一次冷涡天气过程的分析与应对措施

郭婧芝，王楠楠，刘鑫鹏

吉林省珲春市气象局，吉林珲春 133300

东北冷涡的形成与发展，通常会引发暴雨、雷电、风雹等灾害性天气，对农业生产、交通出行等领域造成负面影响。有研究表明，我国东北地区22.4%的暴雨与53%的风雹由冷涡引起，因此提升气象预报准确性，使气象预报更好地服务于民，要加强对冷涡天气的研究[1]。近年来，有大量学者研究东北冷涡，有研究指出，要对冷涡活动的个数、强度、影响进行统计，明确冷涡天气的频次、位置、环流背景、水汽输送、降水、冷暖平流等要素[2]。部分研究者就冷涡影响下的区域持续性暴雨天气过程、强对流天气进行研究，认为冷涡研究对于提升气象预报质量、保障人们生产生活具有重要意义[3]。

1 东北冷涡介绍

在东北地区，冷涡经常出现在夏季和初秋，是造成东北地区低温冷害、阴雨洪涝的主要因素，其研究价值极高。东北冷涡的主要特征是温度差异大。由于受到高空槽线的影响，冷空气在东北地区聚集，形成温度梯度较大的区域。这种温度差异会导致大气层结不稳定，容易产生强对流天气。同时，持续时间长、影响范围广也是东北冷涡的主要特征，一次典型的东北冷涡天气过程通常会持续数天，影响范围广泛。

东北冷涡会对社会各方面产生深刻的影响：第一，冷涡天气过程可能引发强降水和雷电等灾害。由于大气层结不稳定，会有强烈的对流天气产生，引发短时强降水、雷暴、大风等灾害性天气，可能引发城市内涝、山洪、泥石流等自然灾害，威胁人们的生命财产安全[4]。

第二，冷涡可能引发冰雹和龙卷风等极端天气现象。在一定条件下，冷涡会与低层的暖湿气流相互作用，形成强烈的上升气流和下沉气流，进而引发冰雹和龙卷风等灾害。

第三，冷涡会对农业生产和生态环境产生影响。在农作物生长的关键时期，持续的低温阴雨天气，可能导致农作物生长受阻，产量下降。

第四，冷涡导致的雷电和大风可能引发森林火灾和草原鼠害等生态问题。

2 降水实况特征

2023年7月4日20:00—5日20:00，吉林省珲春市出现了明显降水天气过程，全市平均降水量为50.2 mm，出现大暴雨(降水量＞100 mm)的站点有2个，分别为敬信镇防川村115.6 mm、圈河口岸104.7 mm。出现暴雨(50～100 mm)的站点有12个，分别为春化镇西南岔村71.9 mm，板石镇66.2 mm、孟岭村65.6 mm，哈达门乡马滴达村64.4 mm，敬信镇64.2 mm，合作区61.2 mm，敬信镇大肚川村60.1 mm、西架山57.3 mm，珲春市56.8 mm，春化镇大六道沟村53.0 mm、官道沟村51.6 mm，杨泡乡烟囱砬子村50.5 mm。其余站点出现大雨，降水量25.0～50.0 mm。

7月5日出现大风天气，出现大风的站点极大风速统计如下：板石镇23.1 m/s，珲春国家基本气象站19.5 m/s，敬信镇防川村19.2 m/s，长岭子口岸17.4 m/s。

3 环流形势与主要天气系统发展演变

在本次降水天气过程中，吉林省珲春市的主要环流形势受到东北冷涡的影响。7月4日20:00，一个明显的低值系统出现在东北地区，为东北冷涡的初始阶段。7月5日08:00，该低值系统进一步发展，形成了一个深厚的低涡，中心位置位于我国黑龙江省的哈尔滨市附近，此时东北冷涡开始影响吉林省珲春市。

随着东北冷涡的发展，大量湿冷空气从低涡中心向珲春市输送，造成该地区持续降水。7月5日14:00，低涡进一步东移南下，珲春市处于低涡的东南象限，此时降水强度达到最大。随后，低涡继续东移，7月5日20:00，低涡中心已移出吉林省，降水也随之逐渐减弱。至7月6日02:00，降水基本结束。

在这一天气过程中，东北冷涡起到了决定性作用，不仅提供了大量的水汽来源，还通过其中心附近的气压梯度，引发了大风天气，进一步促进了降水的发生。此外，在此次降水过程中还伴随着中尺度对流系统的生成和发展。在东北冷涡的作用下，产生了雷电、冰雹等强对流天气，为珲春市带来了短时强降水、大风等灾害性天气。

4 物理量诊断分析

4.1 水汽条件分析

水汽是大气中水循环的重要物质，也是形成降水的必要条件之一。为了深入了解此次冷涡天气过程的水汽条件，利用气象观测数据和模式输出，计算了各站点的水汽通量散度、比湿和可降水量等指标。通过这些数据，可得出这次降水过程的水汽来源和特征。

根据观测数据，此次冷涡天气过程中的大气湿度较大，且降水量也较大。这表明在降水过程中，空气中水汽含量较高，有利于降水的形成。通过分析水汽通量散度，可发现此次降水过程中的水汽来源广泛。其中，海洋输送的水汽起到了重要作用，而陆地水汽也不可忽视，表明此次冷涡天气过程中，水汽输送涉及多个来源，从而增加了降水过程的复杂性和不确定性。

在降水过程中，各地区的水汽分布存在较大的差异。部分地区的水汽含量较高，而其他地区则相对较低。由于水汽分布具有不均匀性，导致降水分布不均，有些地区降水强度较大，有些地区则较小，加大了降水预报的难度。

4.2 垂直运动分析

垂直运动是天气系统中大气运动的一种重要形式，对对流降水等天气现象有着重要影响。为了深入了解此次冷涡天气过程中的垂直运动情况，计算了各时次的垂直速度和温度露点曲线等指标。通过这些数据，可判断此次降水过程中的垂直运动情况及其对降水的影响。

根据垂直速度计算结果发现，此次降水过程中，大气存在强烈的上升运动。这种上升运动有利于水汽的凝结和降水粒子的形成。垂直速度的大值区与降水的中心位置有较好的对应关系，表明垂直运动对降水分布的影响较大。

通过分析垂直速度分布，发现此次降水过程中存在上升运动中心，位于冷涡中心附近，上升气流较强，有利于降水的持续发展。同时，垂直速度的大值区与低层湿度较大的区域，也有较好的对应关系，进一步说明垂直运动对降水的影响。

通过计算和分析温度露点曲线，发现此次降水过程中的温度露点曲线较为陡峭，表明大气中存在较大的不稳定能量，有利于强对流天气的产生。

4.3 不稳定条件分析

不稳定条件是天气系统中大气状态的一种重要特征。为了解此次冷涡天气过程的不稳定条件，计算了各个时次的假相当位温、比湿等指标。通过这些数据，可判断此次降水过程中的不稳定条件及其对降水的影响[4]。

在此次冷涡天气过程中，不稳定条件主要呈现以下特征：(1)假相当位温高：通过计算和分析假相当位温，发现此次降水过程中的假相当位温较高，表明大气中存在较大的能量，有利于强对流天气的产生。(2)比湿较大：通过计算和分析比湿，发现此次降水过程中的比湿较大，表明大气中水汽含量较高，有利于降水的形成。

4.4 雷达回波特征

雷达回波是利用雷达探测大气中水滴、冰晶等目标物反射的电磁波，探测云雨分布、位置、范围和移动轨迹的一种方法。通过分析雷达回波资料，得出以下几个方面的特征。

(1)回波强度。此次冷涡天气过程中，雷达回波强度较强，显示出较大的降水强度。其中，强中心主要出现在降水区中低层，且在某些站点出现了60 dBz以上回波，表明降水的强度和降水粒子密度较大。

(2)回波形态。雷达回波呈现典型的冷涡结构特征。在降水区中低层，出现了明显的气旋性旋转结构，且中心位置与低层冷涡中心位置基本一致，表明冷涡天气系统在雷达回波上具有明显的特征和形态表现。

(3)降水区。根据雷达回波分析，降水区主要位于冷涡东部地区和北部冷空气区域，呈现明显的“S”形特征，表明冷涡降水具有明显的区域性和时间变化特征。

(4)回波移动速度。雷达回波显示，降水区自西向东移动，且移动速度较快，表明降水过程具有明显的移动性和时间变化特征。

以上雷达回波特征为预报员和气象服务人员提供了重要的参考依据，有助于更好地预警和预报降水的发生、发展及影响。

5 冷涡天气的应对

5.1 受灾情况

2023 年7 月4—5 日的冷涡天气对珲春市的民众生产生活造成了巨大影响。

(1)农业损失。7月4—5日正值珲春市农作物生长的关键时期，强降水严重影响农业生产，珲春市5个乡镇、2个街道和24个行政村遭受洪涝灾害，玉米、大豆等粮食作物遭受巨大损失。

(2)城市交通受阻。由于降雨时间长、强度大，部分低洼地段城市道路出现积水现象，车辆行驶缓慢甚至无法通行，导致交通受阻。

5.2 气象服务重点

(1)预报准确是关键：在此次冷涡天气过程中，预报准确是一项关键措施。准确的预报预警能够及时向公众发布预警信息，并提供精细化服务。

(2)应急联动是重点：在应急处置过程中，相关部门和单位需要加强应急联动，发挥部门优势，共同应对冷涡天气过程造成的影响。

(3)服务社会是职责：作为气象部门，应当秉持服务精神，严谨落实气象预报等服务，更好地服务社会。

5.3 气象防御系列措施

(1)要充分发挥科技优势，利用各类监测手段，不断提高气象灾害风险实时动态研判能力，进一步提高监测预报预警能力，做好递进式预报、渐进式预警、跟进式服务。在发生强降水天气前，提前发布、滚动更新气象信息、预警信号，充分发挥气象防灾减灾第一道防线作用。

(2)要充分发挥防汛减灾先导作用，切实强化上下联动。加强与上级部门的天气会商和周边地区气象部门的协作，实现信息共享和联防联动，增强预报的准确性和时效性。

(3)要充分发挥融媒宣传特性，及时、准确地通过各种媒体渠道向社会公众发布天气预报和预警信息。利用电视台、珲春融媒体、报纸、网络等传媒，向社会公众广泛传播预报预警信息，提醒公众注意天气变化，提前做好防范准备。针对不同行业和人群的需求，提供精细化的气象服务。针对农民提供农事建议，针对交通部门提供交通气象服务，针对防灾减灾相关部门提供气象灾害防御措施和建议等，帮助相关部门合理安排生产和生活，做好公众气象服务工作。

(4)要充分加强部门联动合作，形成防灾减灾工作合力。与应急管理局、水利局、自然资源局、农业农村局等涉农涉灾部门和社会媒体共同构建全覆盖、立体化的预警信息发布网，发挥行业优势，畅通汛情监测信息共享渠道，实现突发事件预警信息精准定向快速发布，充分发挥叫应联动机制减灾作用，实现预警叫应业务化。及时向政府汇报重大天气过程预报及影响，积极配合政府做好应急处置工作。

(5)充分加强防灾减灾宣传教育，通过各种渠道向公众广泛宣传灾害天气的危害性及应对措施。在灾害发生前，通过手机短信、微信公众号、电视等渠道，发布预警信息；在灾害发生时，在各大媒体上及时更新天气情况；灾害结束后，及时总结经验教训[5-6]。

在2023年7月4—5日的冷涡天气过程中，珲春市气象局预报预警基本准确，降水时段和量级与实况基本一致，服务主动超前、预警发布及时。通过以上措施，有效应对了此次冷涡天气过程，最大限度地减轻了灾害影响，保障了公众的生命财产安全和生产生活的正常进行[7-8]。

5.4 科学应对雨季天气

(1)应加强与相关部门的协作：水利局、住房和城乡建设局、应急管理局、自然资源局、交通管理局等相关部门应加强协作，共同应对雨季天气带来的影响，保障公众的生命财产安全和生产生活的正常进行。

(2)加强雨情水情的监测：要加强对降雨量、降雨强度、河流和水库水位等水文气象要素的监测，及时掌握雨情水情变化情况[8]。

(3)做好水库调度工作：与水利局、应急管理局等单位做好联防联动，要根据降雨情况和气象预报，科学、合理地调度水库水位，保障水库堤坝安全和下游地区的防洪安全。

(4)加强堤防巡查和险情抢护：在降雨期间，要加强堤防的巡查和险情抢护工作，发现险情及时进行抢护处理，保障堤防安全。

(5)做好城市排水工作：在城市地区，要及时疏通排水管道，确保雨水能够顺利排出，防止城市内涝等问题的发生。

(6)做好地质灾害隐患点排查工作：根据气象预报预警，及时排查山洪、泥石流、滑坡等地质灾害隐患点排查整改工作[9]。

6 结束语

近年来，随着全球气候变暖，极端天气事件的频率和强度也在发生变化，通过研究冷涡天气过程，可为气象部门深入理解这种变化提供重要的数据，为应对气候变化提供科学依据，不断提高气象预报的准确性和精细化水平，更好地满足社会生产和公众生活的需求。对冷涡天气过程进行研究，能够更好地为公众提供及时、准确的预报预警服务，减少或避免极端天气事件对公众生命财产造成的危害，为气象部门应对自然灾害提供科学依据和技术支持，推动气象事业的发展[10-11]。未来，需要进一步加强对冷涡天气过程的研究，提高预报准确性，同时要注重国际合作，加强数据共享和信息交流，为应对气候变化作出更大的贡献。