[科普中国]-黄河气旋

黄河气旋也称“黄河低压”，黄河气旋在黄河流域生成的气旋。生成于河套及黄河下游地区的锋面气旋。全年均可出现，以6~9月为最多。

简介形成原因其形成过程是：在黄河中、上游先有倒槽产生，然后有冷锋入槽。与之相对应的高空形势特点是，在北纬35°～40°间有一近似东西向锋区，其上有低槽东移，不断发展加深，槽前后冷暖平流加强形成气旋。其路径大体沿黄河东移进入渤海湾或黄海北部，再向东北进入朝鲜和日本海，或偏北移动进入松辽平原。黄河气旋对华北和东北南部天气影响很大，夏季与南方“副高”输来的水汽交绥，常出现大雨或暴雨，有时产生强烈大风。

热带气旋黄河气旋在黄河流域生成的气旋：①发生于河套北部，是北支锋区上有高空槽经过河套北部并加强时，在地面静止锋上产生的气旋波，向东北或偏东方向移动，夏季此类气旋可给内蒙古中部和华北北部地区带来较大的雨量。②发生于晋陕地区，是黄河上游缓慢东移的暖性倒槽中有急速南下的冷锋进入后形成的，仅能产生一些零星降水。③发生于黄河下游华北平原地区，这类气旋占黄河气旋总数的一半以上，多在夏半年，常由于冷锋移入由西南向华北的低压倒槽内、或从东北伸向华北的“V”形低压槽中而形成。这类气旋约有30%能在中国境内发展加深，当气旋东移或进入东北地区时，往往造成渤海和辽东半岛大风，风力一般为6、7级，气旋中心所经之地常有大雨或暴雨。

南支锋区江淮气旋长江中下游、湘赣地区及淮河流域产生的气旋的总称，均属南支锋区上的波动，一般都由西风带高空槽或西南涡向东移动时，在地面静止锋上诱发而成。或是地面冷锋进入暖性低压槽后，锋面发生波动形成。在长江下游和淮河流域发生的气旋占江淮气旋总数的75% 以上，主要发生在春夏季节。气旋生成后，绝大多数向东北偏东方向移动入海，是造成江淮流域暴雨的主要天气系统之一。有时气旋西部或北部会有6～8级偏北或偏东大风，气旋东部有5～7级的偏南大风。

分析结果利用NCEP/NCAR 的再分析资料和GMS红外黑体亮度温度(TBB)资料等，对1991年6月9-11日的一次黄河气旋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：黄河气旋的发生发展是大气斜压性强烈发展的结果，强的高空辐散与正涡度平流共同作用形成了黄河气旋，对流层低层的暖平流促进了黄河气旋的进一步发展，并对其移动方向有引导作用；暴雨在黄河气旋的初生、发展阶段，产生于气旋前部暖区的盾状云系中；暴雨的水汽有西南和东南两个来源，其中西南水汽通量大于东南；暴雨区上空大气具有很强的对流不稳定性，中尺度对流云团的发生发展，造成了气旋降水分布的不均匀性和强降水中心，降水造成的凝结潜热释放对气旋的发展有正反馈作用。1

影响浮尘降青岛被褥刚晒出去不到10分钟，原本洁白的被褥就成了土黄色！2008年4月26日上午，伴着风力增大，青岛市上空被土黄色的浮尘覆盖，空气质量明显下降，这让很多市民极不适应。这次浮尘过程主要是黄河气旋从内陆地区“空运”来的，加之各工程项目扎堆施工所致。上午10时许，岛城上空灰蒙蒙一片，空气中弥漫着土腥味儿。受浮尘影响，太阳变成了白色，如一轮满月。据市气象台预报科专家介绍，“白日如月”的现象是由于阳光在穿过厚厚的大气层时，被尘沙拦截，使太阳失去了往日的光芒。另据市环保局有关负责人介绍，根据上午市环境监测站的检测数据显示，截至中午12时，市区空气污染指数为97，空气质量为Ⅱ级，首要污染物为可吸入颗粒物。

受黄河气旋和中等强度冷空气的共同作用，白天华北部分区域产生扬沙天气，这些沙尘通过高空风向南、向东扩散，本市10时许开始出现浮尘，11时的能见度减弱为5公里。14时后，风力有所减弱，沙尘也开始减轻，能见度达到七八公里。另外，受冷空气影响，莱西、平度等地出现阵雨过程，雨量不大，但对缓解浮尘天气起到了很大作用。浮尘天气也与岛城工程项目扎堆施工有关。 据介绍，预计当天夜间风力减弱，黄海气旋东移，华北、山东西部区域的扬沙天气结束。以晴间多云为主，气温回升，全市范围的最高气温都在20℃左右，27日会有一股弱冷空气影响青岛市，天气转阴，局部有短时小阵雨过程，28日又将迎来晴好天气。

大连暴雪黄河气旋中心正鼎盛期 大连降下二月里最大暴雪

2006年2月，由于黄河气旋在东移过程中其中心路径经过大连，并且到大连时已发展到鼎盛期，所以大连的降雪量最大，其中市区降雪量达16.4毫米，是1991年以来冬季最大的一场暴雪，也是大连有气象资料以来2月份最大的一场暴雪。同时在本次瑞雪受惠区域内大连是佼佼者。

大连市区是这场雪降雪量最大的地区，达16.4毫米。气象上的降雪量一般根据雪转化为水之后的降水量而分为4个等级：24小时内降水0.12.4毫米称为小雪；2.54.9毫米称为中雪；5.09.9毫米称为大雪；10毫米以上（含10毫米）称为暴雪。但即使是暴雪的量级也仅仅相当于雨量中的中雨。因为粗略估计，10毫米深的积雪仅能融化为1毫米的水。由于这个冬天在影响本市的天气系统中，导致大雪的天气系统较多，所以这个冬天给人的感觉是“大雪纷纷”，甚至在“三九”未冷的情况下，却出现“五九”的低温、“六九”的暴雪天气。“这并不值得奇怪。”气象专家介绍说。

“五九”冷雪天首先大家熟悉的“九九歌”是根据黄河中下游地区的气候特点总结的，但大连三面环海，天气受海洋影响，因此气候变化较之内陆地区来得晚。在历史上，出现“五九”冷雪天也是正常的。此外，尽管通常“寒冷干燥少雨雪”是本市冬季的天气特点，但这个冬天东北冷涡（带来12月份的大连同期54年最大降雪）、黄河气旋等天气系统的相继到来导致了大雪纷纷。特别是导致暴雪的黄河气旋，在东移过程中其中心路径正好经过大连，并且到大连时又正好发展到鼎盛期，所以大连的降雪量也就“相当”大了。这些天气系统不仅影响了大连，而且整个环渤海地区均受到影响，烟台、青岛等地的持续大雪天气也是受到这些天气系统的影响。

影响天气在这个时节来场暴雪是利多弊少的，尤其对当年农业生产益处颇多。气象专家解释说。这些好处包括：雪能蓄水抗旱。大雪降到田间，成为一个天然的覆盖层，可以有效地抑制土壤水分的蒸发；雪融化时，雪水又渗入土壤中，增加了土壤的水分。对冬小麦、冬油菜等作物生长十分有利，而且能够满足作物返青后对水分的需求，起到了蓄水抗旱的作用。雪能防寒、保温。刚降到大地的雪松软、空隙多，空隙中的空气是热的不良导体，从而使土壤中的热不易散发，同时还阻止了寒气侵入土壤，因而雪可防寒、保温，保护作物免受更低的温度侵害，有利于作物的安全越冬。雪能生成氮肥。雪可吸附空气中大量的游离气体，通过化学反应，生成氮化物，当雪融化时，这些氮化物便随雪水渗入土壤中，从而增加了土壤肥力。据资料显示，一升雪水中，含氮化物7.5毫升，是一升雨水的5倍。雪能消灭虫卵。积雪阻塞了地表空气的流通，可使一部分在土壤中越冬的害虫窒息而死。雪融化时，由于要消耗大量的热量，而使土壤温度骤然降低，此时，可把土壤表面与作物根茬里的害虫和虫卵冻死，使农作物生长时的虫害大大减少。雪能增加产量。据科学试验表明，雪水中含重水少，每公斤雪水中含重水（氚）是普通水的1/4,而重水有抑制作物生长的作用，所以用雪水浸种、浇灌和进行叶面喷洒各种作物和水果时，都有增加产量的效果。雪能提高品质。用雪水浇灌农作物可提高作物的品质。有人作过调查，新疆的哈密瓜和无核葡萄（干）之所以甘甜味美，就是有大量的雪水浇灌的作用。用雪水浇灌的粮食和果类也都会明显提高品质。

引发黄渤海大风的黄河气旋诊断研究黄河气旋是影响我国黄河下游、辽东半岛、黄海、渤海的重要天气系统之一。它一年四季均可发生，具有生成突然、发展迅速之特征常给这些地区带来强风、暴雨雪、沙尘暴等恶劣天气，时常还造成较严重的灾害。如2007年3月3-5日，一个爆发性的黄河气旋诱发渤海风暴潮袭击了山东半岛沿海，致使海水倒灌冲毁防海堤坝，部分码头塌陷，船只损坏，房屋倒塌，农田被毁，海水养殖业受损严重，受灾人口达64.15万，直接经济损失40.1亿元，达到特大型气象灾害标准。因此，多年来国内外很多学者对中高纬度突发性气旋或称“气象炸弹”作了全面和深人的分析研究。

早期主要是统计研究，揭示有关温带气旋发生的频率和发展条件。指出这种爆发性气旋主要在冬半年，集中在大西洋和太平洋西部。学者通过动力学和数值模拟分析，探讨气旋突发性发展的物理机制。研究对流层中层以上气旋性涡度平流和暖平流、非绝热加热过程、低层静力稳定度、海表温度梯度、前期地面的涡度发展以及地面能量通量几个因子的综合作用是气旋爆发性发展不可缺少的。高空急流出口区北侧的辐散区为爆发性气旋发展提供了动力条件，上游斜压性的发展使对流层顶发生折叠，平流层与对流层相互作用增强。由于高空波动引起高空急流加速，在急流人口区也十分有利于低层气旋波的发展。研究东亚寒潮过程相伴随的大环流调整给下游气旋猛烈发展提供了较好的背景条件。有研究通过个例诊断和数值模拟比较了绝热斜压过程与非绝热强迫过程以及它们之间的相互作用，在迅速加强的赤道外气旋的发生发展中的相对重要性，认为赤道外气旋的发生发展应该是在湿斜压不稳定条件下，斜压动力学与非绝热过程的非线性相互作用的结果。数值模拟研究次级海洋气旋爆发对初始误差的影响随着积分时间消退，在干模式中消退更快，当不计地表蒸发时，降水减少，气旋无法发展。指出斜压不稳定是浅薄的气旋初期发展的主要机制，而潜热释放是后期发展的重要因素。对大西洋气旋的研究发现，初期气旋是一个弱的斜压系统，当高空槽到达气旋上空时，气旋得到迅速发展，强调了斜压性和对流凝结潜热加热的作用。数值模拟研究也指出，如果没有潜热释放，就不会出现气旋的爆发性发展，潜热释放是爆发性发展的关键因子。研究两个不同路径的爆发性气旋，发现高空大值位涡空气的下伸是气旋爆发性发展的一个重要条件。初生气旋逐渐向强位涡区移近，并形成上下位涡区相接的形势，使气旋迅速发展。从理论上解释冷锋通过暖的下垫面时形成的大气位势不稳定可导致类似机制的发生，从而促使气旋强烈发展。对称不稳定对海洋气旋的爆发性发展可能是重要的。指出能量频散效应是气旋爆发性发展的一种机制。而海面能通量在气旋初始时刻比后期更重要。

尽管近年来锋面气旋倍受关注，学者从天气学、动力学诊断和数值模拟方面对气旋突发性发展做了不少工作，得到气旋发展基本上是一种斜压不稳定现象，其中温度平流、涡度平流、高低空急流、凝结潜热释放和高空位涡空气下伸等因子对其发生发展都有作用，但各种影响因子的相对重要性说法还不十分一致，需要做进一步深人研究。所有的研究个例都限于北大西洋或东太平洋，而对太平洋西岸个例的研究还很少。研究利用NCEP/NCAR的再分析资料、常规观测资料和风云卫星云图资料，分析研究2011年4月26-27日突发性黄河气旋造成黄渤海强风天气过程的演变特征，采用动力学诊断和云图分析来审视整个气旋发生发展物理变化过程，试图更好地研究和了解锋面气旋及其发生发展机制，初步探索大气的温度平流、涡度平流、斜压性的发展、非地转风及高低空急流对温带气旋发展的重要作用还从地转偏差风角度讨论了黄渤海强风产生的原因。为气旋动力学研究、天气分析预报提供有参考价值的信息。今后，还要通过多个海洋爆发性气旋的中尺度模拟和敏感性试验，对上述问题进行探讨。

黄河气旋路径和大风概况这次黄渤海大风与黄河气旋的移动路径和强度密切相关。该气旋于2010年4月26日14时北京时，下同在华北平原南部生成后向偏东方向移动，在当晚20时前后移人渤海，其中心气压开始明显降低，移速减慢；27日凌晨进人渤海湾，27日8时转向东北方向移动，并于中午前后移进朝鲜西北部，而后折向偏北方向移动，进人了我国吉林省境内（图1）。在渤海期间黄河气旋突发性发展，27日2时至14时的12个小时内，中心气压从1003hPa下降至992hPa，共降11hPa。当移至吉林省气旋的中心强度开始显著减弱。28日当移至吉林省西北部时其逐渐减弱消失。

受此突发性黄河气旋的影响，26晚上至27日，渤海、黄海北部和中部出现了9级偏北和偏西大风，阵风达10-11级；河北东部、山东大部、辽宁南部和吉林南部也出现了7-8级偏北风，阵风9-10级，山东并伴有沙尘暴。本次大风天气过程具有大风突发性强，风力大之特征，造成部分地区风灾损失严重，仅山东省受灾人口约为150万，因灾死亡3人，养殖大棚倒塌、房屋损毁，直接经济损失达3.96亿元；烟台、威海和青岛等海域相继发生起船舶险情。

黄河气旋发生发展的环流特征本次黄渤海大风天气过程是在欧亚中高纬两槽一脊向两槽两脊环流型转换过程中发生的。过程前4天，两个长波槽分别位于欧洲西部和贝加尔湖及以东地区，东欧到中西伯利亚是一宽阔的长波脊。此后，在泰米尔半岛附近出现一不稳定小槽，由于西欧低槽的斜压不稳定发展，小槽沿着东欧至乌拉尔山经向发展的西段脊前部不断加强的偏北气流往南加深，促使中西伯利亚的东段脊加速分离并东移控制了贝加尔湖以东地区，替代原先的长波槽，该槽逐渐移出亚洲。24日8时，西段脊在乌拉尔山到西西伯利亚平原一带发展成南北经向度很大的阻塞长波脊，脊前冷平流及正的热成风涡度平流导致泰米尔半岛不稳定小槽在勒拿河流域加强成一低涡，与低涡相连的槽线长达25个纬度以下简称影响槽，至此，在欧亚中高纬建立了两槽两脊经向环流形势。

25日当影响槽移到贝加尔湖附近时，勒拿河低涡移至东西伯利亚北部，涡后正变高并人到东移的东段脊中，使得影响槽被切断，槽内冷空气与高纬冷空气脱离而孤立起来，在蒙古国东北部诱生一低涡，涡前后有明显的冷暖平流，对应西南和西北风速为10-20m·s-1，同时，在700和850hPa上有20℃/5个纬距强锋区配合；25日8时当冷锋移进地面低压中与暖锋相连接，生成一蒙古气旋。蒙古气旋向偏北方向移动，26日2时当中心行抵到黑龙江西北部时，其中心部分和西南边的暖区脱离，在西南暖区部位的内蒙古中部逐渐形成一个新的低压中心，对应在云图上残留下一个近似圆形的涡旋云系，它逐日南移，范围扩大，密闭云区逐渐变得较为清晰，表明其在增强。这个低压形成之初，低压内无锋面，伴随着贝加尔湖低涡后部转下一横槽，与横槽相伴在蒙古国西部有一条断裂破碎而且很窄的不活跃冷锋云带，其移速较快。当涡旋云系移至华北平原时，虽其范围较大，而云系结构变得松散。当横槽转竖以后，高空槽加深，槽前暖平流加强并生成暖锋，即当冷锋云系进入涡旋云系中形成了凸起的波状云型。26日14时在河北衡水附近生成一次级黄河气旋。此后，位于黑龙江北部的蒙古气旋显著减弱横槽后部南下的较强冷空气与槽前强西南气流（风速达14-24 m·s-1）相互作用，导致黄河气旋突发性发展。此时，气旋云系凸起更明显，在其后方开始下凹，表明有干冷舌开始侵人。26日19时，黄河气旋中心附近开始出现螺旋状云系，27日2时当移至渤海西部时快速发展，干舌已伸向云系中心。促使气旋中心气压剧烈下降。在气旋西部出现了20hPa/5个纬距的较强气压梯度，造成黄渤海及黄淮等地产生强风。

研究结论通过对2010年4月26-27日黄河气旋突发性发展造成黄渤海强风的成因进行了天气动力学诊断分析，得到以下结论：

（1） 这次强风天气是在欧亚中高纬度两槽一脊向两槽两脊对流型转换的过程中，乌拉尔山高压脊经向发展，泰米尔半岛不稳定小槽东移加深，致使东亚大槽重建过程中出现的。大槽中一横槽转竖引导冷空气大举南下，槽前后盛行暖冷平流，导致一个次级黄河气旋形成、发展，引发黄渤海出现大风。

（2） 不活跃冷锋云系进人涡旋云系中形成凸起的波状云型，黄河气旋形成气旋云系凸起更为明显，其后方开始下凹，表明干冷舌开始侵人，黄河气旋中心附近开始出现螺旋状云系，当干舌已伸向云系中心，气旋强烈发展。卫星云图的特征对于监测气旋的发生发展有较好的指示意义。

（3） 在气旋发展中温度平流起了主要作用，但高空槽前的涡度平流在气旋发展初期也起了主要作用。大气的斜压性与气旋的发展有密切关系，冷锋上的斜压性对于气旋发生发展起着重要作用。斜压性对于有效位能的释放、动能的制造及气旋的加强是有帮助的，斜压强迫可能是气旋发生发展的重要原因之一。矢量辐合区与地面气旋锋区的走向非常接近，气旋始终位于矢量散度梯度最大北方，有利的动力和热力条件提供能量积累，利于黄河气旋前期发展和后期维持。高空偏西急流和低空偏南急流动力学上的相互藕合，低空暖湿气流的热力强迫，使得低层大气产生了强上升运动，促使黄河气旋强烈发展。低空急流前方的辐合所伴随的涡度制造是气旋强烈发展过程中涡度迅速增大的动力学原因。

（4） 这次黄河气旋引发的黄渤海大风接近地转风。渤海、黄海北部沿海海区的强风是大值变压梯度造成的变压风黄海中部、山东半岛沿海强风是大值气压梯度所造成的梯度风高空冷空气向低层迅速穿透所带来的大风动量下传以及超低空急流右侧的偏差风辐散都是造成地面强风不可忽略的因素。2

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学