东北冷涡客观识别方法的研究

利用1991-2000年NECP/NCAR逐日再分析资料,根据其概念模型的3个物理特征来客观识别东北冷涡。结果表明：在500 hPa上,冷涡中心是极小值点,并且北部有相邻两个格点纬向风向为偏东或静风;冷涡东部的相对厚度高于冷涡中心;冷涡东部的暖锋参数（TFP）高于冷涡中心。当判断连续2d内是否为同一冷涡时,采用方法：前一日识别出有冷涡,那么第二日在与前一日位置相差的经度为（-10?,15?）;纬度为（-7.5?,7.5?）内识别出冷涡时,则认为是同一冷涡。将利用客观方法识别的东北冷涡气候特征与前人主观研究成果进行对比发现,二者识别的东北冷涡主要分布区域（40?-55?N ,115?-145?E）、持续时间、活跃期基本一致。将客观识别与主观方法对本资料识别的冷涡进行比较,完全一致的达72%。误差原因为主客观方法标准不一致,导致有无闭合等值线产生的空识别、中心定位差异的空漏识别和起止时间的空漏识别,以上误差对气候统计不会造成明显影响,可视为正确识别。另外,10 a间,有19例漏报情况,为错误识别,仅占全部冷涡的1.4%,因此,这一客观识别方法是比较合理的,可以应用到冷涡的气候统计中。     

东北冷涡气候特征及其对内蒙古降水的影响

基于内蒙古116个气象观测站1981-2017年5-8月逐日降水资料及NECP逐月再分析资料,采用传统东北冷涡定义,对5-8月东北冷涡活动过程次数、日数进行客观识别,并分析了东北冷涡活动日数与内蒙古降水的关系.结果表明:(1)东北冷涡活动日数与500 hPa高度场在东北亚地区呈现出显著的"南负北正"偶极型相关分布,内蒙...     

2000～2019年东北冷涡统计特征及其影响期间的降水分布

东北冷涡是影响我国东北地区天气和气候的重要环流系统。本文在前人研究工作基础上,构建了本文的东北冷涡识别与追踪方法。利用2000～2019年NCEP/NCAR再分析资料,对东北冷涡开展客观识别与追踪,进而分析东北冷涡的时空分布特征、持续时间、强度和尺度等,最后利用国家地面气象站小时降水观测数据,探讨了东北冷涡影响期间东北区域的暖季降水分布特征。东北区域内,东北冷涡频数和影响天数无明显长期变化趋势,但存在明显的年际变化和月际变化,东北冷涡更易发生在暖季;东北冷涡的持续时间主要集中在48～72小时,半径尺度范围主要分布在600～1200 km,冷季平均尺度大于暖季,冷季冷涡中心强度也强于暖季;东北冷涡中心活动高频区沿45°～55°N呈东—西走向带状分布;东北冷涡影响期间的暖季降水量占比基本在20%以上,不同强度降水档(0.1～5 mm h^-1,5～10 mm h^-1,10～20 mm h^-1和≥20 mm h^-1)中,占比空间分布不同,强降水局地性特征显著;东北冷涡影响期间的暴雨日降水量占比最大可超过70...     

一次东北冷涡降水过程的数值模拟研究

应用中国科学院大气物理所设计开发的三维冰雹云(IAP)模式 ,使用2002年7月12日20时沈阳探空资料 ,对当日降水过程进行模拟研究。结果表明 ,这是 1次以冰相过程为主的冷云降水过程 ,前期云中对流较强 ,降水以冰雹为主 ;后期对流减弱 ,持续降雨。低层风切变和气旋存在是产生持续降雨的主要条件 ;微物理过程中 ,霰粒子的融化是降雨的主要因素 ,其次是雨水对云水的碰并收集     

一次东北冷涡天气过程双偏振雷达降水粒子相态识别

本文利用双偏振天气雷达资料,对2019年6月7-9日辽宁地区一次东北冷涡强对流天气过程进行分析。分析了东北冷涡的演变过程以及双偏振雷达的偏振参量在降水粒子相态识别中的作用,研究了不同判别规则对模糊逻辑算法识别结果的影响。结果表明：双偏振雷达的偏振参量可以对水凝物的种类、空间分布、物理形态进行大致判断,但水凝物相态识别结果仍需细化。模糊逻辑算法在强回波区域的识别结果更准确,采用不同的判别规则得到的水凝物分类结果虽存在一定差异,但在大部分观测区域的分类结果基本一致,符合天气演变规律,能够为气象预报预警提供鉴别参考。具有广泛时间、空间适配性的模糊逻辑算法,仍需大量实测案例数据的验证与仿真。     

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。      

东北冷涡研究概述

简述了东北冷涡的形势特征、气候特征、天气特征与强对流特征;回顾、综述了东北冷涡形成、发展、维持、消退期的研究成果,特别是东北冷涡强对流特征的研究进展;讨论了东北冷涡强降水、强天气等预报业务的难点及其研究方面存在的问题。认为：需要依靠现代雷达、卫星等观测设备和数值模拟手段,加强东北冷涡暴雨及强天气机制研究,提高东北冷涡天气的预报水平。     

一次初春东北冷涡的结构特征及其降水成因

利用ERA-Interim逐日再分析资料及中国753站逐日降水资料,对2008年3月23—28日的东北冷涡天气过程进行诊断分析,并探讨了冷涡降水的主要影响因子。结果表明：1)与夏季冷涡过程不同,此次初春冷涡过程高层环流场由经向环流向纬向环流转变;冷涡发展初期,经向环流的建立使得冷涡向南移动,而成熟阶段冷涡后部的低槽引导冷空气向冷涡输送,导致了冷涡环流的维持。2)亚欧大陆上空强阻塞形势的发展是初春东北冷涡形成的关键因子;乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压分别受到前期北大西洋和热带太平洋海温异常的调控,为冷涡向南发展维持提供了有利的环流背景,并影响了高低空急流的配置,有利于冷涡降水的形成。3)涡度场和温度场的高低空配置使得东北冷涡发展成深厚的环流系统,干侵入对冷涡的形成和维持同样有重要作用。冷涡环流的发展为东北地区降水提供了有利的水汽和垂直运动条件,冷暖平流交汇引起的锋面过程则促进大范围降水的形成。     

东北冷涡特征及其关键区的计算机识别

根据东北冷涡的定义及其在等压面上高度的变化特征，利用计算机在等压面网格点高度上自动识别东北冷涡的中心经纬度、中心高度和半径，确定东北冷涡的位置、强度和面积。还给出了在任意形状关键区中自动识别是否存在冷涡的方法。业务应用的实践证明，该方法对东北冷涡特征的识别准确，简便可靠，对观测错误具有较强的识别、处理能力。     

一次东北冷涡降水过程的数值模拟研究

应用中国科学院大气物理所设计开发的三维冰雹云(IAP)模式，使用2002年7月12日20时沈阳探空资料，对当日降水过程进行模拟研究。结果表明，这是1次以冰相过程为主的冷云降水过程，前期云中对流较强，降水以冰雹为主；后期对流减弱．持续降雨。低层风切变和气旋存在是产生持续降雨的主要条件；微物理过程中，霰粒子的融化是降雨的主要因素，其次是雨水对云水的碰并收集。     

Objective Identification and Climatic Characteristics of Heavy-Precipitation Northeastern China Cold Vortexes

The northeastern China cold vortex(NCCV) plays an important role in regional rainstorms over East Asia. Using the National Centers for Environmental Prediction Final reanalysis dataset and the Global Precipitation Measurement product,an objective algorithm for identifying heavy-precipitation NCCV(HPCV) events was designed, and the climatological features of 164 HPCV events from 2001 to 2019 were investigated. The number of HPCV events showed an upward linear trend, with the highest frequency of ...     

初夏东北地区冷涡降水“累积效应”

采用1960~2012年5~6月中国东北地区实况降水资料,依据东北冷涡活动客观识别方法,研究东北冷涡活动对东北地区初夏降水的影响,结果表明:5~6月每次东北冷涡过程维持时间以3~7天为主,且具有频发特征,东北冷涡降水累计量占总降水量的62.5%,给出冷涡降水月强度指数,与同期月降水量年际变化具有很好一致性;东北地区初夏降水与东北冷涡降水EOF分解主要模态十分相近,前两个模态分别为全区一致和东北、西南降水相反分布,各占方差贡献的46.8%与42.7%。冷涡降水具有显著“累积效应”,该累计效应可总体反映初夏东北地区降水异常分布特征,进一步揭示东北冷涡活动的气候学特征。     

Study on the Evolution of a Northeast China Cold Vortex during the Spring of 2010

Based on the final analysis data with horizontal resolution of 1°× 1°（four times a day） from the National Centers for Environmental Prediction（NCEP）, a typical Northeast China cold vortex（NCCV） during the spring of 2010 was examined with the quasi-Lagrange- form eddy flux circulation（EFC） budget equation. Results indicated that the mechanisms that account for the development, maintenance, and attenuation of the cyclone varied with levels and stages. Displacement of the cyclone and transports by background environmental circulations dominated the variation of the cyclone in the middle and upper levels, whereas displacement and divergence associated with the cyclone dominated the evolution of the NCCV in the middle and lower levels. Moreover, interactions between the NCCV and other subsynoptic weather systems were important for the development of the cyclone, and the pattern of background environmental circulations was also important for the evolution of the NCCV, since the cyclone enhanced（weakened） as it moved from areas of low（high） vorticity to high（low） ones.     

东北冷涡的时空分布特征及其与东亚大型环流系统之间的关系

文章用３５年（１９５６－１９９０）资料，对东北冷涡的时空分布特征，及其与东亚大型环流系统之间的关系做了研究，发现东北冷涡的出现不仅在时间上有相对的集中期，在地理分布上有着明显的密集性，并且东亚地区阻塞高压的异常发展及位置变化、西太平洋副高的强度及位置变化等对东北冷涡的形成和发展均具有至关重要的影响。      

干空气入侵对东北冷涡降水发展的影响

针对干空气入侵对东北冷涡降水发展的影响,应用WRF中尺度数值模式对2011年7月一次东北冷涡过程进行数值模拟研究。结果表明:干空气入侵对东北冷涡降水云系发展产生以下两方面的作用:一方面,密度较高的高层干冷空气下沉迫使干侵入前沿暖湿气流抬升,从而促进了东北冷涡降水发展;另一方面,下沉冷空气流向前推进"挤压"可导致冷空气前沿界面较为陡峭、层结不稳定,有助于云系垂直发展,降水主要集中于云系中部。     

东北冷涡加强减弱过程的涡度收支和动能诊断

对东北冷涡加强和减弱阶段的涡度和动能的收支进行诊断分析。结果表明：无论在加强还是减弱阶段,冷涡区域范围整层的涡度变化均很明显;涡度平衡方程中,散度项、水平平流项及余项均是主要项,正涡度的增长和减弱对冷涡加强和减弱有重要贡献;动能收支方程中的各项也有明显差异,且在对流层中上层均有较强的能量交换过程。     

一次东北冷涡过程的数值模拟与降水分析

本文利用WRF模式对2007年7月8日至12日的东北冷涡过程进行模拟。通过分析天气尺度背景场可知, 在对流层中高层出现干侵入过程, 干空气主要来源于我国内蒙古西部和东北冷涡的西北部, 随着东北冷涡一起呈涡旋状运动, 在对流层中层的干侵入更加明显; 东北冷涡的东部为水汽通量辐合区, 说明此处水汽丰沛, 该处的暖湿空气与干冷空气相汇, 有利于降水的生成。通过分析中尺度对流系统的地面和对流层中下层的风场结构可知, 中尺度对流系统易发生在东北冷涡东南侧和东北侧的气旋性曲率最大处, 此处的对流层低层易形成强辐合区, 而风场的水平辐合运动激发出垂直上升运动, 在对流不稳定区配合着强上升运动, 有利于对流系统发展而产生降水, 因此在低压系统东南侧及东北侧的 “气旋曲度” 区易形成降水。从对流涡度矢量的垂直分量可知, 在东北冷涡中的东南侧和东北侧, 对流涡度矢量的垂直分量对于中尺度系统的发生位置和降水区域有很好的指示作用。     

阜新地区东北冷涡多模式降水预报检验

为了评估欧洲数值中心全球模式(ECMWF)、中国全球模式(GRAPES)和美国全球模式(NCEP GFS)对东北冷涡降水的24 h预报性能,提高数值模式在阜新的预报能力,为模式物理参数方案的选择和调整提供客观依据,利用2019年5—8月降水产品对阜新市两个国家级观测站阜蒙县站和彰武县站进行晴雨、一般性降水和分量级降水检...     

东北冷涡云系人工增雨作业效果的检验和分析

根据辽宁地区的东北冷涡降水天气过程的规律和特点,利用气象台站网的常规观测资料,用事后划分影响区和对比区的移动分区区域回归方法,对东北冷涡降水云系的人工增雨作业效果进行了综合分析。结果表明:(1)辽宁省1992—2004年6~8月对东北冷涡云系人工增雨作业的平均增雨效果为22.44%。(2)有95%以上的可信度证明辽宁省的人工增雨有正效果。(3)物理检验分析证明,作业方法及催化部位基本是合理的,催化作业是有效的。