2000-2017年东北冷涡活动气候特征及分析

王 蕾，王承伟，闫敏慧

（1.成都信息工程大学，四川 成都 610225；2.黑龙江省气象服务中心，黑龙江 哈尔滨150030；3.黑龙江省气象台，黑龙江 哈尔滨 150030）

1 引言

东北冷涡是东北地区特有的天气系统， 常造成东北地区低温冷害、持续阴雨洪涝、突发性强对流天气等灾害的发生， 不仅对东北地区的天气气候影响巨大， 而且其外围活动对中国偏东区域乃至东亚的天气、气候也意义重大[1-2]。 东北冷涡四季均可出现，冷涡活动季节变化显著，以夏季最为集中，受东北冷涡影响的天气占42%[3]， 且持续性活动特征明显，具有“气候效应”[4]。

本文通过对2000-2017 年5-8 月的东北冷涡过程进行统计分析， 研究近年来东北冷涡活动的时空分布特征， 得到东北冷涡过程频次和冷涡日数在时间分布上的集中期和在空间分布上的密集区， 以及东北冷涡生命史和多中心冷涡分布特点， 为开展东北冷涡天气预报、气候预测研究提供参考。

2 资料与方法

2.1 资料

美国国家环境预报中心 （NCEP） 提供的2000-2017 年 5-8 月 每日 00 时 、06 时、12 时 、18 时 500 hPa 高度场全球再分析资料（水平分辨率为 1°×1°）。

2.2 识别方法

根据东北冷涡定义， 采用如下标准： 在115°E-145°E，35°N-60°N 区域；500 hPa 天气图上至少能分析出一条闭合等高线；有冷中心或明显冷槽配合；且维持时间至少为2 d 的低压环流系统，对2000-2017年5-8 月FNL 全球再分析资料的东北冷涡过程进行统计分析[5]。

3 结果分析

统计得到2000-2017 年5-8 月共发生211 个东北冷涡过程，冷涡日758 d（出现两个或两个以上冷涡过程时， 视为多个冷涡日）， 冷涡时刻3413 时次（出现两个或两个以上冷涡中心时，视为多个冷涡时次），并给出东北冷涡发生频次和日数统计表。

3.1 时间分布特征

表1 2000-2017 年逐年5-8 月东北冷涡过程频次和日数

分析2000-2017 年5-8 月东北冷涡年际分布规律可知，东北冷涡过程的发生频次和冷涡日数均具有明显的年际变化， 且二者的变化规律也比较一致，相关系数达到0.75，说明冷涡过程的平均维持时间较为稳定，但极值年份不同。 其中2017 年，东北冷涡过程发生次数最多，达到17 个，而2001 年和2009 年东北冷涡发生次数最少，仅有8 个；从东北冷涡过程的维持时间来看，2002 年东北冷涡日数最多， 有55 d，而2006 年东北冷涡日数最少，仅为32 d（图1）。

分析2000-2017 年5-8 月东北冷涡各月发生规律可知，东北冷涡活动主要集中在5-7 月，其中5 月东北冷涡过程频次和日数最多，7 月次之，8 月东北冷涡活动明显偏少（图2）。

图1 2000-2017 年5-8 月东北冷涡过程频次和东北冷涡日数年际变化

图2 2000-2017 年5-8 月东北冷涡过程频次和东北冷涡日数月际变化

从2000-2017 年5-8 月东北冷涡过程的生命史可以看出， 东北冷涡过程的维持时间以2-6 d 为主，占全部过程频次的92.5%，占总日数的91.2%，其中生命史为3 d 的冷涡过程最多，其次为2 d 和4 d，生命史达到8 d 以上的过程很少，极个别东北冷涡过程生命史可达11 d， 这与东北冷涡的天气尺度特征相符合。 整体上，东北冷涡过程发生频次和东北冷涡日数都随着东北冷涡生命史的增长而减少（图3）。

图3 2000-2017 年5-8 月东北冷涡过程频次和东北冷涡日数随东北冷涡生命史变化

3.2 空间分布特征

从东北冷涡的空间分布来看， 东北冷涡的中心主要集中于 44-53°N，122-129°E 之间， 黑龙江省西北部与内蒙古东部交界的大兴安岭南麓地区以及黑龙江省南部与吉林交界处为东北冷涡中心出现频次的两个峰值区。

从东北冷涡中心点经纬度坐标逐月分布来看，东北冷涡密集区在不同月份也存在显著的变化，5 月的密集区处于 50°N、125°E 附近， 冷涡活动较为偏北，6 月冷涡活动偏南， 主要集中在内蒙古东部和黑龙江与吉林交界处，7 月冷涡活动较为均匀地分布在黑龙江中西部地区以及黑龙江以北的俄罗斯境内，8月冷涡活动明显减少， 主要集中在黑龙江沿岸的上空。 东北冷涡密集区随季节变化逐渐向南移动，6 月达到最南端再缓慢北收，进入8 月后回跳到51°N 左右。

根据不同冷涡位置，可将东北冷涡分为3 类：北涡 （50-60 °N，115-145 °E）、 南涡 （35-40 °N，115-145 °E）和中涡（40-50 °N，115-145 °E）[6]。 2000-2017年5-8 月的3413 个冷涡时次中， 中涡数量最多，出现1881 次，占总时次数的55.1%；北涡出现1335 次，占总时次数的39.1%；南涡数量最少，仅为198 次，占总时次数的5.8%。 从各月不同位置的冷涡时次数量来看，5-6 月以中涡为主，北涡相对较少，占同期中涡数量的一半左右；7 月南涡最少， 北涡和中涡数量相差不多；8 月中涡数量减少， 北涡数量超过中涡 （图4）。由此可以看出，7-8 月北涡数量显著增多，东北冷涡中心位置有所北移。

图4 2000～2017 年基于位置分类的各月东北冷涡时次频数统计图

3.3 多中心冷涡

2000-2017 年 5-8 月的 3413 个东北冷涡时次中，大部分为单中心冷涡，占总时次数的88.6%。多中心东北冷涡中冷涡数量随中心个数的增加而显著减少， 存在2 个中心的冷涡占总时次数的11%，3-4 个中心的东北冷涡较少，仅占总时次数的0.4%。从月际分布来看，各月冷涡均以单中心冷涡为主，多中心冷涡数量5 月最多，8 月最少，与东北冷涡过程频次、冷涡日数和冷涡时次的月际变化一致。

表2 2000-2017 年5-8 月同一时次东北冷涡中心个数统计表

从多中心东北冷涡的空间分布可以看出， 多中心东北冷涡分布较为均匀， 出现次数的高频区位于黑龙江省中南部，与东北冷涡的密集区分布一致。

4 结论

（1）2000-2017 年 5-8 月共有 211 个东北冷涡过程，其发生频次和冷涡日数均具有明显的年际变化，且都随着东北冷涡生命史的增长而减少；5 月东北冷涡过程频次和日数最多，7 月次之，8 月东北冷涡活动明显偏少；东北冷涡生命史以2-6 d 为主，其中生命史为3 d 的冷涡过程最多。

（2） 东北冷涡活动主要集中于 44-53°N，122-129°E 之间，黑龙江省西北部与内蒙古东部交界的大兴安岭南麓地区以及黑龙江省南部与吉林交界处为东北冷涡活动的密集区； 冷涡密集区随季节变化明显，5-6 月逐渐南移，6 月达到最南端以后开始北收，进入8 月后再次北跳。

（3）从东北冷涡位置分类来看，中涡数量最多，其次为北涡，南涡数量最少；三类冷涡数量存在显著的季节变化，5-6 月以中涡为主， 7 月中涡和北涡数量相当，8 月北涡数量较多， 反应了7-8 月东北冷涡位置的北移。

（4）大部分东北冷涡为单中心冷涡，多中心冷涡数量随中心个数的增加而显著减少， 并与东北冷涡过程频次、 冷涡日数和冷涡时次数量的月际变化一致， 黑龙江省中南部为多中心东北冷涡出现的高频区。