科普-京津唐高速公路雾气候特征与气象条件分析

字体 2017-09-15 15:00:30
     来源: 中国知网  

雾是一种常见的灾害性天气。雾通过对光的散射、漫射使能见度减小从而导致交通事故的发生。随着国民经济的快速发展现代化交通工具在我国日益普及雾对高速公路、机场、航道的影响日趋突出。近年来高速公路的恶性交通事故时有发生19977122000824日、2001108日、2002214京津塘高速公路因大雾造成了多起汽车连续追尾事故经济损失严重。据统计高速公路上因雾等恶劣天气造成的交通事故大约占总事故的1/4因此雾对高速公路的影响引起了人们的广泛关注关于高速公路雾的特征及其影响、预报方法及监测技术等研究也相继开展起来。如利用济青高速公路沿线13个气象站19712000年的地面观测资料分析了济青高速公路沿线大雾天气的天气气候特征并结合实际交通气象服务的需要提出了未来开展高速公路大雾服务的设想。等对陕西省高等级公路大雾的预报方法也展开了研究。利用汉口和黄陂两地35年来雾资料统计分析、归纳了武汉地区雾的特征并估算了雾对武汉地区交通安全所造成的损失。在分析焦郑高速公路沿线雾天气气候特征及能见度与最大车流量的关系的基础上利用欧洲中心数值预报产品和单站要素资料建立了雾天气预报方程并利用天气雷达进行临近监测预报服务。统计了华北平原12月雾发生前或发生时大气低层部分气象要素的特征并计算分析了气象要素的分布区间与雾发生频率之间的相互关系。京津塘高速公路北起北京南至天津塘沽全长168km ,是连接北京和天津及东部地区的主要通道。沿途有多处低洼地段为雾的高发区。因此研究该高速公路雾的特征对于开展雾的天气服务、规避交通危害具有重要的意义。

研究发现津塘高速公路沿线多年平均雾日在1519天左右其中北京最多为19 .1塘沽最少为15 .2天。3站雾日的年代际变化有一定的差异其中北京、天津两站10年变化一致表现为1950年代中到1980年代初雾日逐渐增加,1980年代中期到1990年代初雾日数较以往明显减少, 1990年代中期到21世纪初又有所增加。而塘沽雾日的年际变化则略有不同表现为1950年代到1990年代初雾日数逐渐增加1990年代中期到21世纪初又有所下降。另外 1980年代中期到1990年代初期北京和天津的雾日数均较其他时期明显减少。等曾指出雾日数偏少()与气温偏高()、相对湿度偏小()存在一定的对应关系。所以我们对北京和天津两站的逐年平均气温和平均相对湿度进行了分析发现北京1950年代至1960年代中期和1980年代以后均处于相对湿度较低(年平均相对湿度低于60 %),气温较高(年平均气温高于11)时期其他时期则处于高相对湿度、气温较低时期。而天津仅在1980年代初至1990年代初处于相对湿度较低、气温较高时期其他时期则温湿条件配合较好。由此可知,1980年代初至1990年代初两站相对湿度较其他时期明显减少水汽条件不足可能是导致该时期雾日明显减少的主要原因。

从近50年的整体变化来看北京雾日数呈微弱的下降趋势0 .5/10而天津、塘沽大雾日数则呈微弱的上升趋势分别为0 .2/10年和0 .8/10(3站都没有通过α=0 .05的显著性)。北京雾日呈微弱的下降趋势一方面可能是由于北京城市化进行加快城市热岛效应明显热岛效应的局地增温作用破坏了逆温层的形成因此不利于雾的形成与发展。另一方面,通过数据研究可以发现在1980年代以来北京一直处于气温相对较高、相对湿度较低时期水汽条件不足也是雾日减少的一个主要原因。

1、京津塘高速公路雾的季节和月变化特征

1.1、北京、天津、塘沽3站雾的季节变化十分明显。北京雾天主要出现在秋季冬季次之春季最少。天津和塘沽雾天都主要出现在冬季秋季次之但是最少季节略有不同天津为春季塘沽为夏季。

1.2、北京、天津和塘沽雾日数的季节变化北京、天津和塘沽各月多年平均雾日数和最大雾日数变化呈两峰一谷型。第一个峰值出现在11月份, 1012月为雾的频发阶段另一个峰值出现在8月份, 79月为另一个雾频发阶段。16月份雾很少最少月份为5多年平均不足1天。天津和塘沽的雾逐月变化较相似呈单峰型表现为11月到次年1月为雾频发阶段, 39月份雾很少塘沽678月尤少从多年各月最大雾日统计来看塘沽在678月最大雾日不超过2天。各站最大雾日多出现于11月、12月和次年1月、2月。

1.3、京津塘高速公路雾日变化特征京津塘高速公路雾的逐日变化也很明显。雾在一天的任何时段都可以出现或消亡。从雾生成和结束时间来看,3站雾生成和结束时间都呈两峰两谷型。北京雾多以00时—08时内生成, 0711时结束而天津和塘沽雾多以0109时生成多在0713时结束。同时, 3站在20时左右也为雾生成和消亡的高发时段。天津和塘沽雾生成和结束的高发时间都较北京晚1个小时左右。总的来看雾多在凌晨到日出前后时段生成在日出后消失。雾持续时间随时间呈指数递减,大部分雾持续时间小于13个小时持续12小时的雾发生频率最高可达20 %左右。

2、京津塘高速公路雾与气象要素的关系

2.1、雾与地面温度的关系

地面温度对雾的生成有一定的影响。当地面热量散失时地面温度会下降影响接近地面的空气使空气的温度也降低。如果地面附近的空气相当潮湿当温度降低到一定程度时空气中的部分水汽就会凝结出来形成雾。为此我们利用北京、天津和塘沽19542002年地面温度和雾日资料给出了雾发生的概率随地面温度变化情况北京大雾发生的概率随地面温度呈双峰型波浪变化即在地面温度为-1℃左右时雾最易高发概率为5 %,地面温度为24℃左右时为次高发温度大雾发生概率为3 %。天津和塘沽雾发生的概率随地面温度呈单峰型波动变化地面温度在-2℃左右时雾发生的概率最高可达7 %左右。总的来说京津塘高速公路沿线地面温度在-1330℃范围内都有雾发生但是-55℃范围内雾最易多发。这与分析的结果一致。由此地面温度可以作为雾预报的一个指示因子。

2.2、雾与风的关系

风对雾的形成具有一定的促进作用。适当的风有利于向空中输送水汽形成一定厚度的雾。图7a为北京、天津、塘沽3站雾发生时风速的分析结果。从图中可以看出随着风速的逐渐加大雾发生的概率逐渐减小。静风时雾发生的概率最大分别为41 .8%(北京)36 .7%(天津)22 .4%(塘沽)。在风速02m·s-1 ,雾发生的概率塘沽小于北京和天津而当风速大于2m·s-1时则塘沽大于北京和天津。总的来说在风速为04m·s-1左右时京津塘高速公路雾发生的概率较大。图7b为北京、天津、塘沽3站雾与风向关系图。由图7b可知, 3站雾发生时的风向有所不同北京站与塘沽站雾发生的概率随风向变化呈两峰两谷型而天津站雾发生的概率随风向变化趋势较为平缓。具体表现为北京站在北风或东北偏北风时雾发生的概率最大8%;西南偏南风及西北偏北风时次之4%。天津站西北偏西风和西南偏西风时雾发生的概率最大5%;南风、东风、东北偏北风及东北风次之4%。塘沽站雾发生时的风向变化与北京站相反表现为西北风时雾发生的概率最大9%左右东风、西南偏西风、西北偏北风、西北偏西风次之6%。总的来看北京站在偏北风或偏南风情况下雾发生的概率较大。塘沽则在偏西风或偏东风情况下雾发生的概率较大。这与两站的地形和地理位置有关。

2.3、雾与相对湿度的关系

相对湿度是反映空气潮湿程度的一个物理量是形成雾最重要的影响因子之一。

为北京、天津、塘沽3站不同相对湿度下雾发生的概率图。从图中可以看出雾与相对湿度呈指数增大的关系即随着相对湿度的增大雾发生的概率也增大。雾发生时, 3站的相对湿度都在80 %以上特别是相对湿度在90 %100 %雾极易发生概率分别为81 %(北京)83 %(天津)74 %(塘沽)

3、小结

(1)京津塘高速公路沿线多年平均雾日在1519天之间。北京、天津两站的雾日年际变化一致都是从1950年代中期到1980年代初逐渐增加, 1980年代中期到1990年代初较以往明显减少, 1990年代中期到21世纪初又有所增加。塘沽雾日年际变化略有不同1950年代到1990年代初逐渐增加1990年代中期到21世纪初有所下降。

(2)从多年雾日变化来看北京雾日数略呈逐年下降趋势而天津、塘沽略呈上升趋势。从季节来看北京雾天主要出现在秋季冬季次之春季最少。天津和塘沽雾天都主要出现在冬季秋季次之但是最少季节天津为春季塘沽为夏季。

(3)京津塘公路沿线雾多在凌晨到日出前后生成在日出后逐渐消失。雾持续时间随时间变化呈指数递减大部分雾持续时间小于13个小时最多持续在12小时左右。天津和塘沽雾生成和结束的高发时间都较北京晚1个小时左右。

(4)地面温度、相对湿度、风速、风向对京津塘高速公路沿线雾的预报有很好的指示意义。地面温度在-1330℃范围内都有雾发生但是-55℃范围内雾最易发生。风速在04m·s-1和相对湿度在90 %100 %范围里雾也极易发生。雾是一种具有很强的局地性特征的天气现象在公路沿线上表现的尤为明显。未来交通气象服务中除了要加强监测、研制和开发雾的多种客观预报方法外还要考虑天气系统的产生机制结合高速公路沿线特有的地理、环境、生产、生活特点进行雾对交通影响的研究。怎样进行好高速公路沿线局地的雾的预报确切预报雾的起始时间和消散时间将是我们开展交通气象服务的重点。

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编辑:维艾思交通

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