劉浩 申莉莉

在四季更替之中，有一種天氣系統(tǒng)可以穩(wěn)穩(wěn)地在時(shí)空中穿行，不懼寒暑。從秋季的寒潮到冬季的暴雪，從春季的沙塵暴到夏季的強(qiáng)對(duì)流，這些災(zāi)害性天氣都可能跟它有瓜葛，它便是冷渦。

在眾多天氣系統(tǒng)中，冷渦可謂個(gè)性十足。它看上去移動(dòng)緩慢、靜如處子，甩出的冷空氣卻可以動(dòng)如脫兔、千里奔襲。冷渦的中心及前部（東部）容易產(chǎn)生降水，東南部最容易產(chǎn)生雷雨、大風(fēng)、冰雹、龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣。當(dāng)然，除了制造災(zāi)害性天氣，它還可以制造好天氣。比如，它的后部（西部）往往盛行偏西氣流，可以吹散霧和霾，讓天空湛藍(lán)如洗，俗稱“冷渦藍(lán)”。

變化多端、喜怒無常，冷渦的這些“分裂型”特點(diǎn)讓人們對(duì)它又愛又恨。

雖是“棄子” 卻也高冷

冷渦孕育于風(fēng)力巨大而持久的西風(fēng)帶中。由于地轉(zhuǎn)偏向力的影響，西風(fēng)帶并不是嚴(yán)格與緯線平行，而是南北甩動(dòng)，宛若一條綢帶在中高緯度上空穿行，這樣的波動(dòng)便是西風(fēng)波動(dòng)（又稱羅斯貝波）。在高空中，西風(fēng)帶的波動(dòng)會(huì)產(chǎn)生向南“凹陷”的槽和向北“凸出”的脊，如果遇到阻塞高壓的前堵后追，“不堪壓迫”的深槽便會(huì)另起爐灶，從西風(fēng)帶中剝離。當(dāng)出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)中心時(shí)（在500百帕天氣圖上有一條以上的閉合等高線），冷渦便產(chǎn)生了。從這個(gè)角度講，冷渦可以被視為西風(fēng)帶的“棄子”。

冷渦是“冷性低渦”的簡稱。渦在流體中十分常見。眾所周知，水中的漩渦比周圍的水面低；與之類似，冷渦的氣壓也比四周低，屬于低壓系統(tǒng)，故而以“低”呼之。從溫度方面看，冷渦的中心溫度低于四周同高度區(qū)域的溫度，因此以“冷”名之。雖然冷渦中心的氣壓低，但它的高度一點(diǎn)兒也不低，中高緯度地區(qū)對(duì)流層的中上部（5000米左右）是它經(jīng)常出沒的區(qū)域，如此看來，它確實(shí)配得上一個(gè)“高”字。

總而言之，雖是西風(fēng)帶的“棄子”，冷渦卻展現(xiàn)出了“高冷”范兒。

根據(jù)所處的地理位置，冷渦可分蒙古冷渦、華北冷渦和東北冷渦等，其中最有名的當(dāng)屬東北冷渦。按照監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，東北冷渦的存在范圍為北緯35°～60°、東經(jīng)105°～145°，持續(xù)時(shí)間為3天以上。它是影響我國中東部地區(qū)的主要天氣系統(tǒng)之一，也是本文的重點(diǎn)探討對(duì)象。

四季在線 強(qiáng)弱有別

與季節(jié)性非常強(qiáng)的臺(tái)風(fēng)不同，東北冷渦一年四季都在刷存在感，是一個(gè)“天選”的天氣系統(tǒng)。根據(jù)《東北冷渦強(qiáng)度定義及特征分析》1的統(tǒng)計(jì)，每年1月、5月和12月是東北冷渦“打卡”次數(shù)最多的月份，7月和8月是它“打卡”次數(shù)最少的月份。東北冷渦的生命周期多為3～6天，個(gè)別可超過10天。

根據(jù)《東北冷渦氣候研究進(jìn)展及展望》2的統(tǒng)計(jì)，每年4—10月，東北冷渦的“在線”時(shí)間最長；其中，5月和6月最為突出—月均“在線”15～20天。也就是說，最多的時(shí)候，一個(gè)月中有半數(shù)以上的時(shí)間都會(huì)出現(xiàn)東北冷渦。根據(jù)東北冷渦的特點(diǎn)，氣象工作者用渦中心和外圍的位勢(shì)高度差、溫度差等指標(biāo)來確定它的強(qiáng)度，并進(jìn)行了強(qiáng)度等級(jí)劃分。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，就出現(xiàn)的頻次而言，中等強(qiáng)度冷渦最多，弱冷渦次之，超強(qiáng)冷渦最少。從季節(jié)上看，冷渦最容易在冬季出現(xiàn)且強(qiáng)度較強(qiáng)；在夏季出現(xiàn)的日數(shù)較少且強(qiáng)度較弱。

動(dòng)靜結(jié)合 捉摸不定

我們可以做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)：順著一個(gè)方向搖晃盛著水的水杯，當(dāng)搖晃達(dá)到一定速度時(shí)，漩渦就出現(xiàn)了。漩渦的深淺與搖晃的速度有直接關(guān)系—搖晃速度越快，漩渦旋轉(zhuǎn)得越快，渦更深；如果速度足夠快，渦甚至可以碰觸到杯底。漩渦的中心大致位于水杯的中心，但也會(huì)上下左右變動(dòng)，尤其是速度比較快的時(shí)候，中心位置的變動(dòng)就比較頻繁，但始終在水杯內(nèi)。

東北冷渦的特點(diǎn)與水杯中的漩渦類似。雖然東北冷渦中心的移動(dòng)緩慢，但快速的旋轉(zhuǎn)讓其中心位置的變化存在很多不確定性。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)的角速度并不固定，而是忽快忽慢，因此其外圍的冷空氣很容易出現(xiàn)離心運(yùn)動(dòng)。也就是說，東北冷渦看上去“文質(zhì)彬彬”，但也會(huì)趁人不備，搞“突然襲擊”—甩出一股冷空氣。

夏季，在烈日的炙烤下，華北平原的氣溫節(jié)節(jié)攀升，高溫日（日最高氣溫大于等于35℃）頻頻出現(xiàn)早已不稀奇。中低層的偏南暖濕氣流也時(shí)常來“串門”，給這里增添水汽，增加不穩(wěn)定能量。當(dāng)大氣層結(jié)呈現(xiàn)一定的不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，對(duì)流隨之產(chǎn)生。如果沒有其他天氣系統(tǒng)的配合，這樣的對(duì)流只不過是“瞎折騰”，成不了氣候，降水量一般比較小，持續(xù)時(shí)間也很短，我們稱之為“局地?zé)釋?duì)流”。如果有其他天氣系統(tǒng)配合，情況就大不相同了。如果把不穩(wěn)定的大氣比作干柴，那么冷空氣便如同烈火，讓強(qiáng)對(duì)流天氣一觸即發(fā)。東北冷渦甩出的那一股股冷空氣到達(dá)炙熱的華北平原后，會(huì)形成“上干下濕”“上冷下暖”的不穩(wěn)定層結(jié)，讓對(duì)流變得更加旺盛，從而產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣，如雷電、短時(shí)強(qiáng)降水、大風(fēng)、冰雹甚至龍卷。今年6月1日午后，遼寧海州、法庫、開原三地均遭遇了龍卷，歷史罕見，這背后便是東北冷渦在“搗鬼”。

東北冷渦會(huì)在西風(fēng)帶的裹挾下緩慢東行，不過，如果前進(jìn)的道路上遇到阻塞系統(tǒng)，它的移動(dòng)就會(huì)變慢，甚至出現(xiàn)停滯、少動(dòng)的情況。這里說的“少動(dòng)”是指它在東西方向上移動(dòng)緩慢，但它的旋轉(zhuǎn)是持續(xù)的，冷空氣也會(huì)被不斷地甩出，所以觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流的“腳本”會(huì)在華北地區(qū)接連上演好幾天，直至冷渦移走或消散，大氣環(huán)流重歸平靜。雖然“腳本”類似，鑒于各地的大氣層結(jié)并不同，所以冷渦造成的強(qiáng)對(duì)流天氣具有很強(qiáng)的局地性，表現(xiàn)為有的地方可能光打雷不下雨，有的地方可能雨疏風(fēng)驟，還有的地方則可能風(fēng)雨雷電齊上陣。

捉摸不定的東北冷渦帶來的強(qiáng)對(duì)流天氣讓人捉摸不透。下次當(dāng)您聽到“未來幾天都有雷陣雨”的天氣預(yù)報(bào)時(shí)，不妨查看一下500百帕天氣圖，找找圖中有沒有閉合等高線，看看是不是東北冷渦惹的禍。

東北冷渦的能耐可不僅限于此。炎炎夏日，它甩出的冷空氣還可能與西風(fēng)帶、副熱帶高壓以及臺(tái)風(fēng)等天氣系統(tǒng)配合，制造出暴雨甚至特大暴雨。2022年8月8日，韓國首爾及周邊地區(qū)曾遭遇了一場(chǎng)特大暴雨。當(dāng)時(shí)，東北冷渦顯著偏強(qiáng)；與此同時(shí)，西太平洋的副熱帶高壓（簡稱“副高”）較常年同期強(qiáng)度偏強(qiáng)、位置偏北。冷渦甩出的冷空氣與副高邊緣的暖濕空氣在朝鮮半島“狹路相逢”、強(qiáng)強(qiáng)碰撞，讓那里的降水持久而猛烈。

總之，坐鎮(zhèn)東北的東北冷渦影響區(qū)域不限于東北，還會(huì)影響華北和華東甚至華南。跟其他天氣系統(tǒng)配合時(shí)，引發(fā)的災(zāi)害性天氣也不僅是暴雨，華北、華東的強(qiáng)對(duì)流和江淮的梅雨，都可能跟它扯上關(guān)系，這些災(zāi)害天氣影響大，局地性和不確定性也很強(qiáng)。東北冷渦動(dòng)靜結(jié)合，捉摸不定的脾氣給天氣預(yù)報(bào)工作增添了許多變數(shù)，與之相關(guān)的災(zāi)害性天氣是氣象災(zāi)害防御工作中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

主動(dòng)出擊 破解難題

2022年4月，東北冷渦研究重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室與中央氣象臺(tái)、沈陽中心氣象臺(tái)聯(lián)合發(fā)布的第一期《東北冷渦監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)公報(bào)》（以下簡稱《公報(bào)》）與公眾見面，東北冷渦從此有了正式編號(hào)。《公報(bào)》包含了東北冷渦路徑、強(qiáng)度、影響、實(shí)時(shí)天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和服務(wù)建議等信息，這意味著氣象部門在對(duì)東北冷渦的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警等方面的能力邁上了新臺(tái)階。

面對(duì)變化多端的東北冷渦，氣象部門從業(yè)務(wù)和科研兩個(gè)方面入手，見招拆招。

觀測(cè)方面，根據(jù)東北冷渦的脾氣秉性，氣象部門升級(jí)改造了東北三省和內(nèi)蒙古的600多個(gè)自動(dòng)氣象站，新建或升級(jí)了10多部新一代天氣雷達(dá)和微波輻射計(jì)、閃電定位儀、固態(tài)降水觀測(cè)儀等具有針對(duì)性的觀測(cè)設(shè)備，再加上氣象衛(wèi)星和飛機(jī)探測(cè)的助力，監(jiān)測(cè)東北冷渦變得更為科學(xué)和便利。從孕育、誕生到發(fā)展、消散，東北冷渦的生命史被氣象工作者們觀察得一清二楚。在精密監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，氣象工作者們對(duì)東北冷渦所引發(fā)的災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警也更有底氣了。目前，氣象部門可以提前60小時(shí)發(fā)布強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)，風(fēng)雹、龍卷等極端天氣的潛勢(shì)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率也在不斷提升。精細(xì)的預(yù)報(bào)預(yù)警為防災(zāi)減災(zāi)工作提高了針對(duì)性，打好了“提前量”。

科研方面，氣象工作者們堅(jiān)持“缺什么就研究什么”和“在實(shí)踐中檢驗(yàn)研究成果”。東北冷渦的影響機(jī)理、演變規(guī)律成為氣象科研的焦點(diǎn)問題。氣象部門建立了東北冷渦歷史個(gè)例庫，對(duì)東北冷渦引發(fā)的強(qiáng)對(duì)流過程進(jìn)行了細(xì)致梳理和總結(jié)。基于上述資料，東北冷渦的生命史、云系特征、引發(fā)的強(qiáng)對(duì)流天氣的分布特征等謎團(tuán)將被一一解開，這個(gè)讓人又愛又恨的天氣系統(tǒng)將變得不再神秘。

隨著科研、業(yè)務(wù)水平的不斷提升，我們堅(jiān)信，在不久的將來，氣象工作者們將不再談“渦”色變；公眾在疾風(fēng)驟雨來臨前，也會(huì)多一份從容淡定。風(fēng)雨過后，讓我們一起走到戶外，盡情享受冷渦帶來的藍(lán)天。（感謝河北省氣象災(zāi)害防御和環(huán)境氣象中心景華高工對(duì)本文的指導(dǎo)）

【責(zé)任編輯】諶 燕