2000-2017年?yáng)|北冷渦活動(dòng)氣候特征及分析

王 蕾，王承偉，閆敏慧

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

1 引言

東北冷渦是東北地區(qū)特有的天氣系統(tǒng)， 常造成東北地區(qū)低溫冷害、持續(xù)陰雨洪澇、突發(fā)性強(qiáng)對(duì)流天氣等災(zāi)害的發(fā)生， 不僅對(duì)東北地區(qū)的天氣氣候影響巨大， 而且其外圍活動(dòng)對(duì)中國(guó)偏東區(qū)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(xiàn)，冷渦活動(dòng)季節(jié)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(xù)性活動(dòng)特征明顯，具有“氣候效應(yīng)”[4]。

本文通過(guò)對(duì)2000-2017 年5-8 月的東北冷渦過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析， 研究近年來(lái)東北冷渦活動(dòng)的時(shí)空分布特征， 得到東北冷渦過(guò)程頻次和冷渦日數(shù)在時(shí)間分布上的集中期和在空間分布上的密集區(qū)， 以及東北冷渦生命史和多中心冷渦分布特點(diǎn)， 為開(kāi)展東北冷渦天氣預(yù)報(bào)、氣候預(yù)測(cè)研究提供參考。

2 資料與方法

2.1 資料

美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心 （NCEP） 提供的2000-2017 年 5-8 月 每日 00 時(shí) 、06 時(shí)、12 時(shí) 、18 時(shí) 500 hPa 高度場(chǎng)全球再分析資料（水平分辨率為 1°×1°）。

2.2 識(shí)別方法

根據(jù)東北冷渦定義， 采用如下標(biāo)準(zhǔn)： 在115°E-145°E，35°N-60°N 區(qū)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(shí)間至少為2 d 的低壓環(huán)流系統(tǒng)，對(duì)2000-2017年5-8 月FNL 全球再分析資料的東北冷渦過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析[5]。

3 結(jié)果分析

統(tǒng)計(jì)得到2000-2017 年5-8 月共發(fā)生211 個(gè)東北冷渦過(guò)程，冷渦日758 d（出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上冷渦過(guò)程時(shí)， 視為多個(gè)冷渦日）， 冷渦時(shí)刻3413 時(shí)次（出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上冷渦中心時(shí)，視為多個(gè)冷渦時(shí)次），并給出東北冷渦發(fā)生頻次和日數(shù)統(tǒng)計(jì)表。

3.1 時(shí)間分布特征

表1 2000-2017 年逐年5-8 月東北冷渦過(guò)程頻次和日數(shù)

分析2000-2017 年5-8 月東北冷渦年際分布規(guī)律可知，東北冷渦過(guò)程的發(fā)生頻次和冷渦日數(shù)均具有明顯的年際變化， 且二者的變化規(guī)律也比較一致，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.75，說(shuō)明冷渦過(guò)程的平均維持時(shí)間較為穩(wěn)定，但極值年份不同。 其中2017 年，東北冷渦過(guò)程發(fā)生次數(shù)最多，達(dá)到17 個(gè)，而2001 年和2009 年?yáng)|北冷渦發(fā)生次數(shù)最少，僅有8 個(gè)；從東北冷渦過(guò)程的維持時(shí)間來(lái)看，2002 年?yáng)|北冷渦日數(shù)最多， 有55 d，而2006 年?yáng)|北冷渦日數(shù)最少，僅為32 d（圖1）。

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

圖1 2000-2017 年5-8 月東北冷渦過(guò)程頻次和東北冷渦日數(shù)年際變化

圖2 2000-2017 年5-8 月東北冷渦過(guò)程頻次和東北冷渦日數(shù)月際變化

從2000-2017 年5-8 月東北冷渦過(guò)程的生命史可以看出， 東北冷渦過(guò)程的維持時(shí)間以2-6 d 為主，占全部過(guò)程頻次的92.5%，占總?cè)諗?shù)的91.2%，其中生命史為3 d 的冷渦過(guò)程最多，其次為2 d 和4 d，生命史達(dá)到8 d 以上的過(guò)程很少，極個(gè)別東北冷渦過(guò)程生命史可達(dá)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(guò)程發(fā)生頻次和東北冷渦日數(shù)都隨著東北冷渦生命史的增長(zhǎng)而減少（圖3）。

圖3 2000-2017 年5-8 月東北冷渦過(guò)程頻次和東北冷渦日數(shù)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(lái)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(nèi)蒙古東部交界的大興安嶺南麓地區(qū)以及黑龍江省南部與吉林交界處為東北冷渦中心出現(xiàn)頻次的兩個(gè)峰值區(qū)。

從東北冷渦中心點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)逐月分布來(lái)看，東北冷渦密集區(qū)在不同月份也存在顯著的變化，5 月的密集區(qū)處于 50°N、125°E 附近， 冷渦活動(dòng)較為偏北，6 月冷渦活動(dòng)偏南， 主要集中在內(nèi)蒙古東部和黑龍江與吉林交界處，7 月冷渦活動(dòng)較為均勻地分布在黑龍江中西部地區(qū)以及黑龍江以北的俄羅斯境內(nèi)，8月冷渦活動(dòng)明顯減少， 主要集中在黑龍江沿岸的上空。 東北冷渦密集區(qū)隨季節(jié)變化逐漸向南移動(dòng)，6 月達(dá)到最南端再緩慢北收，進(jìn)入8 月后回跳到51°N 左右。

根據(jù)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(gè)冷渦時(shí)次中， 中渦數(shù)量最多，出現(xiàn)1881 次，占總時(shí)次數(shù)的55.1%；北渦出現(xiàn)1335 次，占總時(shí)次數(shù)的39.1%；南渦數(shù)量最少，僅為198 次，占總時(shí)次數(shù)的5.8%。 從各月不同位置的冷渦時(shí)次數(shù)量來(lái)看，5-6 月以中渦為主，北渦相對(duì)較少，占同期中渦數(shù)量的一半左右；7 月南渦最少， 北渦和中渦數(shù)量相差不多；8 月中渦數(shù)量減少， 北渦數(shù)量超過(guò)中渦 （圖4）。由此可以看出，7-8 月北渦數(shù)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(shí)次頻數(shù)統(tǒng)計(jì)圖

3.3 多中心冷渦

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

表2 2000-2017 年5-8 月同一時(shí)次東北冷渦中心個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)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(xiàn)次數(shù)的高頻區(qū)位于黑龍江省中南部，與東北冷渦的密集區(qū)分布一致。

4 結(jié)論

（1）2000-2017 年 5-8 月共有 211 個(gè)東北冷渦過(guò)程，其發(fā)生頻次和冷渦日數(shù)均具有明顯的年際變化，且都隨著東北冷渦生命史的增長(zhǎng)而減少；5 月東北冷渦過(guò)程頻次和日數(shù)最多，7 月次之，8 月東北冷渦活動(dòng)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(guò)程最多。

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

（3）從東北冷渦位置分類來(lái)看，中渦數(shù)量最多，其次為北渦，南渦數(shù)量最少；三類冷渦數(shù)量存在顯著的季節(jié)變化，5-6 月以中渦為主， 7 月中渦和北渦數(shù)量相當(dāng)，8 月北渦數(shù)量較多， 反應(yīng)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(shù)量隨中心個(gè)數(shù)的增加而顯著減少， 并與東北冷渦過(guò)程頻次、 冷渦日數(shù)和冷渦時(shí)次數(shù)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(xiàn)的高頻區(qū)。