ANALYSIS OF INFLUENCE OF COLD VORTEXES ON DISTRIBUTION OF CONVECTIVE HIGH WINDS AND HAIL IN CHINA
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摘要: 冷涡会影响到中国北方大部分区域，是导致强对流和暴雨等天气的重要天气尺度系统。基于NCEP (美国环境预报中心)分析资料，给出了冷涡本体和外围共同影响中国的地理分布等气候特征，然后给出了冷涡影响所致的中国雷暴大风、冰雹和龙卷等天气分布及其环境条件特征，进一步给出了2021年中国受冷涡影响对流性大风天气过程。结果发现，除了东北、内蒙古、华北和黄淮等地显著受冷涡影响外，冷涡中心最南可位于山东附近，外围最南可以影响到华南。东北、内蒙古、华北和黄淮等地大部分区域的雷暴大风和冰雹天气显著受到冷涡的影响，这些天气通常具备了非常有利的环境条件，占相应天气年平均日数的百分比超过60%、部分区域超过80%，显著高于雷暴天气。冷涡影响的龙卷通常发生在冷涡外围西南侧、南侧或东南侧。2021年中国受冷涡影响的雷暴大风和龙卷过程大多发生于春季和夏季，春季的这些过程都只发生在冷涡南侧外围。Abstract: Cold vortexes affect most of northern China and are important synoptic-scale systems that cause severe convective weather and heavy precipitation. Based on the reanalysis data from the National Centers of Environmental Prediction of the United States (NCEP), this paper presents the climatological characteristics of the main bodies and the peripheries of the cold vortexes affecting China, and then investigates the distribution and the characteristics of the environmental conditions of convective high winds, tornadoes and hail affected by these cold vortexes, and finally discusses the convective high wind processes affected by the cold vortexes in China in 2021. In addition to Northeast China, Inner Mongolia, North China and the Huang-Huai River Basin, the center of cold vortexes can be as far south as the region near Shandong Province, and their peripheries can affect South China. Convective high winds and hail in Northeast China, Inner Mongolia, North China, and Huang-Huai River Basin are significantly affected by cold vortexes. These types of weather usually occur in very favorable environmental conditions, accounting for more than 60% of the annual mean days of corresponding weather and more than 80% in some areas, which are obviously higher than those of thunderstorms. Tornadoes affected by cold vortexes usually occur on the southwest, south, or southeast side of cold vortex periphery. In 2021, convective high winds and tornadoes affected by cold vortexes in China mostly occurred in spring and summer, and those processes in spring only occurred in the south peripheries of cold vortexes.
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Key words:
- cold vortex /
- convection /
- high wind /
- tornado /
- hail
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图 1 年平均的逐月冷涡发生数目(折线)和持续天数(柱状)
为了体现月际变化的连续性，重复给出了1—12月的演变；黑色实线和划线分别代表持续时间不短于24 h和48 h冷涡的年平均逐月发生数目，对应左侧纵坐标；深灰色和淡灰色柱状图分别代表持续时间不短于24 h和48 h冷涡的年平均逐月发生天数，对应右侧纵坐标。
图 2 冷涡发生数目与持续时间
分别以6 h和24 h为划分间隔的不同持续时间冷涡数目。6 h间隔为标注符号的折线，对应左侧纵坐标；24 h间隔为柱状图，对应右侧纵坐标；横坐标为冷涡持续时间。
图 5 典型冷涡与雷暴天气及云系分布
a. 2009年6月3日14时—4日02时雷暴天气(淡蓝色符号)和3日08时500 hPa位势高度场(黑色实线)、风场(紫红色风羽)以及温度场(蓝色和淡蓝色填色)，彩色填色为地势高度；b. 2021年7月8日16时FY-2G可见光图像，叠置了14时500 hPa高度场(蓝色实线)、850 hPa风场(黄色风羽)和整层可降水量(淡蓝色实线)。
图 6 冷涡影响的雷暴(a、b)、冰雹(c、d)和雷暴大风(e、f)地理分布
a、c和e为年平均天数分布，b、d和f分别为冷涡影响的三类天气各占相应年平均日数的百分比；a图色标不同于c和e图；b、d和f图色标一致。
图 8 合成的天气形势场和选取的冰雹和雷暴大风个例天气分布
蓝色、黑色和棕色实线分别为850、500和200 hPa位势高度场，单位：10 gpm；红色虚线为500 hPa温度场；蓝色三角代表冰雹，紫红色十字代表大风。
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