东北地区低温春涝事件形成机制及其影响

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2025-04-0586

干旱气象 ›› 2025, Vol. 43 ›› Issue (4): 586-594.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2025-04-0586

东北地区低温春涝事件形成机制及其影响

张丽¹^,²^,³(), 沈柏竹²^,³(), 李天宇⁴, 金赫⁵, 王凌⁶

1.吉林省气候中心，吉林长春 130062
2.吉林省气象科学研究所，中高纬度环流系统与东亚季风研究开放实验室，吉林长春 130062
3.长白山气象与气候变化吉林省重点实验室，吉林长春 130062
4.黑龙江省牡丹江市气象局，黑龙江牡丹江 157000
5.吉林省吉林市城郊气象局，吉林吉林 132001
6.国家气候中心，北京 100081

收稿日期:2025-01-16 修回日期:2025-04-14 出版日期:2025-08-31 发布日期:2025-09-08
通讯作者: 沈柏竹（1972—），女，吉林长春人，正高级工程师，主要从事天气和气候研究工作。E-mail： jlsbz2008@sina.com。
作者简介:张丽（1968—），女，吉林九台人，正高级工程师，主要从事气候与气候预测研究工作。E-mail： 1404995627@qq.com。
基金资助:
吉林省科技发展计划重点研发项目(20230203135SF);国家自然科学基金重点项目(41630424);国家自然科学基金面上项目(41875119);中国气象局创新发展专项(CXFZ2022J007)

Formation mechanism and impacts of low-temperature and spring flood events in Northeast China

ZHANG Li¹^,²^,³(), SHEN Baizhu²^,³(), LI Tianyu⁴, JIN He⁵, WANG Ling⁶

1. Jilin Climate Center， Changchun 130062， China
2. Jilin Meteorological Science Institute， Laboratory of Research for Middle-high Latitude Circulation and East Asian Monsoon， Changchun 130062， China
3. Jilin Provincial Key Laboratory of Changbai Mountain Meteorology & Climate Change， Changchun 130062， China
4. Mudanjiang Meteorological Bureau of Heilongjiang Province， Mudanjiang 157000， Heilongjiang， China
5. Jilin City Suburban Meteorological Bureau of Jilin Province， Jilin 132001，Jilin， China
6. National Climate Center， Beijing 100081， China

Received:2025-01-16 Revised:2025-04-14 Online:2025-08-31 Published:2025-09-08

摘要/Abstract

摘要：

东北地区低温春涝事件是指春季（主要为3—4月）出现的温度持续偏低、降水偏多的气象现象，严重影响春耕春播顺利进行。本文利用1961—2020年东北地区104个国家级气象站逐月气温、降水资料和美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心（National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research，NCEP/NCAR）逐月再分析资料，结合海温和相关显著的大气环流指数，通过个例分析，定义了春季低温春涝事件及其判定指标，初步揭示了跨季节尺度下温度、降水等多因子协同作用，以及同期、前期大气环流和海温异常的影响机制。结果表明，春季的持续低温多雨是关键影响因素，而前一年秋季累积降水异常偏多是形成严重低温春涝事件的关键因子；前期冬季北极涛动（Arctic Oscillation，AO）呈负位相、春季西伯利亚高压偏强，东北冷涡和寒潮活跃是重要动力条件；前一年秋冬季发生厄尔尼诺（El Niño）事件时，海温异常有利于东北地区低温春涝事件的发生；当低温春涝事件发生后，东北地区当年春末夏初、盛夏和冬季易出现“旱、涝、旱”交替的现象。

关键词: 低温春涝事件, 西伯利亚高压, 北大西洋涛动, 北极涛动, ENSO

Abstract:

Low-temperature spring flooding over Northeast China refers to a meteorological phenomenon characterized by persistently low temperatures and excessive precipitation in spring, primarily from March to April, which severely hinders spring agricultural operations, particularly plowing and sowing. In this paper, based on monthly temperature and precipitation data of 104 national meteorological stations in Northeast China during 1961-2020, and the monthly reanalysis data of the National Center for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR), combined with the sea surface temperature and the atmospheric circulation indices with significant correlation, a case study is carried out. The low-temperature spring flooding events and their judgment indexes are defined, and the multi-factor synergy of temperature, precipitation and other factors at the cross-seasonal scale, as well as the influence mechanism of atmospheric circulation and sea surface temperature anomalies in the same period and in the early stage are preliminarily revealed. The results show that persistent cold and rainy conditions in spring are key contributors to the occurrence of such events, and the abnormal increase of accumulated precipitation in autumn in the previous year is the key factor resulting in severe low temperature and spring flood events. In addition, the negative phase of the Arctic Oscillation (AO) in the preceding winter, the stronger-than-normal Siberian High in spring, and the active Northeast China cold vortex and cold waves are important dynamical conditions. Furthermore, abnormal warming of sea surface temperatures, especially associated with El Niño events in the previous autumn and winter, is in favor of the occurrence of low-temperature spring flooding. These events are often followed by alternating drought and flood conditions in Northeast China, typically manifesting as a “drought-flood-drought” pattern during late spring to early summer, midsummer, and winter, respectively.

Key words: low-temperature spring flooding events, Siberian High, North Atlantic Oscillation, Arctic Oscillation, El Niño-Southern Oscillation

中图分类号:

P467

张丽, 沈柏竹, 李天宇, 金赫, 王凌. 东北地区低温春涝事件形成机制及其影响[J]. 干旱气象, 2025, 43(4): 586-594.

ZHANG Li, SHEN Baizhu, LI Tianyu, JIN He, WANG Ling. Formation mechanism and impacts of low-temperature and spring flood events in Northeast China[J]. Journal of Arid Meteorology, 2025, 43(4): 586-594.

图/表 9

图1 东北地区104个气象站空间分布

Fig.1 The spatial distribution of the 104 meteorological stations in Northeast China

表1 东北地区2013年春季及前一年秋冬季气温和降水异常情况

Tab.1 The anomalies of temperature and precipitation in spring of 2013 and the previous autumn and winter in Northeast China

时段		平均气温/℃	平均气温距平/℃	降水量/mm	降水距平百分率/%
当年（2013年）	3月	-5.2	-3.0	14.5	30.6
	4月	3.9	-3.6	29.5	20.4
	春季	5.0	-1.7	87.5	-0.6
前一年（2012年）	9月	15.4	0.3	93.1	80.7
	10月	6.2	-0.4	43.8	55.8
	11月	-5.1	-0.8	35.8	133.9
	秋季	5.5	-0.3	172.7	81.7
	冬季	-16.6	-3.4	27.8	60.6

表2 东北地区低温春涝年3月、4月平均气温距平及4月和前一年秋季、冬季降水距平百分率

Tab.2 The mean temperature anomalies in March and April， and the precipitation anomaly percentages in April， and the previous autumn and winter in the low-temperature and spring flooding years in Northeast China

类型	年份	当年			前一年
类型	年份	3月气温距平/℃	4月气温距平/℃	4月降水距平百分率/％	秋季降水距平百分率/％	9月降水距平百分率/％	10月降水距平百分率/％	冬季降水距平百分率/％
一般低温春涝年份	1966	-3.0	-3.0	26.5	-17.3	-18.1	-13.2	-14.5
	1974	-2.2	-2.0	26.1	-22.9	-20.6	-27.1	-60.7
	1976	-1.7	-2.2	19.1	-9.3	13.0	-29.6	-28.4
	1984	-4.2	-1.6	26.1	-7.2	23.4	-58.4	-57.9
	2010	-4.0	-3.8	51.4	-17.5	-28.8	9.9	61.8
严重低温春涝年份	1962	-3.2	-1.8	11.0	11.0	46.2	-47.0	20.2
	1964	-1.6	-1.5	77.1	33.0	55.5	19.9	0.5
	1969	-3.4	-2.1	62.0	3.2	21.1	-37.1	-45.7
	1973	-2.0	-1.5	12.2	53.7	17.2	149.1	-31.3
	1987	-3.5	-1.3	17.9	13.4	64.2	-47.0	1.1
	1988	-2.5	-1.3	34.2	33.3	53.9	-0.8	-41.7
	2013	-3.0	-3.6	20.4	81.7	80.7	55.8	60.6

图2 东北地区严重低温春涝典型年春季500 hPa位势高度距平（等值线，单位：gpm）（a）、海平面气压距平（等值线，单位： hPa）（b）、850 hPa风场距平（箭矢，单位：m·s-1）（c）和整层水汽输送通量距平（箭矢，单位：kg·m-1·s-1）（d）合成场（红色实线为正值，蓝色虚线为负值；红色和蓝色深、浅阴影分别表示通过置信水平为95%、99%的显著性检验；红色线包围区域表示东北地区，下同）

Fig.2 The composite field of 500 hPa geopotential height anomaly （contours， Unit： gpm）（a）， sea level pressure anomaly （contours， Unit： hPa）（b）， 850 hPa wind field anomaly （arrow vectors， Unit： m·s-1）（c） and the whole layer water vapor transport flux anomaly （arrow vectors， Unit： kg·m-1·s-1）（d） in typical years of severity low-temperature and spring flooding in Northeast China （The red solid lines represent positive values， and the blue dashed lines represent negative values； The deep and light shadows of red and blue indicate passing the significance test at the 95% and 99% confidence levels， respectively； The area surrounded by the red line indicates the Northeast China）

表3 1961—2020年东北地区春季气温与环流指数的相关系数

Tab.3 Correlation coefficients between spring temperature in Northeast China and circulation indices from 1961 to 2020

环流因子	相关系数
东亚槽位置指数	0.311**
东亚槽强度指数	0.534****
AO指数	0.371***
SH指数	-0.466****
NAO指数	0.214*

图3 1961—2020年春季东北地区气温与环流指数的21 a滑动相关分析

Fig.3 The 21-year sliding moving correlation analysis between spring temperature in Northeast China and circulation indices from 1961 to 2020

表4 东北地区严重低温春涝年前期秋冬季平均气温距平、降水距平百分率及前期EL Niño事件发生情况

Tab.4 The mean temperatures anomalies， precipitation anomaly percentage and El Niño events in the previous autumn and winter in severe low-temperature spring flooding years in Northeast China

严重低温春涝事件发生年份	前期秋季		前期冬季		EL Niño事件
严重低温春涝事件发生年份	平均气温距平/℃	降水距平百分率/%	平均气温距平/℃	降水距平百分率/%	起止时间	类型
1962年	0.2	11.0	-0.2	20.2
1964年	-1.3	33.0	-1.8	0.5	1963年7月—1964年1月	东部型
1969年	-1.0	3.2	-2.9	-45.7	1968年10月—1970年2月	中部型
1973年	-2.0	53.7	-0.3	-31.3	1972年5月—1973年3月	东部型
1987年	-1.5	13.4	-0.7	1.1	1986年8月—1988年2月	东部型
1988年	-1.3	33.3	0	-41.7	1986年8月—1988年2月	东部型
2013年	-0.3	81.7	-3.4	60.6

图4 东北地区严重低温春涝年前期秋季（a、c、e）和冬季（b、d、f）海洋表面温度距平合成场（a、b，单位：℃）、850 hPa风距平合成场（矢量，单位： m·s-1）（c、d）和整层水汽输送通量距平合成场（矢量，单位： kg·m-1·s-1）（e、f）

Fig.4 Composite fields of SST anomalies （a， b， Unit： ℃）、850 hPa wind anomalies （vectors， Unit： m·s-1）（c， d） and integrated water vapor transport flux anomalies （vectors， Unit： kg·m-1·s-1）（e， f） in the previous autumn （a， c， e） and winter （b， d， f） in severe low-temperature spring flooding years in Northeast China

表5 The precipitation anomaly percentage in the late spring and early summer， midsummer， autumn and winter in the years of low-temperature and spring flooding in Northeast China 单位：%

Tab.5

低温春涝类型	年份	春末夏初（5—6月）	盛夏（7—8月）	秋季（9—11月）	冬季（12月至次年2月）
一般年	1966	-13.9	27.4	-28.8	-46.3
	1974	-5.1	-1.3	47.0	-53.2
	1976	-2.7	-23.3	3.0	-59.6
	1984	5.0	9.8	-7.6	11.5
	2010	-7.0	33.8	11.7	27.7
严重年	1962	-26.2	28.3	-17.9	-39.4
	1964	-25.1	40.5	-20.2	-22.6
	1969	-17.8	27.6	-5.2	-27.8
	1973	-1.8	14.1	-22.9	-60.7
	1987	-26.6	18.2	33.3	-41.7
	1988	-17.6	3.4	9.8	-26.1
	2013	-4.4	36.9	23.0	-31.8

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Formation mechanism and impacts of low-temperature and spring flood events in Northeast China

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