6小时分析数据从国家环境预报中心/国家大气研究中心(NCEP / NCAR),空间分辨率为2.5°×2.5°,和气象的观测数据信息综合分析和处理系统(MICAPS)提供的中国气象局(CMA)是用来执行一个客观分析NECVs期间1989 - 2018。相比于数据和较低的时间分辨率,6 h数据相对更客观和有效地检测和跟踪温带气旋( 16]。

NECVs占领整个对流层的深入,一个温暖的结构超过300 hPa低于300 hPa感冒和结构。因为寒冷的中心是在500 hPa(最 17选择],500 hPa等压面检测和跟踪NECV流程的范围内(35°N-60°N, 115°E - 145°E)。然后,MICAPS观测数据应用于确定NECV深系统。

定量定义NECVs在一个可操作的方法,一个三步的目标识别方法设计如下。这种方法主要是指胡锦涛et al。( 11]。 (1)

在指定的区域,网格点被认为是最低如果这个网格的潜在的高度低于周围八个网格点。然后,如果这些网格和周围八个网格点有积极的区域温度拉普拉斯算子,即。,( ∂ 2 T / ∂ x 2 > 0 在500 hPa),网格最小值可以被视为一个潜在的NECVs网格。

在这项研究中,NECVs分类根据其地理位置和物理机制。的位置,类似于标准由郑制定和张 5,NECVs分为NCV SCV的主,500 hPa等压面。此外,NECV是一个重要的天气系统在中国东北,发展东亚阻塞高压的情况下。附近的对流云团可能出现在不同领域或NECV后面,尤其是在背后的晴空区冷涡区。叠加在高层冷平流和温暖的低水平平流,加上地面辐射供暖,形成不稳定的分层,造成突然强烈对流天气。一个众所周知的事件在中国东北,称为“冷漩涡雨季,”正是由于NECVs的频繁活动。太阳et al。 18)选择八个暴雨事件相关NECVs (A型)和八个弱降雨(B型)综合诊断分析。结果表明,B型的强度略强于类型A型,每个级别低的轴线中心倾斜向西北方与高度,一定程度上有一定的相位差,字段的温度和压力。然而,B型的正压结构是显而易见的,在温度和压力一致的阶段。指的是温度和压力的特征字段类型A和B, NECVs分为两种类型(图 1)、强和弱的分别。NECV被认为是强大的,如果循环几乎是垂直延伸从低层次的中间层次,有一个明显的冷槽或中心。相反,它被认为是弱如果循环对应于一个弱冷槽或直等温线在中低水平,较弱的温度平流。

在研究期间,从1989年到2018年,已经有221 NECV过程从5月到9月在中国东北,总影响持续时间达到每年1044天,平均34.8天。此外,出现NECVs逐年增加,每年平均的7.4倍,2005年出现的最常见的10倍,2007年和2009年,最小的只有4倍在1994年和1992年1999紧随其后。在1991 - 2018年期间,每年发生的NECVs低于30年的年平均在2005年之前,但较高的2005年之后(2008年和2013年除外)(图 2(一个))。此外,NECVs的寿命而言,除了五个事件,超过十天时间最长的是13天,93%的NECVs持续3 - 5天,平均4.33天,其中大约一半(图持续3天 2 (b))。

据统计,221年病例占47.5%的NECV过程,主基地占48.9%,scv占3.6%。病例的发生频率和主基地是负相关,并且都表现出微弱的上升趋势。请注意,这两种类型的出现明显波动在2003年之前,这显然是负异常;在2003年之后,波动减弱,但随着振幅的增加。据Morlet小波分析方法,有数字9和5年周期的东北冷涡过程( 6),和2003年的尽头九年制的循环。此外,异常scv的发生大多是积极的(图 3(a))。弱的发生频率NECVs约占总数的54.3%,1.2倍的强者NECVs(45.7%),显示一个线性上升趋势。在1991 - 2000年的异常发生的频率弱NECVs大多是负面的,但积极的2000年之后。强NECVs波动振幅相对较弱,1991 - 2005负异常的主要时期,2001 - 2005大的负异常。弱NECVs,较大的正异常发生在一段2001 - 2005和2008 - 2012(图 3(b))。

弱NECVs发生在主基地的比例高于ncv(图 4)由于强劲的签证中心略高于弱签证中心,占病例总数的一半。然而,弱主基地的比例是1.5倍,强大的主基地,占公司总数的60%。主基地呈正相关,在中国东北部大部分地区干旱和洪水。有一个正相关的主基地的强度降水在中国东北 13];即。,when weak MCVs occur more frequently, less rainfall occurred in Northeastern China, which is consistent with the conclusion that MCVs generally lead to a lower temperature and less rainfall [ 5]。

每月NECV变化发生在不同时期的变化。1956 - 1990年期间,6月的高峰期NECVs”活动和NECV雨季在中国东北,紧随其后的是(7月 14]。1980 - 1989年期间,NECVs主要发生在4月到10月,特别是在9月和5月- 6月 12]。然而,在1961 - 2010年NECVs频繁出现,很少5月(9月 6]。在1989 - 2018(图 5),很明显,5月份NECVs发生最频繁(总共63次,平均每年为2.1,最高一年4),占总数的28.4%。同时,NECVs很少发生在August-September,占15%,平均的1.2倍。此外,从5月到7月,总天受NECVs都超过200天,年平均9.9天,8.8天,7.0天5月,6月,7月,分别。同时,影响时间最长,6月和7月是21天,20天,19天,分别平均持续时间超过四天为每个进程在这个时期。因此,5月到7月是主要的时期NECVs影响中国东北最多,这与以前的研究一致。然而,在8月和9月,年平均天受NECVs只有4.7天,4.2天,共143天,128天,分别。

每月的变化NECVs由于不同位置和不同的优势。NECVs的活动可能会对韩国的影响最为显著,5月中国东北北部地区,但在三江平原和6月中国东北的东部。7月后,NECVs仅仅是一个次要作用在中国东北降水,亚热带的雨季是主要因素 13]。不过,即使在盛夏(8月)降水之间的相关系数在西方的中国东北和NECV影响天可以达到0.31 - -0.47(传递的重要性水平0.05 - -0.01) 13]。6月ncv很少发生,但发生频率占一半以上4月和8月到9月 5]。图 6总结了NECVs的月度变化与不同类型。中译和主基地很少发生在6月和7月,而频率大约是相同的五月,八月,九月。scv通常发生在5月到6月的频率相对较低但不发生在9月将近30年。强NECVs更高的发生频率在晚春和初秋,但弱NECVs较高的夏季,尤其是在7月份到8月份。

NECVs的发生频率显著降低后的突然减弱射流梅雨期( 8]。强NECVs主要发生在梅雨期之前,即。,mainly in May, while moderate and weak events mainly occur during or after the Meiyu period, that is, during June-July. The cold air of NCVs comes from the Arctic, most of which affects Northeastern China through the northwest or polar path, resulting in complex weather. Comparatively, the MCVs generally bring a lower temperature and less rain [ 5]。

不同类型之间的关系月度变化NECVs进一步调查(图 6(c))。结果表明,6 - 7月出现弱主基地和强大的中译5月15倍以上,其次是弱者ncv在7月和9月强劲的中译。中译,在晚春和初秋(5 - 9月),强大的中译发生更加频繁,占病例总数的60%,这是由于这一事实ncv晚春和初秋的一个很大的影响在最近的30年,中国东北占复杂的天气在这个时期。在夏天的主基地,弱主基地的比例是74%。有正相关的主基地的强度降水,特别是干旱和洪水在中国东北 13),这是归因于这样一个事实:大多数MCV-dominated天气最近30年较低温度和降雨的减少。总之,强劲ncv晚春和初秋以及弱主基地在夏天通常发生的频率相对较高,这可能是有意义的研究NECVs的控制下的天气条件。提供以下简要分析原因。

的因素之一负责高频出现的强劲ncv晚春和初秋以及弱主基地在夏天是西风飞机上对流层。人尽皆知地,有一种强烈的西风喷射在东亚,在气候变化中扮演着关键角色。其强度变化和南北运动密切相关的季节性变化在东亚大气环流( 19),从而形成和发展做出了重大贡献的NECVs对流层上层( 18]。此外,上部和下部之间的垂直运动和配置水平NECV中心附近是密切相关的上层飞机( 18]。

NECVs通常发生在该地区拥有强大气旋剪切左边的纬向射流轴 13]。东冷的漩涡接近飞机出口,有利于上层水平散度,因此加强涡环流的形成和持续发展和促进NECVs [ 13]。比较上层中译过程中飞机的分布在不同季节(数字 7(一)- 7(c)),飞机在晚春和初秋显然更强,伴随着更大的平均风速和增强的分歧上水平,从而加强ncv的循环。同样,主基地,上层飞机弱在夏天比在5月到9月,导致发展主基地(数据走软 7(b)和 7(e))。

东亚西风飞机具有明显的分支现象多年来与许多NECVs [ 13]。刘等人。 15)总结了异常环流模式支持NECV的形成和维护活动,指出欧亚之间的交互和东亚/太平洋远程并置对比波列车在低频范围内可以最终影响NECV系统的运动速度和方向。除此之外,它还导致的南北运动NECV乐队,这对应于风速的南北摆动轴(30 m·s⁻¹在200 hPa)。结果表明,加强NECV活动可以迫使南方飞机向北转移在高纬度地区( 5]。南方飞机通常是东亚射流的分裂的结果( 13]。

图 8显示显著差异在300 hPa纬向风异常分布在不同季节中译和公司流程;引用用于估计异常平均风速为300 hPa在1989 - 2018年。纬向风异常通常展览band-shaped分布。对于中译,都有一个异常“正负——-”从南到北分布的面积30°N - 65°N, 100°E - 160°E(图 8(a))。在春末,正异常的中心向南与一个相对较大的范围位于32°N-50°N (40°N-50°N在其他季节)。的范围和中心值相对积极的异常在初秋(数字更大 8(b)和 8(c))。因此,对于中译,副热带西风飞机上水平强在晚春和初秋,和强烈的上层西风飞机加强上层发散,从而有利于NECVs的发展。主基地,负异常分布在南部大部分地区60°N在夏天(数字 8(d)和 8(e)),而只有积极的一部分异常区域的范围30°N-40°N在5月到9月。因此,主基地的副热带西风飞机是在夏天较弱。上层散度相对较弱,不利于加强寒冷的漩涡。

不同的天气尺度系统的形成和发展都有其特定的环流背景。如图 9,ncv随季节的循环情况。漩涡的发行量是相似的在春末和5月到9月,与不同的阻塞情况下,其中心是维持在约52°N。在春末,漩涡的经向环流加剧;因此,中译的影响范围向南的位置稍微扩大,中期的潜在的高度和上对流层较低(数字 9(b) - 9(e))。但在初秋,中译是向北的位置。截止低点更明显的结构在对流层,降低中心的潜力在500 hPa高度。相比之下,血液循环弱850 hPa是因为一个小高启动从西南(数字 9(c) - 9(d))。

的温度场,没有冷中心在春末和5月到9月;相反,一个很深的寒冷与截止低槽坐标。槽的温度滞后于高度槽,这漩涡的发展有利。然而,冷槽显然是更深层次的在春末,尤其是中层(数字 9(b)和 9(e))。在秋天的开始,有一个冷中心500 hPa冷槽850 hPa,几乎垂直的空间分布,导致更强的冷平流(数字 9(c) - 9(f))。主基地,循环在夏天也类似于May-September。然而,所不同的是,当主基地发生在夏天,500 hPa流通情况较弱,相对较浅冷槽。因此,主基地的强度较弱的夏天(没有显示)。

NECVs深涡系统与底层的融合,高层分歧,明显的上升运动。的指导下东南气流、温暖、潮湿的空气低对流层向北移动从东南到中间,对流层上层,然后移动到北部和西北部与涡流。干燥的冷气流在对流层从高到低纬度东南气流。因此,稳定分层上干燥和下湿”结构的形成,有利于释放的势能和可用的涡流NECVs不断向前发展。提升运动有很大的冷涡发展( 20.]。太阳et al。 18)选择9 NECV事件造成暴雨进行诊断分析。发现附近的物理量NECVs分布不对称,和升动作东边的强劲。提升中心东南边(通常是 21]。垂直速度和经向风异常垂直切割在125°E(图 10)。中译,风速更大在晚春和初秋,哪个更有利于NECVs的发展。NECVs提升运动东南一侧的强劲,而提升运动中心和西区附近NECVs克制是由于气流在中间和对流层上部的存在( 18]。提升运动的东南一侧NECVs更强在晚春和初秋,相对更大范围的春末,几乎覆盖所有地区南部的58°N。然而,南边的下行运动弱在初秋(数字 10(b)和 10)(c)。主基地,提升运动的涡是相当强劲的夏天(数据中心 10(d)和 10(e))。这一现象可能归因于在夏天哈德利环流的向北运动,导致附近的上升气流30°N [ 22),上升气流的确切位置位于图 10(e),除了哈德利环流,它也可能受到合理的加热与底层表面( 23]。

总的来说,当ncv发生在晚春和初秋,中央潜在的高度相对较低,流通领域上下水平有利于加强低中心。整个对流层气旋环流较强,尤其是在上层和西南边。附近的强劲提升运动中心或在南方地区,促进NECV的不断发展,使之更容易在晚春和初秋。然而,对于主基地发生在夏天,事情只是讽刺性的气旋环流较弱,特别是在高层和东南部。尽管哈德利环流的影响提升分支在夏天,提升运动强劲的南面NECV中心。

褐变等。 24- - - - - - 26)指出,干侵入促进温带气旋的发生和发展。通过结合卫星水汽图像和大气动态领域,吴et al。 27)指出,干侵入冷漩涡中心的绝对涡度增加,从而加强其发展。因此,干侵入是NECVs动态条件的形成和发展。基于全面的个案分析,刘等人。 15]发现,干侵入区域对应于高潜力涡度(PV)地区,和上干燥的冷气流侵入向下沿等熵面、穿越等压表面和附近地区寒冷的漩涡中心,这样寒冷的漩涡可以开发和维护cold-core结构。在自然界中,负责干侵入机制可以表示为高PV的入侵和向下扩展。

从中间高PV和对流层上部延伸到较低的水平,提高中间低的气旋环流和低对流层的融合,促进低水平,从而加强提升运动。PV异常的病例在晚春和初秋以及主基地在夏天是沿着125°E(图的垂直切片 11)。数据 11(一)和 11(b)代表的区别中译的PV春末(初秋)和30年的中译,和图 11(c)代表的区别主基地的PV夏季和主基地的30年的意思。干燥的冷空气与高PV上层不断向下的补充,和干区延伸到对流层中下游,上层的明显增加冷平流导致触发上干燥和寒冷的垂直结构,降低湿度,和温暖NECV的中心,形成一个不稳定的分层,对流不稳定的发展提高NECV创造了有利条件。中间和上部对流层高PV气流的影响,250 hPa影响最大。西北气流的指导下,高PV侵入300 hPa的低水平。

在春末的中译,都积极的PV异常NECV中心附近的中产和对流层上部,这有利于引发提升运动,形成严重的对流(图 11(a))。在初秋,该地区- PV异常范围内30°N-42°N从上层到对流层顶。此外,有两个积极的方面:低对流层中的一个,另一个在北部的上下对流层42°N。此外,它可以看出高PV入侵和向下扩展更强,所以NECVs更强发展(图 11(b))。主基地,积极在夏天异常较弱,主要集中在中低对流层。此外,上层的负异常,和向下扩展的高PV很弱,这表明干入侵的机制有一个微弱的促进发展的主基地在夏天(图 11(c))。相比之下,图 10,合理提升运动主要是受底层表面和哈德利环流的影响。

钟等。 28)指出,干侵入作为开发和向东运动出现的高PV高层冷平流的入侵在较低的水平。寒冷和温暖的平流的形成和发展中扮演着重要的角色NECVs;尤其是NECVs低级系统,冷平流是其发展的主要原因 29日]。热空气上升和下沉冷空气造成的涡流可用势能的释放,将动能转化为涡度。这种能量转换使NECVs的开发和维护 30.]。温度平流的中译和主基地在不同季节的垂直切片125°E如图 12。可以看出,中间的冷平流是更明显的对流层和低,300 hPa有界,上层是暖平流区,较低的冷平流区,有弱的暖平流在表面(图 12(a))。病例发生在初秋的时候,冷平流范围较大,向上200 hPa和向下扩展到800 hPa(图 12(b))。此外,当ncv出现在春末,暖平流超过300 hPa强,冷平流略向下延伸(图 12(c))。当主基地发生在夏天,温暖的平流范围增加,而冷平流的强度降低,略有缩小范围(数据 12(d)和 12(e))。总之,干侵入机制有很强的促进作用ncv在晚春和初秋。然而,促进影响主基地在夏天是相对较弱。