinese) Principles and methods of synoptic meteorology [M]. Beijing: China Meteorological Press, 108–141.

Mongolian Cyclones That Influence the Northern Part of China in Spring and Their Associated Low-Frequency Background Circulations

HUANG Xin1, 2, BUEH Cholaw3, XIE Zuowei3, and GONG Yuanfa1

1,610225,2,710014,3,,,100029

Based on the four times daily NCEP–NCAR reanalysis dataset, the 850 hPa relative vorticity cyclone tracking method was employed to identify the genesis, lysis, and maturing regions, and the different track distributions, in Mongolian cyclones for the years 1948–2013 in spring. According to the different distributions of the Mongolian cyclone tracks, two types of Mongolian cyclones were defined: One with eastward-oriented tracks and the other with southeastward-oriented tracks. The interannual and interdecadal variations of these two categories with respect to the frequencies and intensities of Mongolian cyclones were also investigated. Meanwhile, the low-frequency background circulation patterns of the two categories were revealed. The main conclusions are as follows: (1) Mongolian cyclones mainly formed over the leeward side of mountains to the south and east of Lake Baikal and enhanced in northeastern China and eastern Mongolia. Most cyclones died out in Northeast Asia and its adjacent seas. (2) There was obvious decadal variation in the two categories of Mongolian cyclones. The frequency of the ‘east path’ Mongolian cyclones was below the norm in the 1950s, above the norm in the 1970s and 1980s, below the norm in the 1990s, and has shown an increasing trend since the beginning of the 21st century. The ‘southeast path’ Mongolian cyclones occurred less than average before the 1970s, more than average from the 1970s and mid-1980s, and then decreased again after 2005. (3) The positive phase of the Scandinavian pattern—formed by a negative anomaly center around the North Atlantic to the Mediterranean, a positive center around Scandinavia, a negative center around Lake Baikal, and the opposite over Japan—was the main background circulation of ‘east path’ Mongolian cyclones. The background circulation of ‘southeast path’ Mongolian cyclones was characterized by a negative height anomaly over West Russia, a positive height anomaly over the region from the Laptev Sea to Northwest China, and the Northeast China cold vortex circulation.

Mongolian cyclone, Cyclone frequency, Cyclone path, Background circulation

10.3878/j.issn.1006-9895.1505.14348.

1006-9895(2016)03-0489-15

P461

A

10.3878/j.issn.1006-9895.1505.14348

2014-12-29；網(wǎng)絡(luò)預(yù)出版日期 2015-05-25

黃鑫，男，1989年出生，碩士，主要從事蒙古氣旋與沙塵研究。E-mail: nuist208@sina.cn

布和朝魯，E-mail: bueh@lasg.iap.ac.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目41375064，國(guó)家科技支撐項(xiàng)目2015BAC03B03

Founded by National Natural Science Foundation of China (Grant 41375064), National Key Technology Support Program (Grant 2015BAC03B03)

黃鑫，布和朝魯，謝作威，等. 2016. 春季影響中國(guó)北方地區(qū)的蒙古氣旋及其背景環(huán)流 [J]. 大氣科學(xué), 40 (3): 489?503. Huang Xin, Bueh Cholaw, Xie Zuowei, et al. 2016. Mongolian cyclones that influence the northern part of China in spring and their associated low-frequency background circulations [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 40 (3): 489?503,