科普-京津唐高速公路霧氣候特征與氣象條件分析

字體 2017-09-15 15:00:30
     來源: 中國知網  

霧是一種常見的災害性天氣。霧通過對光的散射、漫射使能見度減小從而導致交通事故的發生。隨著國民經濟的快速發展現代化交通工具在我國日益普及霧對高速公路、機場、航道的影響日趨突出。近年來高速公路的惡性交通事故時有發生19977122000824日、2001108日、2002214京津塘高速公路因大霧造成了多起汽車連續追尾事故經濟損失嚴重。據統計高速公路上因霧等惡劣天氣造成的交通事故大約占總事故的1/4因此霧對高速公路的影響引起了人們的廣泛關注關于高速公路霧的特征及其影響、預報方法及監測技術等研究也相繼開展起來。如利用濟青高速公路沿線13個氣象站19712000年的地面觀測資料分析了濟青高速公路沿線大霧天氣的天氣氣候特征并結合實際交通氣象服務的需要提出了未來開展高速公路大霧服務的設想。等對陜西省高等級公路大霧的預報方法也展開了研究。利用漢口和黃陂兩地35年來霧資料統計分析、歸納了武漢地區霧的特征并估算了霧對武漢地區交通安全所造成的損失。在分析焦鄭高速公路沿線霧天氣氣候特征及能見度與最大車流量的關系的基礎上利用歐洲中心數值預報產品和單站要素資料建立了霧天氣預報方程并利用天氣雷達進行臨近監測預報服務。統計了華北平原12月霧發生前或發生時大氣低層部分氣象要素的特征并計算分析了氣象要素的分布區間與霧發生頻率之間的相互關系。京津塘高速公路北起北京南至天津塘沽全長168km ,是連接北京和天津及東部地區的主要通道。沿途有多處低洼地段為霧的高發區。因此研究該高速公路霧的特征對于開展霧的天氣服務、規避交通危害具有重要的意義。

研究發現津塘高速公路沿線多年平均霧日在1519天左右其中北京最多為19 .1塘沽最少為15 .2天。3站霧日的年代際變化有一定的差異其中北京、天津兩站10年變化一致表現為1950年代中到1980年代初霧日逐漸增加,1980年代中期到1990年代初霧日數較以往明顯減少, 1990年代中期到21世紀初又有所增加。而塘沽霧日的年際變化則略有不同表現為1950年代到1990年代初霧日數逐漸增加1990年代中期到21世紀初又有所下降。另外 1980年代中期到1990年代初期北京和天津的霧日數均較其他時期明顯減少。等曾指出霧日數偏少()與氣溫偏高()、相對濕度偏小()存在一定的對應關系。所以我們對北京和天津兩站的逐年平均氣溫和平均相對濕度進行了分析發現北京1950年代至1960年代中期和1980年代以后均處于相對濕度較低(年平均相對濕度低于60 %),氣溫較高(年平均氣溫高于11)時期其他時期則處于高相對濕度、氣溫較低時期。而天津僅在1980年代初至1990年代初處于相對濕度較低、氣溫較高時期其他時期則溫濕條件配合較好。由此可知,1980年代初至1990年代初兩站相對濕度較其他時期明顯減少水汽條件不足可能是導致該時期霧日明顯減少的主要原因。

從近50年的整體變化來看北京霧日數呈微弱的下降趨勢0 .5/10而天津、塘沽大霧日數則呈微弱的上升趨勢分別為0 .2/10年和0 .8/10(3站都沒有通過α=0 .05的顯著性)。北京霧日呈微弱的下降趨勢一方面可能是由于北京城市化進行加快城市熱島效應明顯熱島效應的局地增溫作用破壞了逆溫層的形成因此不利于霧的形成與發展。另一方面,通過數據研究可以發現在1980年代以來北京一直處于氣溫相對較高、相對濕度較低時期水汽條件不足也是霧日減少的一個主要原因。

1、京津塘高速公路霧的季節和月變化特征

1.1、北京、天津、塘沽3站霧的季節變化十分明顯。北京霧天主要出現在秋季冬季次之春季最少。天津和塘沽霧天都主要出現在冬季秋季次之但是最少季節略有不同天津為春季塘沽為夏季。

1.2、北京、天津和塘沽霧日數的季節變化北京、天津和塘沽各月多年平均霧日數和最大霧日數變化呈兩峰一谷型。第一個峰值出現在11月份, 1012月為霧的頻發階段另一個峰值出現在8月份, 79月為另一個霧頻發階段。16月份霧很少最少月份為5多年平均不足1天。天津和塘沽的霧逐月變化較相似呈單峰型表現為11月到次年1月為霧頻發階段, 39月份霧很少塘沽678月尤少從多年各月最大霧日統計來看塘沽在678月最大霧日不超過2天。各站最大霧日多出現于11月、12月和次年1月、2月。

1.3、京津塘高速公路霧日變化特征京津塘高速公路霧的逐日變化也很明顯。霧在一天的任何時段都可以出現或消亡。從霧生成和結束時間來看,3站霧生成和結束時間都呈兩峰兩谷型。北京霧多以00時—08時內生成, 0711時結束而天津和塘沽霧多以0109時生成多在0713時結束。同時, 3站在20時左右也為霧生成和消亡的高發時段。天津和塘沽霧生成和結束的高發時間都較北京晚1個小時左右。總的來看霧多在凌晨到日出前后時段生成在日出后消失。霧持續時間隨時間呈指數遞減,大部分霧持續時間小于13個小時持續12小時的霧發生頻率最高可達20 %左右。

2、京津塘高速公路霧與氣象要素的關系

2.1、霧與地面溫度的關系

地面溫度對霧的生成有一定的影響。當地面熱量散失時地面溫度會下降影響接近地面的空氣使空氣的溫度也降低。如果地面附近的空氣相當潮濕當溫度降低到一定程度時空氣中的部分水汽就會凝結出來形成霧。為此我們利用北京、天津和塘沽19542002年地面溫度和霧日資料給出了霧發生的概率隨地面溫度變化情況北京大霧發生的概率隨地面溫度呈雙峰型波浪變化即在地面溫度為-1℃左右時霧最易高發概率為5 %,地面溫度為24℃左右時為次高發溫度大霧發生概率為3 %。天津和塘沽霧發生的概率隨地面溫度呈單峰型波動變化地面溫度在-2℃左右時霧發生的概率最高可達7 %左右。總的來說京津塘高速公路沿線地面溫度在-1330℃范圍內都有霧發生但是-55℃范圍內霧最易多發。這與分析的結果一致。由此地面溫度可以作為霧預報的一個指示因子。

2.2、霧與風的關系

風對霧的形成具有一定的促進作用。適當的風有利于向空中輸送水汽形成一定厚度的霧。圖7a為北京、天津、塘沽3站霧發生時風速的分析結果。從圖中可以看出隨著風速的逐漸加大霧發生的概率逐漸減小。靜風時霧發生的概率最大分別為41 .8%(北京)36 .7%(天津)22 .4%(塘沽)。在風速02m·s-1 ,霧發生的概率塘沽小于北京和天津而當風速大于2m·s-1時則塘沽大于北京和天津。總的來說在風速為04m·s-1左右時京津塘高速公路霧發生的概率較大。圖7b為北京、天津、塘沽3站霧與風向關系圖。由圖7b可知, 3站霧發生時的風向有所不同北京站與塘沽站霧發生的概率隨風向變化呈兩峰兩谷型而天津站霧發生的概率隨風向變化趨勢較為平緩。具體表現為北京站在北風或東北偏北風時霧發生的概率最大8%;西南偏南風及西北偏北風時次之4%。天津站西北偏西風和西南偏西風時霧發生的概率最大5%;南風、東風、東北偏北風及東北風次之4%。塘沽站霧發生時的風向變化與北京站相反表現為西北風時霧發生的概率最大9%左右東風、西南偏西風、西北偏北風、西北偏西風次之6%。總的來看北京站在偏北風或偏南風情況下霧發生的概率較大。塘沽則在偏西風或偏東風情況下霧發生的概率較大。這與兩站的地形和地理位置有關。

2.3、霧與相對濕度的關系

相對濕度是反映空氣潮濕程度的一個物理量是形成霧最重要的影響因子之一。

為北京、天津、塘沽3站不同相對濕度下霧發生的概率圖。從圖中可以看出霧與相對濕度呈指數增大的關系即隨著相對濕度的增大霧發生的概率也增大。霧發生時, 3站的相對濕度都在80 %以上特別是相對濕度在90 %100 %霧極易發生概率分別為81 %(北京)83 %(天津)74 %(塘沽)

3、小結

(1)京津塘高速公路沿線多年平均霧日在1519天之間。北京、天津兩站的霧日年際變化一致都是從1950年代中期到1980年代初逐漸增加, 1980年代中期到1990年代初較以往明顯減少, 1990年代中期到21世紀初又有所增加。塘沽霧日年際變化略有不同1950年代到1990年代初逐漸增加1990年代中期到21世紀初有所下降。

(2)從多年霧日變化來看北京霧日數略呈逐年下降趨勢而天津、塘沽略呈上升趨勢。從季節來看北京霧天主要出現在秋季冬季次之春季最少。天津和塘沽霧天都主要出現在冬季秋季次之但是最少季節天津為春季塘沽為夏季。

(3)京津塘公路沿線霧多在凌晨到日出前后生成在日出后逐漸消失。霧持續時間隨時間變化呈指數遞減大部分霧持續時間小于13個小時最多持續在12小時左右。天津和塘沽霧生成和結束的高發時間都較北京晚1個小時左右。

(4)地面溫度、相對濕度、風速、風向對京津塘高速公路沿線霧的預報有很好的指示意義。地面溫度在-1330℃范圍內都有霧發生但是-55℃范圍內霧最易發生。風速在04m·s-1和相對濕度在90 %100 %范圍里霧也極易發生。霧是一種具有很強的局地性特征的天氣現象在公路沿線上表現的尤為明顯。未來交通氣象服務中除了要加強監測、研制和開發霧的多種客觀預報方法外還要考慮天氣系統的產生機制結合高速公路沿線特有的地理、環境、生產、生活特點進行霧對交通影響的研究。怎樣進行好高速公路沿線局地的霧的預報確切預報霧的起始時間和消散時間將是我們開展交通氣象服務的重點。

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編輯:維艾思交通

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