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      我是“東北冷渦” 不是“東北鐵鍋”

      發布時間:2023年12月22日 來源:中國氣象報社

      ????"受東北冷渦影響,近期某某地區將出現一次強降雪過程。"嚴寒冬季里,公眾不時會聽到這樣的天氣預報播報。而近期兩次降雪過程,氣象專家也表示,均與東北冷渦“脫不了干系”。那么問題來了,東北冷渦是個啥?它是只存在于東北、冬天才現身嗎?近日全國大范圍降溫降雪,是否該由這個“淘氣渦”來背鍋呢?本期科普看臺,東北冷渦“有話說”。

      專家顧問:

      中央氣象臺正高級工程師?張博

      國家衛星氣象中心服務首席?任素玲

      國家衛星氣象中心高級工程師?楊冰韻

      遼寧省氣象臺正高級工程師?陸忠艷

      東北冷渦是個啥?

      首先要從“渦”說起。字面上看,渦由“水”與“咼”組成,本義是水的渦形旋流,字典中解釋是水流旋轉形成中間低洼的地方。由此,我們讀到了兩個關鍵詞,一個是中間低,一個是旋轉,氣象中的渦其實也具備這兩個特點,它是大氣中一種中間為低壓的渦型旋流,也稱為低渦。在北半球,這種低渦的氣流呈逆時針方向旋轉,和我們熟知的臺風旋轉類似。

      在我國,對天氣影響較大的低渦可分為兩類:一類是在青藏高原特殊地形作用下產生的次天氣尺度渦旋,如四川的西南渦和青海湖附近的西北渦;另一類是來自高緯度地區攜帶大量冷空氣的冷性渦旋,比如現在所說的東北冷渦,除此之外還有蒙古冷渦、華北冷渦等。

      東北冷渦是怎么來的?它的“保質期”有多久?

      弄明白東北冷渦怎么形成前,我們先看看什么是西風槽。在北半球的中高緯度地區500百帕(海平面高度約5.5千米)的高空上盛行西風氣流,西風氣流常常產生波動,便容易形成槽(低壓)和脊(高壓)。東北冷渦形成的一種情況便與這個西風槽有關,當高空的西風槽加深,槽的南部逐漸脫離母體時,會攜帶冷空氣從而形成冷渦。還有一種情況是有兩個或者更多的低壓北上與東北低壓合并,于是高空槽充分加深形成了冷渦。此外,也有早已形成的高空冷渦,從西伯利亞移到了東北地區。東北冷渦一般能維持2至5天,最長的可達10余天。

      圖為FY-3D氣象衛星真彩圖記錄的2023年7月3日-10日的一次東北冷渦活動。東北冷渦中心位于蒙古國東部,冷渦東南側螺旋云帶影響著我國內蒙古東部、東北、華北東部和黃淮東部等地。國家衛星氣象中心供圖

      東北冷渦只存在于東北嗎?

      雖然稱之為東北冷渦,但其實它并不只存在于東北地區。按照氣象學定義的監測標準,東北冷渦是出現在北緯35度至60度,東經115度至145度之間,并在上述區域內形成生命史3天或3天以上的冷性低渦。在衛星云圖上看,東北冷渦特征鮮明,云系一般呈非對稱的渦旋結構,尺度龐大,其伸出的冷風云系有時可長達幾千公里。冷渦系統本身雖然較多活動于我國東北地區以及俄羅斯、蒙古國等地,但是影響范圍遠遠超過冷渦中心的位置。在一些天氣形勢下,東北冷渦本體或者與其他天氣系統配合,會帶來暴雨、大風、降溫、沙塵、強對流天氣,不單純影響東北地區,我國的華北、黃淮、長江中下游地區,甚至華南地區都可能會受到東北冷渦的影響。

      東北冷渦只會出現在冬天嗎?

      公眾普遍對東北冷渦的“冷”有些小誤解,東北冷渦作為氣象名詞,所指的“冷”并不是季節意義上的冷,而是具有一定強度,同時具有深厚冷空氣的高空氣旋性渦旋。

      受太陽輻射的影響,緯度越低,越靠近赤道,氣溫就越高。而高空冷渦的形成其中一個原因就是由于高空西風槽不斷加深,高空槽后的北段有這種暖平流的切入,而南部又有較強的冷平流,造成槽的南部不斷加深最后與北部斷裂,形成閉合環流的低渦。而低渦附近的氣溫明顯低于四周,因而稱之為冷渦。

      西風槽的活動一年四季均可能生成,所以四季都會存在冷渦系統。一般來說,東北冷渦在5、6月份出現最多,8月和3、4月份出現最少。

      東北冷渦都會帶來什么影響?

      在東北冷渦控制下,太陽輻射會將下層的空氣烤熱,空氣便會產生上升運動,在上升冷卻過程中,會形成垂直的熱力差異,冷熱空氣就容易產生強烈的垂直對流,產生暴雨、大風、雷暴、冰雹、強對流等災害性天氣。

      東北冷渦覆蓋范圍廣,且移動緩慢,有時在局地可以維持數日,所以有時可能會引起持續性特大強降水。舉例來說,不少研究認為1998年夏季松花江-嫩江流域百年一遇的持續特大強降水與東北冷渦的頻繁活動密切相關。一般來講,降水需要充沛的水汽資源和使氣塊抬升和冷卻凝結的上升氣流,在1998年的持續性降水過程中,東北冷渦作為中高緯度天氣系統,直接受到北上臺風、北上江淮氣旋及亞洲季風諸系統的影響,多方的共同作用導致了持續性的極端降水出現。

      此外,頻繁的東北冷渦活動也是我國東北地區冬季寒潮、低溫冷害以及谷物減產的主要原因。以2022年為例,4月30日,此時已過谷雨節氣,多地開始春耕春播,然而東北冷渦選擇在此時駕臨我國東北地區,在黑龍江、吉林等地造成大幅降溫,局地24小時氣溫降幅甚至達到-20℃,給當地農業生產造成很大影響。

      近期強降雪過程頻繁,東北冷渦該"背鍋"嗎?

      今年,我國北方整體降雪頻繁,雖然部分地區的降雪是在東北冷渦這個大尺度天氣系統控制下產生的,但是東北冷渦可不能全背下這個“黑鍋”。

      以2023年11月5日至7日以及21日至24日,我國內蒙古東部和東北地區出現的兩次強降雪過程為例,影響兩次過程的天氣系統并不相同。11月5日至7日降雪過程是來自于西伯利亞的高空冷渦于5日移入我國華北地區,隨后東移北上,在東北地區影響時間約2天,帶來的強降雪天氣;21日至24日的主要影響系統則是中緯度西風槽東移,來自黃渤海的暖濕氣流沿槽前向東北地區輸送,受其影響,內蒙古東部、黑龍江和吉林均出現雨轉雪,部分站點累計降水量突破歷史同期極值。

      由此可見,雖然東北冷渦名字里帶“冷”,且在持續時間和控制范圍兩個維度上都表現不俗,但是并不是造成我國今年降雪頻繁的主因。

      東北冷渦不只影響東北,還會影響華北和江淮?

      是的,雖然東北冷渦一般“坐鎮”東北,但是其“觸手”卻能攪動長江中下游地區的天氣,我國的華北、黃淮、長江中下游甚至華南地區在不同季節都可能受到東北冷渦的影響。

      這是由于東北冷渦相當于一個大型冷空氣團的中心,自西向東不斷分裂出一股股的冷氣流,一路影響我國東北、華北以及江浙一帶等地。東北冷渦后部冷空氣南下容易引發中緯度地區強對流天氣,即所謂“一個東北冷渦,三響雷陣雨”。

      舉例來說,2021年4月30日,受東北冷渦影響,江蘇多地均出現8級以上大風,南通等部分地區最大風力達14級,3000余人受災,造成11人死亡和較大財產損失。據當事人回憶,白天天氣還很正常,到了晚上突然就開始刮風,同時電閃雷鳴,夾雜著暴雨和冰雹、像臺風一般猛烈,破壞力十分驚人。大樹被吹斷、房屋被掀翻、廣告牌在風中飛舞……這是東北冷渦南下和江淮暖氣團迎頭交鋒形成的強對流天氣所致。

      聽說華北人都很喜歡東北冷渦?東北冷渦和華北的美麗晚霞有啥關系?

      東北冷渦作為一個深厚的冷性渦旋系統,會使高空大氣溫度明顯變低,這樣的情況下,大氣的高低空氣溫差便會變大,因此會形成上冷下熱的不穩定大氣層結。在不穩定的大氣層結條件下,空氣極易產生上下的熱對流,當低層空氣上升遇冷后便形成云,這種云我們通常稱之為直展云,也就是垂直向上發展的云,它可以發展到很高的高空。而當它發展成熟就會成為如山似塔的積雨云,這時會帶來雷雨等強對流天氣。這種云有明顯的日變化特征,上午往往是晴空萬里,午后云層逐漸增加,而太陽落山前后云層減弱,此時光線照在云體上就可能出現美麗的晚霞。另外,由于東北冷渦系統比較穩定,在持續的幾天時間里,人們可以一直欣賞到多種姿態、形態各異的對流云和晚霞。

      聽說東北冷渦像臺風一樣,開始整編號啦?

      2022年,東北冷渦重點實驗室聯合中央氣象臺、沈陽中心氣象臺對東北冷渦正式開展編號,并于當年4月5日發布了第一期《東北冷渦實時監測預報公報》,開始提供實時監測、未來24小時具體預報、未來48至72小時趨勢預報及服務等內容,并配有東北冷渦路徑預報圖、全國降水量預報圖,雷暴大風、冰雹、短時強降水及大風降溫預報圖等,各類信息一目了然。截至目前,2023年東北冷渦實時監測預報公報已發布38期。

      目前東北冷渦的預報技術如何,又有何難點?

      我國氣象工作者早在20世紀50年代就開始了對東北冷渦的研究,多年來,相關科研與業務取得豐碩成果。目前天氣預報業務上已提供包括集合預報以及確定性模式的東北冷渦實況監測、短-中-長期預報以及檢驗產品,并聯合沈陽中心氣象臺發布《東北冷渦實時監測預報公報》,但我們目前仍做不到對東北冷渦的100%預測,其誘發的包括短時強降水、雷暴大風等強對流天氣的監測和預報預警能力也有待于進一步提升。

      (責任編輯:張明祿)

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