东北冷涡的最新研究进展

李　爽，丁治英，戴　萍，刘云桦，韩　颖

(1.南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室，江苏　南京　210044；2.辽宁省鞍山市气象局，辽宁　鞍山　114004；3.辽宁省气象信息中心，辽宁　沈阳　110000；4.广东省气象服务中心，广东　广州　510080)



东北冷涡的最新研究进展

李爽1,2，丁治英1，戴萍3，刘云桦4，韩颖2

(1.南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室，江苏南京210044；2.辽宁省鞍山市气象局，辽宁鞍山114004；3.辽宁省气象信息中心，辽宁沈阳110000；4.广东省气象服务中心，广东广州510080)

摘要：本文系统性回顾2010年以来关于东北冷涡的气候特征、暴雨特征、强对流特征、冷涡的结构和发生发展机制、冷涡与平流层相互作用等方面的最新研究成果。这些研究的范围不仅包括直接受冷涡控制的东北地区，还包括冷涡外围地区，如华北、华中、华东、华南、西北和西南地区，这有利于加深对东北冷涡天气系统的全面认识，从而提高冷涡天气的预报水平。并且展望了东北冷涡未来研究的重点方向，即采用新理论方法和较高分辨率资料，不局限于研究其内部结构、发生发展机制，以及冷涡产生的中尺度对流系统结构、运动特征、发展和触发机制，还应探讨冷涡与其他天气系统相互作用的物理机制，特别是冷涡外围地区。另外，冷涡与平流层的相互作用也值得进一步关注。

关键词：东北冷涡；暴雨；强对流；冷涡结构；平流层

引言

东北冷涡是指在我国东北附近地区具有一定强度，能维持3~4 d，且有深厚冷空气的气旋性涡旋[1]。东北冷涡不仅能造成东北地区低温冷害、持续性阴雨洪涝、突发性强对流等天气，还会使华北、华中、华东，甚至西北和西南地区产生灾害性强的中尺度对流性系统，从而出现雷暴、冰雹、短时强降水、大风和暴雨等灾害性天气。因此，东北冷涡对东北、华北汛期及江淮梅雨和华南雨季影响重大，对东北冷涡天气系统的研究有着极其重要而深远的意义。

对东北冷涡的研究已经取得了一些进展，我国最早的研究可追溯到1950年，张立祥[3]、朱占云[4]等分别总结了2008年和2010年之前的研究成果，本文系统性地回顾了2010年之后关于东北冷涡的最新研究进展，包括东北冷涡的气候特征、暴雨特征、强对流特征、冷涡的结构和发生发展机制、冷涡与平流层相互作用等方面的科研成果，不仅包括了东北地区，还包括华北、华中、华东、华南、西北和西南地区，并且提出了研究中存在的一些问题，旨在提高气象学者对东北冷涡系统及其天气的认识能力和整体预报水平。

1东北冷涡的气候特征

在2010年之前，关于东北冷涡的气候特征就得到了较为广泛的关注，研究内容主要包括东北冷涡的时空分布、环流特征和冷涡与其他天气系统相互作用等方面。2010年以来，对东北冷涡的气候特征研究进一步深入，Hu等[5]统计了1958~2006年的东北冷涡活动，发现东北冷涡的出现频率和维持时间有明显的季节周期，其最易发生在夏季，而秋末和初冬出现较少，大多数东北冷涡的生命史小于一周，但夏季和冬季容易长时间维持，一般东北冷涡形成于贝加尔湖附近，消失在西北太平洋海岸。谢作威等[6]研究发现东北冷涡最易出现在大兴安岭的古利牙山和小兴安岭以北的黑河，这与2010年之前的统计结果[7-8]比较接近。另外，5月的冷涡活动比较偏北，可达到45°N以北地区，而6月可向南扩展到40°N以南，在7~8月，随着东亚高空急流的减弱和北进，东北冷涡的活动区域向北收缩，当急流减弱北移且强西风等值线向急流轴收缩时，急流北侧正涡度加强，冷涡频数增加。

东北冷涡是东亚中高纬度地区重要的天气系统，其持续性频繁活动在一定程度上会影响局地和非局地的气候。在东北冷涡最为活跃的夏季，我国东北和华北大部分地区往往气温异常偏低，东北中西部和长江流域降水显著偏多[9]。而且，东北冷涡活动具有显著的10～30 d振荡周期，这与我国东部夏季降水异常明显相关，对雨带位置起着重要的调制作用，在东北冷涡及其相关低频环流由西北向东南的移动过程中，我国东部也经历一次由北至南的降水过程[10]。为了进一步了解东北冷涡对降水的影响，Xie等[11]根据东北冷涡上游高压脊的位置，将冷涡分为叶尼塞河、贝加尔湖、乌拉尔山和雅库茨克—鄂霍茨克海4种类型，并指出当冷涡为乌拉尔山和雅库茨克—鄂霍茨克海型时，会造成东北地区的降水异常偏多。

在冷涡频发的夏季，东北地区的中部和南部以及华北大部地区更易出现气温异常偏低，即所谓的“冷夏”天气[9]。东北冷涡偏强时，也会造成长江中下游以北、河套以东地区的低温，尹姗等[12]定义了北半球环状模指数，采用奇异值分解法得出前冬北半球环状模对春季长江中下游以北、河套以东地区的极端低温有重要影响，两者存在显著的负相关，当前冬北半球环状模偏弱时，东北冷涡偏强，极端低温事件偏多，强度偏强。另外，阻塞高压(贝加尔湖和鄂霍茨克海附近)与冷涡的配置及大气低频Rossby波扰动的同位相强迫，增强了500 hPa环流由北向南的“+、-”异常，这是极端低温事件的强弱与范围大小的重要动力机制[13]。

大气环流对东北冷涡活动有着重要作用，廉毅等[14]探讨了初夏大气环流低频变化对东北冷涡异常活动的影响，认为冷涡与上游乌拉尔山阻塞形势和下游西北太平洋异常环流有关。当冷涡异常多年，Rossby波能量向下游频散与瞬变扰动强迫致使乌拉尔山附近阻塞型环流盛行，此时正涡度位相占优，对应北太平洋中西部的超长波槽西退。而西太平洋遥相关型为东北冷涡活动的同期背景环流型，东北冷涡在其负位相易于生成[6]。冬季东北冷涡对北太平洋风暴轴的强度有一定影响，冬季东北冷涡发生天数与北太平洋风暴轴强弱变化呈显著的负相关关系，即当东北冷涡发生天数偏多(偏少)时，北太平洋风暴轴强度减弱(增强)[15]。另外，黑潮海温偏低将导致西太平洋副热带高压区和东北冷涡区均形成气旋式距平环流系统，从而减弱西太平洋副热带高压并增强东北冷涡，因此黑潮海温可被视为一个非常有效的前兆预测信号[16]。

2东北冷涡影响下的暴雨特征

暴雨是行星尺度、天气尺度和中小尺度系统共同造成的，针对东北冷涡暴雨，许多学者从大中尺度形势、物理量场诊断等方面进行研究。早在1995年，孙力等[17]对暴雨类冷涡和非暴雨类冷涡合成对比分析，得出了暴雨发生区的一些物理量特征。而王黎黎等[18]对1961~2008年吉林省的冷涡暴雨过程进行统计，发现冷涡暴雨中心存在深厚持续的上升气流，最大上升气流多出现在500 hPa，具有低层辐合、高空向北向东辐散的特征，而且多有低空急流配合。另外，一些研究[19-21]指出东北冷涡暴雨常伴随着高低空急流耦合，高空辐散和低空辐合的配置为暴雨提供了较好的动力条件。在东北地区的冷涡暴雨中，常以对流性降水为主，任丽等[22]模拟了一次冷涡暴雨，结果显示，暴雨是由暖锋云带中多个对流云团的发展移动造成的，地面中尺度切变线为暴雨云团的发展和维持提供了有利条件，而且有2条中尺度切变线先后在同一区域发展并移动，切变线上存在与暴雨关系密切的中尺度垂直环流。

对于东北冷涡的外围地区，暴雨常是东北冷涡与槽线、切变线、台风和西太平洋副热带高压等其他天气系统相互作用的结果。王思慜[23]分析山西省中部地区的一次暴雨天气过程时，指出这次暴雨天气由西太平洋副热带高压东退、东北冷涡东移和台风北上共同影响形成，2014年第8号台风“浣熊”起重要作用，不仅为强降水区域提供水汽支持，并且直接造成强降水发生的有利形势。西太平洋副热带高压、高空冷涡以及短波槽是造成我国南方地区持续性暴雨过程的主要影响系统，其水汽输送主要来源于西太平洋副热带高压西侧的副热带季风气流、孟加拉湾的西南季风气流和南海北部的热带季风气流[24]。

我国提出教育强国的目标，国家在高等教育上也加大了投资力度，但是过于强调教学，好像教育只跟教师挂钩，长此以往，在人们的观念中学校只有教师才是最为重要的，其他辅助人员都是作为教师的“陪衬”而存在的[2]。

罗玲等[25]对比东北冷涡背景下浙江省2次强降水过程，指出在冷涡背景下，由于中低层温度场配置和上下游系统强弱不同，连续区域性暴雨和局地对流性暴雨都可产生。连续区域性暴雨过程的雨带呈带状分布，以层状云降水为主，其低层为大范围的辐合、高层辐散，且低层辐合强于高层辐散，低空存在西南急流，为暴雨提供了重要的水汽和动力条件，大气层结比较稳定。对流性暴雨过程降水分布不均匀、强度大、历时短，高低空没有大范围的辐合辐散区，也没有低空西南急流，前期水汽条件较差，降水过程以热力作用为主，大气层结不稳定触发了强对流天气的发生，从而出现局地暴雨。苗爱梅等[26]分析冷涡影响下山西的一次暴雨过程，指出锋生是这次区域性暴雨发生的主要原因，山西中部暴雨由2个β中尺度对流云团生成，且在边界层2条中尺度切变线附近触发对流发展，形成2个暴雨中心；山西南部暴雨则由8个中尺度对流云团生成、发展合并，在边界层α中尺度人字形切变线附近触发对流发展，α中尺度人字形切变线云系上4个γ中尺度气旋是导致局地大暴雨和特大暴雨形成的直接原因。

东北冷涡、欧亚中高纬阻塞高压、东亚夏季风(包括热带夏季风和副热带夏季风)及西太平洋副热带高压这4个系统的不同配置影响着冷暖气流的对峙位置，进而形成我国夏季的主雨带[27]。东北冷涡对江淮梅雨和华南汛期降水有较大影响，2009年异常的江淮梅雨与东北冷涡异常偏强且长时间持续有关，这使夏季风难以北进，导致第一阶段梅雨期开始偏晚，而夏季风水汽输送影响偏弱引起该时段梅雨期降水量偏少[28]。对东北冷涡影响江淮梅雨的机制进行研究，发现东北冷涡出现以后，随着它的东移南压与西伸的西太平洋副热带高压之间相互作用，形成江淮以南地区的西南低空急流，低空急流引导的北上暖湿气流与东北冷涡引导的南下干冷空气相互作用，有利于梅雨锋的形成和维持，从而导致江淮梅雨期降水活跃[29]。将2011年江苏梅汛期分为典型和非典型梅雨锋降水2个阶段，当非典型梅雨锋暴雨时，中高层江苏处于天气尺度深厚低槽前的西南气流中，冷空气来自东北冷涡后部，低层有倒槽辐合线，近地面锋区较弱，异常强盛的暖湿气流由南海经台湾海峡和东海北上，对流层低层经向风扰动为南风，中高层为北风，暴雨产生在低层南风风速辐合区[30]。除此之外，华南前汛期降水也同样受东北冷涡影响，如果东北冷涡长时间盘踞，那么北方冷空气与来自西太平洋副热带高压西北侧的暖湿气流交汇在华南，此时以冷式锋面降水为主，否则热带对流活跃，具有季风降水的性质[31]。

3与东北冷涡有关的强对流天气特征

3.1强对流天气

东北冷涡最引人关注的特点是其诱发中小尺度系统的突发性和反复性，在东北冷涡的形成、发展、持续和衰减阶段都能产生冰雹、雷暴、大风、短时强降水，甚至龙卷等强对流天气。之前对于冷涡对流性天气的研究多集中在形成、发展和持续阶段，但近年来衰减阶段的强对流天气研究也取得了较大进展，应爽等[32]认为东北冷涡不同阶段产生的强对流天气并不相同，主要因为冷暖空气的主导作用不同，从而造成不同的水汽分布、不稳定层结和触发机制。冷涡形成初期低空急流显著，暖湿输送明显，但槽后冷空气主体尚未到达，此时只产生短时强降水和雷暴天气，而发展期不但产生短时强降水和雷暴天气，还产生冰雹天气，这是因为上层干冷气流与下层暖湿气流进行剧烈交绥，衰减期的冷涡后部高空槽带动大范围冷空气南下，以冷空气为主，也同样出现短时强降水、雷暴和冰雹天气，衰减期有明显的地面辐合线，从而触发不稳定能量释放，形成中β尺度对流系统。冷涡背景下的强对流天气，不一定具备很好的水汽条件，但一定需要大气层结不稳定、热力作用明显，所以这类局地强对流天气有很强的隐蔽性、突发性和危险性，只能把大气层结稳定度变化和后部冷空气的渗透作为预报着眼点[25]。另外，苏爱芳等[33]就一次冷涡背景下豫北出现的雷暴、冰雹、大风和短时强降水天气进行诊断，指出高空“上干下湿”层结结构、适宜的0 ℃层和-20 ℃层高度、高层冷平流、低层暖平流的垂直配置以及北方明显的负变温区，对制作午后局地强对流天气潜势预报具有一定的指示意义。

东北冷涡对华中、华东、西南和西北等地区强对流天气的影响，主要是提供有利的环流背景引导冷空气南下，而低层的偏南气流向影响区输送暖湿气流，高层干冷和低层暖湿造成了层结不稳定。2009年6月初晋豫鲁皖苏5省的一次强对流天气就是在东北冷涡不断引导冷空气南下的有利天气形势下发生的，高空的干侵入叠加在低层较高假相当位温的暖湿空气之上，这种较强的位势不稳定有利于对流系统的触发[34-35]。随后，郑媛媛等[36]在安徽省强对流天气的物理机制分析中，指出54.1%的强对流个例都为冷涡槽后类，即东北冷涡位于东北地区或朝鲜半岛，安徽上空受西北气流控制，具有较强的冷平流，低层往往有暖中心配合，强对流天气主要出现在午后至上半夜冷锋经过的地区或热低压、均压区的东南象限。苏爱芳等[33]认为豫北局地强对流天气也是在东北冷涡背景下产生的，高低层中尺度影响系统(槽、切变线和大风速轴)交汇处的右侧为强对流发生潜势区。

3.2中尺度对流系统

强对流天气由中尺度对流系统直接产生，虽然东北冷涡是大尺度系统，但它可以提供有利于中尺度对流系统产生的条件。由于中尺度对流系统尺度小、生命史短，用常规资料难以分析其特征，所以多使用卫星、雷达、数值模拟产品进行分析。应爽等[32]利用红外云图对东北冷涡不同演变阶段强对流天气过程对应的中尺度对流系统进行分析，得出在冷涡形成期，高低空急流耦合产生的次级环流上升支触发锋前不稳定能量释放，导致中β尺度孤立深厚湿对流系统出现；在冷涡发展期，对流层高层干冷空气向对流层中下层侵入，形成高空露点锋，触发中α尺度对流系统；在冷涡消亡期，低涡减弱为高空槽并快速东移，其后部冷空气置于低层大范围暖湿空气之上，地面中尺度辐合触发不稳定能量释放，形成中β尺度对流系统。王培[37]在研究东北冷涡中尺度对流系统时，指明在中尺度对流系统发展成熟时，伴随着强的降压和降水过程。随后，王培等[38]进一步指出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。另外，叶更新等[39]研究出现在吉林的一次超级单体风暴时，发现始终有一个中β尺度反气旋环流相随，而且风暴发生在该环流的西北象限的西南气流中。纪晓玲等[40]利用黑体亮温和多普勒雷达资料分析了宁夏受东北冷涡后部横槽影响的一次短时强降水过程，说明在有利的环境场和层结不稳定条件下，石嘴山西北部不断有对流单体生成、合并、发展为中尺度对流系统MCS，中尺度对流系统MCS经历了生成、发展、减弱3个过程，持续时间近6 h，云顶亮温最亮时达到-47 ℃。

关于东北冷涡背景下飑线的研究取得了一些成果，白人海等[41]在1998年从天气尺度环流背景、大尺度动力条件和中尺度天气系统等方面对发生在东北地区的飑线天气进行了分析。而郑媛媛等[42]指出冷涡影响下江淮地区飑线的生成应具备以下特征：(1)存在明显的中尺度气旋式环流，850 hPa、925 hPa和地面有辐合线或干线存在；(2)静力不稳定，中低层温度直减率大；(3)风垂直切变强，风随高度强烈顺转，400~500 hPa有西风急流存在，且与强对流天气的发生区域紧密相关；(4)伴随着飑线发展，在飑线后侧有显著升压，雷暴高压的强弱不仅指示了飑线发展的不同阶段，同时可作为地面大风预报的参考依据；(5)飑线的移动与对流回波的传播、出流边界和引导气流密切相关。对2009年6月3日东北冷涡影响下河南的飑线天气过程研究分析，刘香娥等[43]指出飑线系统是由一个较强对流单体发展和演变形成，飑线成熟期强回波带中镶嵌多个更小尺度的单体，飑线的组织方式具有断线型特点，并且空间尺度不大。而吴海英等[44]指出在飑线的发展过程中，地面气压场呈明显的中尺度扰动特征，飑线后部产生的中尺度雷暴高压与风场的辐散中心相伴是地面大风形成的主要原因之一。

4东北冷涡的结构和发生发展机制

孙力等[45]在2002年对9例产生暴雨的东北冷涡进行诊断，得出物理量呈非对称分布的结论，冷涡东侧的上升气流较强，而冷涡中心附近及西侧由于对流层中高层下沉气流的存在，上升运动受到抑制，而且冷涡东侧的低层辐合和高层辐散以及涡度远强于西侧。而钟水新[46]在2011年合成分析了东北冷涡的结构特征，并且总结归纳出冷涡的结构模型，即(1)涡旋结构：在对流层整层表现为深厚的涡旋，涡度在对流层中上层300 hPa附近最强；(2)热力结构：以300 hPa左右为界，以上为暖性结构，以下为冷性结构，冷中心在500 hPa附近表现最强；(3)水汽输送：冷涡东侧、南侧低层有西南风低空急流和偏东气流向暴雨区提供水汽输送，有时2股气流汇合，地面自动站资料观测到暴雨发生前有明显的湿舌自南向北伸；(4)不稳定结构：和冷涡东侧的暖湿气流相配合，当发生有区域性暴雨时，低层有高能舌伸向暴雨区，假相当位温高值可达338 K或以上；(5)位涡结构：冷涡中心对流层中、高层为高位涡区域，中高层的高位涡中心向低层伸展侵入，有利于在系统移动前方激发出上升运动；(6)垂直运动：沿冷涡移动方向，在冷涡的前方即东侧、东南侧为上升运动中心，一般位于低空急流的前方，冷涡中心及西侧为干冷的下沉气流，有利于暴雨在冷涡东侧、东南侧生成。另外，冷涡冷心结构最初始于高层，随后逐渐向下伸展。成熟阶段的冷涡，对流层整层为冷心结构，冷中心位于对流层中高层，其上即平流层低层为暖心结构，这与钟水新[46]的结论一致，而且发展初期温度槽落后于高度槽，且轴线向西倾斜，斜压性特征明显；至成熟阶段，温度中心与高度中心趋于重合，轴线近于竖直，显示出正压的特征；到减弱阶段，由于低层偏北风减弱明显，轴线又略向西倾斜。冷涡环流内多中小尺度对流云团发展，且分布极不均匀[47]。除此之外，风场对流辐合区与红外云图的发展演变对应，在冷涡云系发展典型阶段，风场辐合带呈螺旋带分布在冷涡外缘，其结构类似于台风螺旋云带，但强度远小于台风螺旋雨带[48]。施春华等[49]分析了一次非典型东北冷涡结构，指出南槽背景的冷涡热力结构特殊，强冷空气集中在涡内西北象限，暖湿空气在东北象限，南部为相对中性空气，该配置导致北部暖锋强盛，西部冷锋仅在发展初期较强，冷涡过程没有经典挪威学派的气旋锢囚锋出现。

关于东北冷涡的发生发展机制，在干侵入方面研究的最多，吴迪等[50]通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法，指出干侵入使得冷涡中心绝对涡度增大，冷涡加强发展，因此干侵入是激发冷涡发生、发展的动力条件之一。钟水新[46]研究指出干侵入在对流层高层体现为高位涡发展、东移，对流层中层表现为干区侵入，在对流层低层表现为强的冷平流侵入。具体为对流层高层有高位涡舌气流向对流层中低层伸展，增强了对流层中低层系统的气旋性环流，从而增强了冷涡中低层辐合，导致垂直上升运动增强，高位涡向下伸展对应于假相当位温高值区向下伸展，加强了此区域的对流不稳定能量。刘英等[47]进一步揭示了对流层高层的干冷空气总是沿着等熵面从高层穿越等压面向下侵入到冷涡中心附近，干侵入使冷涡加强发展并维持其冷心结构。所以干侵入机制实际就是高位涡的侵入和下传，对预报冷涡的发展演变具有重要指示意义。延伸到冷涡降水中，沈浩等[51]认为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。

除此之外，冷暖平流在东北冷涡的形成和发展过程中扮演着很重要的角色，冷空气下沉和暖空气上升有助于扰动有效位能的释放，而扰动有效位能将转换为扰动动能，这种能量的转换使东北冷涡得以发展和维持[52-53]。Jiang等[54]进一步研究了东北冷涡演变过程的扰动增长机制，发现最开始的非线性扰动发生在高位涡区域，而且扰动在整个对流层都有很强的斜压性，随着时间的推移，扰动区域扩大，并在成熟阶段出现准正压状态。

5东北冷涡与平流层的相互作用

与对流层相比，我们对平流层了解得相对较少。为了研究平流层环流异常对东北冷涡的影响，对平流层北半球环状模(NAM)异常期间东北冷涡的活动特征进行统计和合成分析，结果发现与平流层NAM正异常相比，在平流层NAM负位相异常期间，东北冷涡发生的频次更多且持续天数更长，强度也更强[55]。陈丹等[56]模拟了与东北冷涡相伴的高空急流诱发平流层重力波的过程，结果显示在东北冷涡的发展和维持阶段，重力波活动与急流存在紧密联系，在水平方向上，重力波呈显著的二维结构，出现在急流出口区上部并逆背景流向西传播，并且由于急流的存在，造成其与平流层中下部之间存在显著的水平风速垂直切变，与切变相伴的耗散使得上传的重力波动量通量数值随着高度升高而递减。另外，东北冷涡可引起平流层—对流层质量的交换，对流层顶的质量交换总效应表现为平流层向对流层的净输送，具体表现为：在冷涡形成前期，存在较强的平流层空气向对流层输送过程；随着冷涡的形成发展，总通量表现为对流层向平流层输送—平流层向对流层输送—对流层向平流层输送(TST—STT—TST)的波动趋势；冷涡发展后期，又表现为平流层空气向对流层输送(STT)[57]。

6总结与展望

综上所述，对于东北冷涡的研究，无论是冷涡直接控制地区，还是外围地区都取得了很大的研究进展，但大多集中在用气候统计、诊断分析、数值模拟等方法来研究冷涡的气候特征、天气尺度特征与中尺度系统发生发展的天气尺度背景等方面。虽然已有一些关于冷涡结构、发生发展机制和中尺度对流系统的研究，但主要局限于个例分析，因此今后在以下方面还需要进一步深入研究：

(1)由于东北冷涡结构的特殊性，个体差异较大，不同演变阶段的特征也不同，所以除了分析个例，还应当合理地进行合成分析，在不同中寻找相同性。而普通的平均合成容易使物理量相互抵消，所以应当多尝试使用动态合成方法，它可使系统结构保持相对完整。另外，东北冷涡的涡旋结构和成熟阶段的准正压结构与台风有一定的相似性，区别是台风为暖性系统，东北冷涡为冷性系统，因此可以尝试把研究台风的一些理论方法应用到冷涡的研究中；

(2)对于东北冷涡的发生发展机制，已得出干侵入和地形影响为其主要动力机制之一，然而对于其他的动力和热力机制，了解得还很少。除了大尺度不稳定，还应当注意一些中尺度不稳定机制，如对流不稳定、对称不稳定、开尔文—赫姆霍兹不稳定等，因为东北冷涡天气中常有几种不稳定同时出现，它们之间的作用机理，还需要进一步探讨；

(3)东北冷涡产生的强对流天气具有局地性和不对称性，这类天气发生的时间、地点和强度都较难预报，所以对东北冷涡生成的中尺度对流性系统的研究尤为重要，中尺度对流系统的结构、运动特征、发展机制、触发机制以及冷涡与中尺度对流性系统之间的相互作用也是一个重要问题；

(4)在东北冷涡与其他天气系统相互作用方面，特别是冷涡外围地区，一般只涉及到大的环流形势，很少有冷涡与其作用的物理机制。由于东北冷涡系统的出现常有锋面伴随，所以关于冷涡与锋面的研究也许有重要意义，可以从锋面次级环流、锋生等方面着手进行研究；

(5)东北冷涡背景下的平流层特征及其作用机理是一个新兴方向，在此进行深入研究可能会得到一些新的理论。另外，卫星、雷达、自动站和数值模式资料虽然已经应用到东北冷涡的研究中，但只有个别分析能够使用一些分辨率较高的数据产品，因此可以多尝试使用新资料，特别是区域自动站资料，其空间尺度小、时间间隔短，非常有利于中小尺度天气系统的分析。另外，为了改善数值模拟效果，资料同化研究也不可忽视。

参考文献：

[1] 朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等. 天气学原理和方法[M]. 北京:气象出版社，2000.374.

[2] 郑秀雅，张廷治，白人海. 东北暴雨[M]. 北京:气象出版社，1992.129.

[3] 张立祥，李泽椿. 东北冷涡研究概述[J]. 气候与环境研究，2009，14(2):218-228.

[4] 朱占云，何金海. 东北冷涡的特征影响及其可能机制的研究[J]. 气象与减灾研究，2010，33(4):1-8.

[5] Hu K X, Lu R Y, Wang D H. Seasonal climatology of cut-off lows and associated precipitation patterns over Northeast China[J]. Meteor Atmos Phys,2010,106:37-48.

[6] 谢作威，布和朝鲁. 东北冷涡低频活动特征及背景环流[J]. 气象学报，2012，70(4):704-716.

[7] 孙力，郑秀雅，王琪. 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[J]. 应用气象学报，1994,5(3):297-303.

[8] Zhang C Q, Zhang Q H, Wang Y Q, et al. Climatology of warm season cold vortices in East Asia:1979-2005[J]. Meteor Atmos Phys, 2008,100(1):291-301.

[9] 胡开喜，陆日宇，王东海. 东北冷涡及其气候影响[J]. 大气科学，2011，35(1):179-191.

[10] 刘慧斌，温敏，何金海，等. 东北冷涡活动的季节内振荡特征及其影响[J]. 大气科学，2012，36(5):959-973.

[11] Xie Z W, Bueh C. Different types of cold vortex circulations over Northeast China and their weather impacts[J]. Mon Wea Rev,2015,143(3):845-862.

[12] 尹姗，冯娟，李建平. 前冬北半球环状模对春季中国东部北方地区极端低温的影响[J]. 气象学报，2013，71(1):96-108.

[13] 李尚锋，廉毅，陈圣波，等. 东北初夏极端低温事件的空间分布特征及其成因机理分析[J]. 地理科学，2012，32(6):752-758.

[14] 廉毅，布和朝鲁，谢作威，等. 初夏东北冷涡活动异常与北半球环流低频变化[J]. 大气科学，2010，34(2):429-439.

[15] 高洁，朱伟军. 冬季东北冷涡对北太平洋风暴轴的可能影响[J]. 大气科学学报，2014，37(2):188-198.

[16] 高辉，高晶. 黑潮冬季海温对我国东北地区夏季降水预测信号的增强[J]. 海洋学报，2014，36(7):27-33.

[17] 孙力，王琪，唐晓玲. 暴雨类冷涡与非暴雨类冷涡的合成对比分析[J]. 气象，1995，21(3):7-10.

[18] 王黎黎，巍婷婷. 近50年来东北冷涡暴雨过程动力条件诊断和水汽条件分析[J]. 气象灾害防御，2014，4:10-13.

[19] 王宁，徐祥德，徐洪雄，等. 一次东北冷涡暴雨的水汽输送特征和位涡分析[J]. 地理科学，2014， 34(2):211-219.

[20] 袁美英，关月，胡好莉，等. 2011年“7·31”东北冷涡外围中尺度涡旋暴雨分析[J]. 自然灾害学报，2014，23(2):182-189.

[21] 钟水新，王东海，张人禾，等. 一次冷涡发展阶段大暴雨过程的中尺度对流系统研究[J]. 高原气象，2013，32(2):435-445.

[22] 任丽，杨艳敏，金磊，等. 一次东北冷涡暴雨数值模拟及动力诊断分析[J]. 气象与环境学报，2014，30(4):19-25.

[23] 王思慜. 台风近海活动对2014年7月8日到9日山西省区域暴雨的影响分析[C]. 中国气象学会，第31届中国气象学会年会S2灾害天气监测、分析与预报.北京:2014.

[24] 唐杰，曾向红，段丽洁. 基于MODIS资料的一次南方夏季暴雨过程分析[J]. 气象与减灾研究，2012，35(4):47-53.

[25] 罗玲，胡亮，何金海，等.东北冷涡背景下浙江省两次强降水过程的对比分析[J]. 气象与环境学报，2011，27(6):35-42.

[26] 苗爱梅，郝振荣，贾利冬，等.“0702”山西大暴雨过程的多尺度特征[J]. 高原气象，2014，33(3):786-800.

[27] 赵俊虎，支蓉，申茜，等. 2012年我国夏季降水预测与异常成因分析[J]. 大气科学，2014，38(2):237-250.

[28] 梁萍，丁一汇. 2009年是空梅吗？[J]. 高原气象，2011，30(1):53-64.

[29] 王丽娟，何金海，司东，等. 东北冷涡过程对江淮梅雨期降水的影响机制[J]. 大气科学学报，2010，33(1):89-97.

[30] 尹东屏，张备，孙燕，等. 2011年江苏典型和非典型梅雨锋暴雨特征对比分析[J]. 暴雨灾害，2013，32(2):105-112.

[31] 胡娅敏，翟盘茂，罗晓玲，等. 2013年华南前汛期持续性强降水的大尺度环流与低频信号特征[J]. 气象学报，2014，72(3):465-477.

[32] 应爽，袁大宇，李尚锋. 一次东北冷涡不同阶段强对流天气特征对比分析[J]. 气象与环境学报，2014，30(4):9-18.

[33] 苏爱芳，梁俊平，崔丽曼，等. 豫北一次局地雹暴天气的预警特征和触发机制[J]. 气象与环境学报，2012，28(6):1-7.

[34] 阿不都外力·阿不力克木，王元，王亦平，等. 一次强对流天气及其中短时强降水的成因分析[J]. 气象科学，2014，34(4):457-464.

[35] 韩文宇，杨丽丽，杨毅. 一次强对流过程的多普勒雷达反演及预警分析[J]. 干旱气象，2014，32(5):810-818.

[36] 郑媛媛，姚晨，郝莹，等. 不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时邻近预报预警研究[J]. 气象，2011，37(7):795-801.

[37] 王培. 东北冷涡中尺度对流系统的数值模拟及其垂直运动的诊断分析[D]. 南京:南京信息工程大学，2011.

[38] 王培，沈新勇，高守亭. 一次东北冷涡过程的数值模拟与降水分析[J]. 大气科学，2012，36(1):130-144.

[39] 叶更新，刘壮华，刘国禹. 一次罕见的左移超级单体风暴的特征[J]. 干旱气象，2014，32 (3):431-438.

[40] 纪晓玲，冯建民，穆建华，等. 宁夏北部一次短时暴雨中尺度对流系统的特征分析[J]. 大气科学学报，2010，33(6):711-718.

[41] 白人海，谢安. 东北冷涡过程中的飑线分析[J]. 气象，1998，24 (4):37-40.

[42] 郑媛媛，张雪晨，朱红芳，等. 东北冷涡对江淮飑线生成的影响研究[J]. 高原气象，2014，33(1):261-269.

[43] 刘香娥，郭学良. 灾害性大风发生机理与飑线结构特征的个例分析模拟研究[J]. 大气科学，2012，36(6):1150-1164.

[44] 吴海英，陈海山，蒋义芳，等. “090603”强飑线过程动力结构特征的观测与模拟分析[J]. 高原气象，2013,32(4):1084-1094.

[45] 孙力，安刚，高枞亭，等. 1998 年夏季嫩江和松花江流域东北冷涡暴雨的成因分析[J]. 应用气象学报，2002，13(2):156-162.

[46] 钟水新. 东北冷涡结构特征及其强降水形成机理研究[D]. 北京:中国气象科学研究院，2011.

[47] 刘英，王东海，张中锋，等. 东北冷涡的结构及其演变特征的个例综合分析[J]. 气象学报，2012，70(3):354-370.

[48] 钟水新，王东海，张人禾，等. 一次东北冷涡降水过程的结构特征与影响因子分析[J]. 高原气象，2011，30(4):951-960.

[49] 施春华，李慧，郑彬，等. 基于Cloudsat探测的一次非典型东北冷涡结构及其降水[J]. 地球物理学报，2013，56(8):2594-2602.

[50] 吴迪，姚秀萍，寿绍文. 干侵入对一次东北冷涡过程的作用分析[J]. 高原气象，2010，29(5):1208-1217.

[51] 沈浩，杨军，祖繁，等. 干空气入侵对东北冷涡降水发展的影响[J]. 气象，2014，40(5):562-569.

[52] Fu S M, Sun J H. Circulation and eddy kinetic energy budget analyses on the evolution of a Northeast China Cold Vortex (NCCV) in May 2010[J]. J Meteor Soc Japan,2012,90(4):1-21.

[53] Xia R D, Fu S M, Wang D H. On the vorticity and energy budgets of the cold vortex in Northeast China: a case study[J]. Meteor Atmos Phys,2012,118:53-64.

[54] Jiang Z N, Wang D H. Conditional nonlinear optimal perturbations: behaviour during the evolution of cold vortices over Northeast China[J]. Quart J Roy Meteor Soc,2012,138:198-208.

[55] 万晓敏，付遵涛，胡永云. 平流层NAM异常对东北冷涡活动影响的研究[J]. 北京大学学报(自然科学版)，2013，49(3):417-425.

[56] 陈丹，陈泽宇，吕达仁，等. 与东北冷涡相伴的高空急流诱发平流层重力波的数值模拟研究[J]. 地球物理学报，2014，57(1):10-20.

[57] 陈丹，吕达仁，陈泽宇. 典型东北冷涡个例的平流层-对流层交换过程数值模拟研究[J]. 中国科学:地球科学，2014，44(4):797-809.

Recent Advances in Research on Northeast China Cold Vortex

LI Shuang1,2, DING Zhiying1, DAI Ping3, LIU Yunhua4, HAN Ying2

(1.KeyLaboratoryofMeteorologicalDisasterofMinistryofEducation,NanjingUniversityofInformationScience&Technology,Nanjing210044,China; 2.AnshanMeteorologicalBureauofLiaoningProvince,Anshan114004,China; 3.LiaoningProvincialMeteorologicalInformationCenter,Shenyang110000,China;4.GuangdongProvincialMeteorologicalServiceCenter,Guangzhou510080,China)

Abstract:The advanced researches about climate characteristic, rainstorm characteristic, severe convection characteristic, structure and physical mechanism of occurrence and development of Northeast China Cold Vortex(NCCV), and interaction between NCCV and stratosphere are systematically reviewed in this paper. The summarized areas include not only Northeast China controlled directly by NCCV, but also the periphery of NCCV such as North, Central, East, South, Northwest and Southwest China, which can deepen comprehensive study and improve weather prediction of NCCV. In addition, the paper has looked forward to the key research direction about NCCV in the future, that is researches should not be limited to the inner structure, physical mechanism of occurrence and development of NCCV, and structure, movement characteristic, mechanism of occurrence and development of meso-scale convective systems in the context of NCCV by means of new theories and high resolution data. Physical mechanism of interaction between NCCV and other weather systems is also important, especially in the periphery of NCCV. Besides, more attention should be paid to the interaction between NCCV and stratosphere.

Key words:Northeast China Cold Vortex; rainstorm; severe convection; structure of NCCV; stratosphere

中图分类号：P429

文献标识码：A

文章编号：1006-7639(2016)-01-0013-07

doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0013

作者简介：李爽(1989-)，女，蒙古族，硕士研究生，研究方向为中尺度气象学.E-mail:lishuangluck@126.com通讯作者：丁治英，女，教授，研究方向为中尺度气象学.E-mail:dingzhiying@nuist.edu.cn

基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2013CB430103)及国家自然科学基金(41375058和41530427)共同资助

收稿日期：2015-08-11；改回日期：2015-09-28

李爽，丁治英，戴萍，等.东北冷涡的最新研究进展[J].干旱气象，2016，34(1)：13-19, [LI Shuang, DING Zhiying, DAI Ping, et al. Recent Advances in Research on Northeast China Cold Vortex[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(1):13-19], doi:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-01-0013