一次冷渦天氣過程的分析與應對措施

郭婧芝，王楠楠，劉鑫鵬

吉林省琿春市氣象局，吉林琿春 133300

東北冷渦的形成與發展，通常會引發暴雨、雷電、風雹等災害性天氣，對農業生產、交通出行等領域造成負面影響。有研究表明，我國東北地區22.4%的暴雨與53%的風雹由冷渦引起，因此提升氣象預報準確性，使氣象預報更好地服務于民，要加強對冷渦天氣的研究[1]。近年來，有大量學者研究東北冷渦，有研究指出，要對冷渦活動的個數、強度、影響進行統計，明確冷渦天氣的頻次、位置、環流背景、水汽輸送、降水、冷暖平流等要素[2]。部分研究者就冷渦影響下的區域持續性暴雨天氣過程、強對流天氣進行研究，認為冷渦研究對于提升氣象預報質量、保障人們生產生活具有重要意義[3]。

1 東北冷渦介紹

在東北地區，冷渦經常出現在夏季和初秋，是造成東北地區低溫冷害、陰雨洪澇的主要因素，其研究價值極高。東北冷渦的主要特征是溫度差異大。由于受到高空槽線的影響，冷空氣在東北地區聚集，形成溫度梯度較大的區域。這種溫度差異會導致大氣層結不穩定，容易產生強對流天氣。同時，持續時間長、影響范圍廣也是東北冷渦的主要特征，一次典型的東北冷渦天氣過程通常會持續數天，影響范圍廣泛。

東北冷渦會對社會各方面產生深刻的影響：第一，冷渦天氣過程可能引發強降水和雷電等災害。由于大氣層結不穩定，會有強烈的對流天氣產生，引發短時強降水、雷暴、大風等災害性天氣，可能引發城市內澇、山洪、泥石流等自然災害，威脅人們的生命財產安全[4]。

第二，冷渦可能引發冰雹和龍卷風等極端天氣現象。在一定條件下，冷渦會與低層的暖濕氣流相互作用，形成強烈的上升氣流和下沉氣流，進而引發冰雹和龍卷風等災害。

第三，冷渦會對農業生產和生態環境產生影響。在農作物生長的關鍵時期，持續的低溫陰雨天氣，可能導致農作物生長受阻，產量下降。

第四，冷渦導致的雷電和大風可能引發森林火災和草原鼠害等生態問題。

2 降水實況特征

2023年7月4日20:00—5日20:00，吉林省琿春市出現了明顯降水天氣過程，全市平均降水量為50.2 mm，出現大暴雨(降水量＞100 mm)的站點有2個，分別為敬信鎮防川村115.6 mm、圈河口岸104.7 mm。出現暴雨(50～100 mm)的站點有12個，分別為春化鎮西南岔村71.9 mm，板石鎮66.2 mm、孟嶺村65.6 mm，哈達門鄉馬滴達村64.4 mm，敬信鎮64.2 mm，合作區61.2 mm，敬信鎮大肚川村60.1 mm、西架山57.3 mm，琿春市56.8 mm，春化鎮大六道溝村53.0 mm、官道溝村51.6 mm，楊泡鄉煙囪砬子村50.5 mm。其余站點出現大雨，降水量25.0～50.0 mm。

7月5日出現大風天氣，出現大風的站點極大風速統計如下：板石鎮23.1 m/s，琿春國家基本氣象站19.5 m/s，敬信鎮防川村19.2 m/s，長嶺子口岸17.4 m/s。

3 環流形勢與主要天氣系統發展演變

在本次降水天氣過程中，吉林省琿春市的主要環流形勢受到東北冷渦的影響。7月4日20:00，一個明顯的低值系統出現在東北地區，為東北冷渦的初始階段。7月5日08:00，該低值系統進一步發展，形成了一個深厚的低渦，中心位置位于我國黑龍江省的哈爾濱市附近，此時東北冷渦開始影響吉林省琿春市。

隨著東北冷渦的發展，大量濕冷空氣從低渦中心向琿春市輸送，造成該地區持續降水。7月5日14:00，低渦進一步東移南下，琿春市處于低渦的東南象限，此時降水強度達到最大。隨后，低渦繼續東移，7月5日20:00，低渦中心已移出吉林省，降水也隨之逐漸減弱。至7月6日02:00，降水基本結束。

在這一天氣過程中，東北冷渦起到了決定性作用，不僅提供了大量的水汽來源，還通過其中心附近的氣壓梯度，引發了大風天氣，進一步促進了降水的發生。此外，在此次降水過程中還伴隨著中尺度對流系統的生成和發展。在東北冷渦的作用下，產生了雷電、冰雹等強對流天氣，為琿春市帶來了短時強降水、大風等災害性天氣。

4 物理量診斷分析

4.1 水汽條件分析

水汽是大氣中水循環的重要物質，也是形成降水的必要條件之一。為了深入了解此次冷渦天氣過程的水汽條件，利用氣象觀測數據和模式輸出，計算了各站點的水汽通量散度、比濕和可降水量等指標。通過這些數據，可得出這次降水過程的水汽來源和特征。

根據觀測數據，此次冷渦天氣過程中的大氣濕度較大，且降水量也較大。這表明在降水過程中，空氣中水汽含量較高，有利于降水的形成。通過分析水汽通量散度，可發現此次降水過程中的水汽來源廣泛。其中，海洋輸送的水汽起到了重要作用，而陸地水汽也不可忽視，表明此次冷渦天氣過程中，水汽輸送涉及多個來源，從而增加了降水過程的復雜性和不確定性。

在降水過程中，各地區的水汽分布存在較大的差異。部分地區的水汽含量較高，而其他地區則相對較低。由于水汽分布具有不均勻性，導致降水分布不均，有些地區降水強度較大，有些地區則較小，加大了降水預報的難度。

4.2 垂直運動分析

垂直運動是天氣系統中大氣運動的一種重要形式，對對流降水等天氣現象有著重要影響。為了深入了解此次冷渦天氣過程中的垂直運動情況，計算了各時次的垂直速度和溫度露點曲線等指標。通過這些數據，可判斷此次降水過程中的垂直運動情況及其對降水的影響。

根據垂直速度計算結果發現，此次降水過程中，大氣存在強烈的上升運動。這種上升運動有利于水汽的凝結和降水粒子的形成。垂直速度的大值區與降水的中心位置有較好的對應關系，表明垂直運動對降水分布的影響較大。

通過分析垂直速度分布，發現此次降水過程中存在上升運動中心，位于冷渦中心附近，上升氣流較強，有利于降水的持續發展。同時，垂直速度的大值區與低層濕度較大的區域，也有較好的對應關系，進一步說明垂直運動對降水的影響。

通過計算和分析溫度露點曲線，發現此次降水過程中的溫度露點曲線較為陡峭，表明大氣中存在較大的不穩定能量，有利于強對流天氣的產生。

4.3 不穩定條件分析

不穩定條件是天氣系統中大氣狀態的一種重要特征。為了解此次冷渦天氣過程的不穩定條件，計算了各個時次的假相當位溫、比濕等指標。通過這些數據，可判斷此次降水過程中的不穩定條件及其對降水的影響[4]。

在此次冷渦天氣過程中，不穩定條件主要呈現以下特征：(1)假相當位溫高：通過計算和分析假相當位溫，發現此次降水過程中的假相當位溫較高，表明大氣中存在較大的能量，有利于強對流天氣的產生。(2)比濕較大：通過計算和分析比濕，發現此次降水過程中的比濕較大，表明大氣中水汽含量較高，有利于降水的形成。

4.4 雷達回波特征

雷達回波是利用雷達探測大氣中水滴、冰晶等目標物反射的電磁波，探測云雨分布、位置、范圍和移動軌跡的一種方法。通過分析雷達回波資料，得出以下幾個方面的特征。

(1)回波強度。此次冷渦天氣過程中，雷達回波強度較強，顯示出較大的降水強度。其中，強中心主要出現在降水區中低層，且在某些站點出現了60 dBz以上回波，表明降水的強度和降水粒子密度較大。

(2)回波形態。雷達回波呈現典型的冷渦結構特征。在降水區中低層，出現了明顯的氣旋性旋轉結構，且中心位置與低層冷渦中心位置基本一致，表明冷渦天氣系統在雷達回波上具有明顯的特征和形態表現。

(3)降水區。根據雷達回波分析，降水區主要位于冷渦東部地區和北部冷空氣區域，呈現明顯的“S”形特征，表明冷渦降水具有明顯的區域性和時間變化特征。

(4)回波移動速度。雷達回波顯示，降水區自西向東移動，且移動速度較快，表明降水過程具有明顯的移動性和時間變化特征。

以上雷達回波特征為預報員和氣象服務人員提供了重要的參考依據，有助于更好地預警和預報降水的發生、發展及影響。

5 冷渦天氣的應對

5.1 受災情況

2023 年7 月4—5 日的冷渦天氣對琿春市的民眾生產生活造成了巨大影響。

(1)農業損失。7月4—5日正值琿春市農作物生長的關鍵時期，強降水嚴重影響農業生產，琿春市5個鄉鎮、2個街道和24個行政村遭受洪澇災害，玉米、大豆等糧食作物遭受巨大損失。

(2)城市交通受阻。由于降雨時間長、強度大，部分低洼地段城市道路出現積水現象，車輛行駛緩慢甚至無法通行，導致交通受阻。

5.2 氣象服務重點

(1)預報準確是關鍵：在此次冷渦天氣過程中，預報準確是一項關鍵措施。準確的預報預警能夠及時向公眾發布預警信息，并提供精細化服務。

(2)應急聯動是重點：在應急處置過程中，相關部門和單位需要加強應急聯動，發揮部門優勢，共同應對冷渦天氣過程造成的影響。

(3)服務社會是職責：作為氣象部門，應當秉持服務精神，嚴謹落實氣象預報等服務，更好地服務社會。

5.3 氣象防御系列措施

(1)要充分發揮科技優勢，利用各類監測手段，不斷提高氣象災害風險實時動態研判能力，進一步提高監測預報預警能力，做好遞進式預報、漸進式預警、跟進式服務。在發生強降水天氣前，提前發布、滾動更新氣象信息、預警信號，充分發揮氣象防災減災第一道防線作用。

(2)要充分發揮防汛減災先導作用，切實強化上下聯動。加強與上級部門的天氣會商和周邊地區氣象部門的協作，實現信息共享和聯防聯動，增強預報的準確性和時效性。

(3)要充分發揮融媒宣傳特性，及時、準確地通過各種媒體渠道向社會公眾發布天氣預報和預警信息。利用電視臺、琿春融媒體、報紙、網絡等傳媒，向社會公眾廣泛傳播預報預警信息，提醒公眾注意天氣變化，提前做好防范準備。針對不同行業和人群的需求，提供精細化的氣象服務。針對農民提供農事建議，針對交通部門提供交通氣象服務，針對防災減災相關部門提供氣象災害防御措施和建議等，幫助相關部門合理安排生產和生活，做好公眾氣象服務工作。

(4)要充分加強部門聯動合作，形成防災減災工作合力。與應急管理局、水利局、自然資源局、農業農村局等涉農涉災部門和社會媒體共同構建全覆蓋、立體化的預警信息發布網，發揮行業優勢，暢通汛情監測信息共享渠道，實現突發事件預警信息精準定向快速發布，充分發揮叫應聯動機制減災作用，實現預警叫應業務化。及時向政府匯報重大天氣過程預報及影響，積極配合政府做好應急處置工作。

(5)充分加強防災減災宣傳教育，通過各種渠道向公眾廣泛宣傳災害天氣的危害性及應對措施。在災害發生前，通過手機短信、微信公眾號、電視等渠道，發布預警信息；在災害發生時，在各大媒體上及時更新天氣情況；災害結束后，及時總結經驗教訓[5-6]。

在2023年7月4—5日的冷渦天氣過程中，琿春市氣象局預報預警基本準確，降水時段和量級與實況基本一致，服務主動超前、預警發布及時。通過以上措施，有效應對了此次冷渦天氣過程，最大限度地減輕了災害影響，保障了公眾的生命財產安全和生產生活的正常進行[7-8]。

5.4 科學應對雨季天氣

(1)應加強與相關部門的協作：水利局、住房和城鄉建設局、應急管理局、自然資源局、交通管理局等相關部門應加強協作，共同應對雨季天氣帶來的影響，保障公眾的生命財產安全和生產生活的正常進行。

(2)加強雨情水情的監測：要加強對降雨量、降雨強度、河流和水庫水位等水文氣象要素的監測，及時掌握雨情水情變化情況[8]。

(3)做好水庫調度工作：與水利局、應急管理局等單位做好聯防聯動，要根據降雨情況和氣象預報，科學、合理地調度水庫水位，保障水庫堤壩安全和下游地區的防洪安全。

(4)加強堤防巡查和險情搶護：在降雨期間，要加強堤防的巡查和險情搶護工作，發現險情及時進行搶護處理，保障堤防安全。

(5)做好城市排水工作：在城市地區，要及時疏通排水管道，確保雨水能夠順利排出，防止城市內澇等問題的發生。

(6)做好地質災害隱患點排查工作：根據氣象預報預警，及時排查山洪、泥石流、滑坡等地質災害隱患點排查整改工作[9]。

6 結束語

近年來，隨著全球氣候變暖，極端天氣事件的頻率和強度也在發生變化，通過研究冷渦天氣過程，可為氣象部門深入理解這種變化提供重要的數據，為應對氣候變化提供科學依據，不斷提高氣象預報的準確性和精細化水平，更好地滿足社會生產和公眾生活的需求。對冷渦天氣過程進行研究，能夠更好地為公眾提供及時、準確的預報預警服務，減少或避免極端天氣事件對公眾生命財產造成的危害，為氣象部門應對自然災害提供科學依據和技術支持，推動氣象事業的發展[10-11]。未來，需要進一步加強對冷渦天氣過程的研究，提高預報準確性，同時要注重國際合作，加強數據共享和信息交流，為應對氣候變化作出更大的貢獻。