1961-2010年5-9月东北冷涡气候特征及其对辽宁气温的影响

应用1961-2010年5-9月辽宁地区逐日气温和NCEP 2.5°×2.5°资料,分析了东北冷涡的气候特征及其与辽宁气温短期变化的关系。结果表明：近50 a东北冷涡气候趋势变化不明显;年平均东北冷涡过程8.3次,平均每次过程持续3.97 d;5月东北冷涡过程次数最多,9月东北冷涡过程次数最少;5-7月平均每年受东北冷涡影响分别为7.3、7.5 d和7.4 d;东北冷涡过程次数存在13、9 a和5 a的年际变化周期。按照结构,将东北冷涡分为深厚冷涡和浅薄冷涡;受深厚北涡、中涡和南涡过程影响时,辽宁地区气温距平均为负值,而深厚中涡负距平最明显,且深厚冷涡过程持续时间越长,辽宁地区气温负距平越显著;浅薄北涡影响时,辽宁气温距平均为正值,浅薄中涡、南涡影响辽宁时,气温为弱负距平,没有深厚中涡、南涡过程影响时负距平显著,而且浅薄冷涡过程日期长短对气温影响的差异不明显。     

5—9月不同类型东北冷涡的统计特征及成因

利用NCEP （2.5°×2.5°）逐6 h再分析资料及中国气象局提供的MICAPS观测资料,对1989—2018年5—9月生成并维持的东北冷涡进行统计分析。结果表明,近30年东北冷涡出现频率逐年上升;年平均冷涡过程为7.4次,维持时间为3～5 d;5月冷涡出现频率最高,8、9月较低;5—7月平均每年受冷涡影响天数分别为9.9、8.8、7.0 d,受东北冷涡影响最长时间可达19 d以上。按照不同特性将其分为北、中、南涡及强、弱冷涡。北涡较少出现在7月,中涡很少出现在6月,南涡集中在5、6月。弱冷涡出现频率约为强冷涡的1.2倍。春末（5月）、秋初（9月）出现强北涡的频率较高,而夏季（6—8月）出现弱中涡的频率较高。北涡出现在春末秋初时,偏强的高空急流加强了对流层上层的辐散,与中下层环流场配合,使冷涡得以维持。此外,冷涡中心位势高度较低,配合有明显冷槽或冷核和强上升运动,干侵入有较强的促进作用,有利于冷涡的发展及加强;中涡出现在夏季时,高空急流及干侵入偏弱,冷涡中心附近各要素场不利于冷涡的加强。     

夏季东北冷涡气候特征对吉林省大豆生育期的影响

基于NCEP/NCAR再分析资料，国家气候中心160站月平均气温和降水资料，以及吉林省大豆生育期资料，从对农作物生育期天气气候有重要影响的东北冷涡活动入手，统计1981-2018年夏季（5-9月）东北冷涡活动气候学特征，初步分析吉林省大豆近年来生育期情况及其对东北冷涡活动的响应。结果表明：东北冷涡是一个持续时间较长且较为频繁的系统，平均寿命5d左右，夏季（5-9月）冷涡活动占比三分之一以上，主要活动集中在120-125°E、45-50°N区域；冷涡活动6月最多、8月最少。中涡对东北地区环流影响最显著，有利于鄂霍次克海地区高度场增强，中高纬度环流经向特征明显，偏北冷空气向南输送；东北地区高度场以负距平为主，有利于北太平洋气流向东北地区输送。东北冷涡天数偏多时，吉林省大豆播种-开花期气温偏低、降水偏多、生育期间隔天数延长。从平均气温影响看，播种-出苗期榆树主要受北涡影响，延吉主要受中涡影响；出苗-开花期延吉同时受北涡和中涡影响；出苗-开花期的间隔日数，榆树和桦甸主要受北涡影响。此外，榆树和延吉的降水量在播种-出苗期间主要受中涡影响，出苗-开花期间主要受北涡影响。     

东北冷涡暴雨的天气概念模型

1引言东北冷涡是造成吉林省夏季暴雨的主要天气系统之一 ,因此也历来被气象工作者所重视,针对冷涡也进行了不少的分析研究工作。本文针对夏季东北冷涡造成的我省区域性暴雨天气从时空分布、降水特征、环流形势特点等方面进行总结分析 ,最后建立了由东北冷涡造成吉林省暴雨的天气概念模型 ,供预报人员参考使用。2东北冷涡的定义东北冷涡是指在500hPa图上35°N～60°N、115°E～145°E范围内出现等高线的闭和圈 ,并伴有冷中心或冷槽配合 ,且持续3天或3天以上的低压环流系统。3东北冷涡的分型标准东北冷涡按其地理位置分为北涡、南涡和中间涡…     

东北冷涡强度定义及特征分析

利用NCEP 1°×1°格点再分析资料,根据东北冷涡温度场有冷中心及高度场是闭合环状环流的特征,同时选取位势高度差和温度差两个指标,制定东北冷涡逐日强度定义方法,并分析了按此定义划分的不同强度东北冷涡的变化特征。结果表明：中等强度冷涡的出现频次最多,占全年冷涡出现日数的50%以上,其次是弱冷涡,超强冷涡出现日数最少;弱冷涡生命史约为3 d左右;超强冷涡活动期间中心位移变化较大,且生命史长,影响范围更为广泛。     

1979—2018年5—8月中国东北冷涡建立的客观识别方法及变化特征

东北冷涡是中国东北地区重要的天气系统,采用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）提供的ERA-Interim一日4次再分析资料,并改进现有的客观识别方法,将分析天气图的思路运用于对冷涡的客观识别中,检索出1979—2018年夏季（5—8月）516个东北冷涡过程。为了研究冷涡生成位置的差异,以45°N线为X轴,125°E线为Y轴将研究区划分为4个象限。结果表明:夏季东北冷涡生成位置以第2象限（西北部）最多,第4象限（东南部）最少,冷涡以向东移动为主。夏季东北冷涡的平均生命期为3.2 d,各象限生成的冷涡平均生命期有较大差异,第2象限最长,平均约为3.5 d;第4象限最短,平均约为2.9 d。72.1%的冷涡过程生命期少于4 d。夏季各月第2象限生成的冷涡频数均远多于其他3个象限,且具有很明显的逐月递减的季节内变化特征。东北冷涡的生成位置和频数具有明显的年代际变化,5月,1998—2007年偏北,2008—2018年偏南;6月,1980—1998年南移,2008—2018年北移,1993—2003年以偏东为主,2004—2018年以偏西为主;7月,1998—2010年北移,1985—2000年偏西,2005—2012年偏东;8月,2002—2010年偏北,2009—2018年偏东。就频数而言,特别是第2象限生成的冷涡,其年代际变化在季节内存在明显不一致,5月,1979—1985年冷涡偏多,1986—1992年冷涡偏少;6月,1979—1992年偏多,1993—2018年偏少;7月,1980—1991年偏多,1992—2000年偏少。      

东北冷涡下辽宁省短时强降水统计与合成分析

利用2000—2014年6—8月常规资料、FNL资料和辽宁省逐时降水资料,将东北冷涡分为北涡、中间涡和南涡,统计每类冷涡短时强降水特征,并进行动态合成分析。结果表明:短时强降水共755次,冷涡下227次,冷涡强降水多发生在1~3 h内。6月短时强降水主要由中间涡引起,7、8月中间涡与北涡共同影响,有一定周期变化;而南涡没有在辽宁产生强降水。北涡水汽输送充沛,中间涡水汽条件较差,切变辐合场与水汽输送的结合是有利于强降水的重要因子。降水基本处于斜压区内,冷涡中心降水处在斜压区北侧和高空急流左前方,高空槽前或槽后的降水处在斜压区南侧和急流中心右后方,降水区附近多有高空急流形成的次级环流配合。槽后降水区干侵入活动明显,冷涡中心降水主要通过高位涡诱发气旋性环流而触发上升运动。     

2013年7月2—4日东北冷涡暴雨天气分析

使用NCEP 1°×1°再分析资料和地面降水量资料,对2013年7月2—4日东北冷涡引发的黑龙江省暴雨天气进行了分析。结果表明：1）在东北冷涡影响期间,黑龙江省逐小时雨量大都小于10 mm,但持续时间长,累积雨量大,中西部地区出现大范围暴雨天气。2）东北冷涡发展期,强上升运动与下沉运动的耦合,为暴雨提供了很好动力条件。3）从黄海、日本海到黑龙江省的低空急流为暴雨提供了充足水汽和能量,强降雨区水汽通量达到8 g·s-1·cm-1·hPa-1,水汽辐合强于2×10-5g·s-1·cm-2·hPa-1,850 hPa的θse高于332 K。4）湿位涡变化显示,冷涡影响期间,降雨区上空有对流不稳定条件,有利于强降雨发生。正MPV1位涡舌从对流层高层下伸、东移与暴雨落区东移相吻合;东北冷涡发展期的大气斜压性强,降雨强。维持期、减弱期大气斜压性弱,降雨弱。对流层低层MPV2小于-0.2 PVU区域易出现强降雨。     

夏半年川西高原600 hPa低涡活动特征

600 hPa天气系统能够分析川西高原低涡变化的主要特征，并能识别低涡的发展移动和川西高原强降水落区的关系。利用1979—2020年逐3 h的ERA5再分析资料（0.25°×0.25°）和2011—2020年逐小时降水资料，对夏半年川西高原600 hPa低涡活动特征、低涡与降水的关系及致雨低涡动力和热力特征进行统计分析，结果表明:①42年间低涡年均80个，持续时间1 d以内占总数的95.7%;在川西高原本地生成、移入和移出低涡年均61.5个、18个和5.3个;低涡源地和消散地分别在甘孜州白玉县和理塘县为中心的区域。②生命史大于12 h的低涡占比36.4%，都会带来降水，其中超83.7%会造成中雨以上降水;低涡伴随的日降水强度最大值中心位置随月份先由川西高原东部与南部地区北移到中部，之后逐渐移回到东部与南部地区，相对应7—8月多低涡从北部南移到中部摆动消亡，其余月份多低涡从中部生成影响到东部和南部地区或在南部生成并停滞或摆动。③强烈垂直上升运动和正涡度区的耦合发展以及深厚不稳定层结的形成和加强是致雨低涡发生发展并产生强降水的动力特征和热力层结条件。     

1971—2010年中亚低涡活动特征

利用1971—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料,对中亚低涡的活动规律及不同移动路径对新疆天气的影响进行分析。结果表明:40年共出现305次中亚低涡过程,低涡成熟期维持日数共1166 d;中亚低涡随纬度分布有两个高频活动区域:47.5°~55°N (北涡) 和35°~47.5°N (南涡),北涡表现出明显的季节变化,夏季所占比例最大为52%,而南涡活动四季差别不明显。中亚低涡的成熟期生命史2~3 d占56%,4~5 d占27.5%,5 d以上占16.5%。低涡活动具有明显的月、季节、年际和年代际变化,且呈显著的年代际增加趋势。南、北涡均出现东北、偏东和东南向移动路径,并影响新疆不同区域的天气。中亚低涡可造成新疆出现低温大风天气 (干涡) 和强降水天气 (湿涡),干涡占60%,且季节分布比较均匀;湿涡占40%,季节分布差异大,其中,夏季最多占57%,秋、春季次之。     

降雹与不降雹冷涡过程的对比分析

该文通过对１９９６年６月１３日山东大范围冷涡降雹过程与同年６月２０日不降雹冷涡的对比分析指出：降雹与不降雹冷涡，除了冷涡北侧的高空形势有明显差异外，主要表现在低层的风场、温度场和层结稳定度有显著区别。当高空冷涡进入华北上空时，若北侧有高压脊向东北方向伸展，沿脊前有东北气流侵入冷涡后部。同时，低层在４０°Ｎ附近有明显的东西向锋区配合锋生变形场逼近鲁西北一带的潜在不稳定区，该冷涡会造成山东大范围降雹。而当高空冷涡发展为较对称的深厚气旋时，处于冷涡南侧的山东地区则不会出现强对流天气。     

东北冷涡低频活动特征及背景环流

研究了1965-2007年夏季(5-8月)东北冷涡活动的时空分布特征和同期背景环流型.东北冷涡活动区域5月主要是45°N以北,6月向南扩展到40°N以南,然后逐月向北收缩.夏季,随着东亚急流的逐渐减弱和北进,东北冷涡天数逐渐增加,6月6日前后达到峰值,但入梅后冷涡频数有所减少.随着梅雨期结束,冷涡频数进一步降低.强冷涡事件集中于入梅之前,中等和弱强度的事件主要发生在梅雨期和出梅之后.在入梅之前和出梅之后,东北冷涡频数呈现准2 a振荡特征.夏季东北冷涡频数在1965-2007年具有增加趋势,其中,梅雨期的增加趋势尤为明显.东北冷涡的形态根据其上游高压脊的位置可分为4种:叶尼塞河型、贝加尔湖型、乌拉尔-雅库斯克型和鄂霍次克海-北冰洋型.西太平洋遥相关(WP)型为东北冷涡活动的同期背景环流型,东北冷涡在其负位相易于生成.此外,5-6月东北冷涡活动与太平洋/北美(PNA)型、8月东北冷涡活动与北大西洋涛动(NAO)密切联系.     

2008年5月东北冷涡持续性活动的异常特征分析

利用美国NCEP/NCAR的再分析资料和中国辽宁地区逐日降水资料,对2008年5月东北冷涡异常活动进行分析。结果表明：2008年5月东北冷涡活动较比历年明显偏多;500 hPa月平均高度场在50°—180°E范围内为典型的“Ω”阻塞高压环流形势,乌拉尔山与贝加尔湖之间的高压脊明显偏强;高度脊加强或维持时,在高度脊后西南方有暖平流输送,高度脊减弱阶段,在高度脊后西北方向有强冷平流输送;东北冷涡频繁活动时,贝加尔湖到中国东北地区高度场表现为强负距平,副热带高压与东北冷涡的位置密切相关,中国大陆东部副热带高压较比历年弱且位置偏东时,出现中涡的几率增大。     

保定暴雨气候特征及其变化趋势

利用1974-2012年保定19个气象台站逐日降水资料,采用线性趋势分析、Morlet小波变换、Mann-Kendall法和功率谱等方法,对保定市暴雨发生站次数的时间和空间分布特征及变化进行分析。结果表明：保定地区暴雨年平均发生站次数北多南少,暴雨主要集中在东北部;汛期（6-8月）是暴雨出现的主要时段,最集中的时段则出现在主汛期（7-8月）;暴雨站次数从5月中旬开始呈现缓慢增加趋势,6月下旬猛增,7月下旬达到最高值;近39 a来,年暴雨发生站次数整体呈下降趋势,尤其是8月下降趋势最为明显。保定主汛期暴雨发生站次数在20世纪80年代中期存在着由少到多的突变,90年代末期存在着由多到少的突变     

北方麦收期间连阴雨天气环流特征

利用1980-2004年5月下旬至6月中旬北方麦收区30个代表站降水实况资料，连阴雨期间亚欧范围500hPa逐日形势图和500hPa高度平均图等，分析总结了近25年来北方麦收期间连阴雨的天气气候和环流形势特征；对北方麦收期间出现的连阴雨天气过程与环流形势和影响系统的关系进行初步探讨，确定连阴雨天气的概念模型。分析表明，阻塞高压形势且贝加尔湖附近伴有冷涡是造成连阴雨天气最主要的环流特征；在500hPa地转风υ场上，麦收区多处于南北风交界处；长连阴雨期间，850hPa东亚地区中低纬度盛行南风为主要特征。     

初夏四川盆地东北部一次暴雨过程分析

本文利用NCEP1°×1°6小时再分析资料及常规观测资料,针对2014年6月2日发生在四川盆地东北部的一次暴雨天气过程进行分析,并就风与温度与2011年5月1～2日的过程进行对比,其结果表明:(1)此次过程主要是由华北冷涡后的冷平流、东南气流引导的暖湿空气及低层偏东气流引导的冷空气共同作用而形成。(2)两次过程都存在低层偏东气流引导华北低涡中冷空气入川,且与强降水落区有较好的对应关系。(3)强降水关键区在整个过程中一直处于高湿状态。(4)低层水汽输送主要以由东向西和由南向北输送为主。(5)强降水爆发期从400hPa以下皆为水汽的辐合上升运动,且在中高层持续加强。      

基于CRA技术的华南前汛期强降水EC模式预报误差分析

利用CRA空间检验技术对ECMWF模式36 h时效预报的2016—2018年华南前汛期(4—6月)69个降水目标进行了检验及误差统计分析,并将预报落区偏差相似个例的环流形势及天气尺度影响系统进行了分析。(1) 87% 的强降水目标存在明显落区预报偏差,最大偏差为2.75 °。偏差以经向偏差为主,其中偏北的目标多于偏南的目标,平均偏北0.6 °;无系统性纬向偏差。(2) 模式预报的降水面积较实况偏大的个例多。(3) 不同降水落区预报偏差类型月份分布、对应的环流特征与天气尺度影响系统具有一定的差异性。4月各偏差类型出现的频次相当,5月以西北型个例为主,6月东北型个例最多。西北型个例天气尺度影响系统以长波槽或东北冷涡、冷式切变线为主,西南型、东北型个例主要受南支波动与中纬度短波槽影响,低层低涡、冷、暖式切变线等出现的频次差不多。通过降水预报落区偏差较大和较小的个例对比分析,表明模式强降水落区预报偏差可能与对流组织化发展程度以及暖区是否存在有利于对流发展条件等有关。