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湖南近年大雾特征和对高速公路的影响

2015-05-28李学敏贾海鹰李彩霞

湖南交通科技 2015年3期
关键词:大雾易发气象站

李学敏,孙 弘,贾海鹰,李彩霞,周 丹

(1.湖南省气象服务中心,湖南 长沙 410118; 2.湖南省气象台,湖南 长沙 410118)

0 引言

大雾是指大量微小水滴浮游空中,水平能见度小于1 000 m 的天气现象。大雾(或浓雾)是比较常见的灾害性天气之一,具有出现几率高、发生范围广、危害程度大的特点,我省一年四季都有它的踪影,对高速公路、民航、水运都是危险天气。

2013年,湖南高速公路通车总里程达到5 084 km,排名全国第4 位,高速出省通道达到21 个,实现91%的县市区通高速公路,基本形成“五纵六横”高速公路主骨架网。

从湖南高速交警的事故资料统计得到2013年各种天气发生事故的比例(表1),可见雾天事故比例显著升高,达到146.7%,说明近年来低能见度天气对交通的影响越来越大,大雾降低驾驶人对路况的准确判断和对车辆的稳定控制,事故损害后果更为严重。由于大雾造成的高速公路交通事故屡见不鲜,了解近年来大雾出现的气候特点,对防止由大雾造成的灾害具有重要意义。

表1 2013年各种天气发生事故的比例

1 资料和方法

本文利用湖南省2000年~2012年96 个国家基本(基准)站的大雾天气现象观测资料进行统计分析,得到累积雾日的空间分布和时间分布。由于南岳气象站地理位置特殊,代表性差,没列在统计数列中。

通过叠加高速公路网和累积雾日大值区,可以得到大雾易发路段。

2 湖南大雾的特征分析

湖南是多雾省份,一年中每月都可出现,以辐射雾居多,平流雾和冷锋雾等占的比率很少。根据2000年~2012年气象资料统计(表2),全省呈现的是西部多于东部,北部多于南部;各地平均雾日为19.8 d,平均最多为79.5 d,平均最少为1.5 d,与2000年前(建国后~2000年)比较,全省平均雾日为30 d,减少了10.2 d,最多是1951年出现了53 d,比2002年多了26 d,最少是1988年21 d,比2012年多了9.2 d。说明在全球变暖的气候背景下,雾的发生有所减少。另外,随着霾雾混合作用形成的低能见度现象有所增多,环境条件的变化也会导致浓雾的生消出现一些新的特征。

表2 2000年前与2000年后数据比较

2.1 大雾空间分布

大雾形成是由多种天气条件、地形因素等决定的。湖南地形为东西南三面环山,中北部低落丘陵和平原,呈马蹄形。地形复杂,湘资沅澧水系发达,因此,大雾的时空分布有很大差异。由图1可见,最大中心的湘西北逐渐向湘东南逐级递减,西部多雾日区域中,除湘西北最多大雾区域外,湘西南还存在两个小的次多中心,最大值是保靖,为1 033 d,最小值是江华,仅只有20 d,13年中大雾日数最多排名前10 的站点基本上出现在湘西半部,最少排名后10 名的站几乎集中在湘东南,这一特征与地形地貌和地理位置紧密相关。

图1 2000年~2012年累计雾日

2.2 大雾月变化

由图2可知,大雾随季节变化明显,秋、冬季最多,春季次之,夏季最少。一年中又以11月为之最,最少雾日仍是7月,11月~次年1月为大雾的高发时段。

2.3 大雾的日变化

一日内任何时候都可能有大雾生成(见图3),但生成时间主要集中在上午10 时以前,10 时以前生成的占大雾总数的94%,其中集中在3~8 时段的占大雾总数的74%,集中在5~7 时的占大雾总数的42%。处于湖区的常德,大雾开始的时间较晚;处于湘西山区的怀化和靖州,大雾开始的时间较早。冬季大雾开始的时间较晚,初夏和初秋大雾开始的时间较早。

图2 2000年~2012年全省各月累积雾日分布

大雾可以在一日内的任何一个时段结束(见图4),但主要集中在5~13 时,这段时间内结束的占大雾总数的93%,其中集中在7~11 时的占大雾总数的75%,集中在8~10 时的占大雾总数的47%。1、2月和 11、12月大雾结束的较晚,5~8月大雾结束的较早。不同地区的大雾在结束时间上差异不大。

图3 大雾生成于各时段的百分率

图4 大雾结束于各时段的百分率

3 高速公路大雾易发路段

通过叠加高速公路网和累积雾日大值区,可以得到大雾易发路段。由图5可知,累积雾日为20 d以上的有:京港澳高速临长段、耒宜段,沪昆高速潭邵段、怀新段,长张高速常张段,杭瑞高速常吉段,整个包茂高速湖南段,大浏高速,炎汝高速、平汝高速通平段,其中包茂高速的通道、会同、保靖段达到60 d 以上。在预报过程中,遇到典型的辐射雾天气形势时,要特别关注以上路段,及时发布有针对性的预报。另外,在该路段沿线加密布设交通气象站,将更有利于实时监测和预警。由于高速公路沿线目前还没有大范围设立能见度观测,因此,还无法获取高速公路各路段具体雾日的数据,以上分析是基于湖南96 个气象站的能见度观测资料进行统计、计算的结果,尽管不能准确地反映出各条高速公路的各路段雾的具体分布情况,但也能近似地反映出湖南主要的高速公路雾日分布的基本情况。

图5 高速公路大雾易发路段

另外,除了大范围的大雾天气,在高速公路穿过的江河、湖泊、大型水库边的路段以及小丘陵中的一些低洼路段常会出现团雾。这种雾的前后路段都没有雾或只有轻雾,但在某一路段却浓积成大雾。突然驶入团雾会使司机措手不及,易造成追尾,对交通安全危害极大。因此,驾驶员在高速公路行车,遇到团雾,必须减速慢行,根据具体情况作出判断。由于对团雾的预警目前只能依靠监测,在丘陵山地、水网密集区加强交通气象站的建设也是交通气象服务的当务之急。

4 大雾的预报预警

满足了大尺度天气形势、大气成分等情况下,气温变化直接影响大雾形成,通过对深秋和冬季中出现大雾40 个例资料分析,雨转晴的当日20 时气温值,持续到次日05 时气温降幅越大越有利,如果最低气温不降反升,是不利于大雾形成,这一结论已被许多专家所证实;到了夜间后,尤其重要是,从地表至925 hPa 近地面层温度随高度逐渐升高,形成了逆温层,有利于低层湿度聚集,它的厚度及强度直接关系雾的浓度,同样相对湿度也是越大越有利,低于80%是不利于雾的形成,风速大小是直接判定有无大雾指标,由于各测站地理位置、森林、植被覆盖面积及城市经济建设等差别,也是影响雾形成因素。

4.1 大雾对应天气条件

东亚地面图上,冷高压中心强度一般在1 045 hPa 以下,多数情况冷高压轴线呈西北—东南向,即西路冷空气,或地面高压从北路南下,我省处在变性均压场中,对应高层,我省处在西北气流之中,这时东亚大槽建立或华东沿海是移动性低槽;副热带高压已减弱东撤到洋面上;或东路冷空南下时,视情况而定。

4.2 预报指标

1)省内选取石门、芷江、怀化、长沙、马坡岭、郴州等6 个站点,用20 时地面气压计算,P(芷江或怀化)-P(长沙或马坡岭)≥0,P(郴)-P(石门)≥0;

2)各测站正点观测2 min 平均风速≤3 m/s;

3)各测站当天20 时气温>>02 时气温﹥05 时气温;

4)各测站02 时气温=湿球温度(或差值小于1 ℃);

5)各测站05 时后,0 cm 到气温存在逆温层,同时检测怀化、马坡岭、郴州等3 站探空资料,地面随高度存在逆温层(925 hPa 以下);

6)相对湿度(日平均值)>76%。

当满足以上条件时,预报全省有大范围大雾;当条件部分满足时,如条件“1)、5)”部分满足时,则部分地区或局部地区预报有大雾,以上条件不完全满足时,各站具体情况具体分析,结合测站所处地理位置及气候特点订正后做出预报。

根据表3可定量划分能见度对高速公路的影响等级,当高速公路沿线气象站实况监测到能见度小于500 m 时显示为红色(如图6中的长沙、湘乡、益阳站),气象部门发布大雾预警;低于200 m,交通管理部门要考虑是否实行临时交通管制。

表3 能见度(L)对(高速)公路影响等级划分

图6 高速公路沿线气象站分布

5 结语

1)湖南雾日分布由湘西北向湘东南逐渐减少。湖南各月都可形成雾,秋、冬季最多,春季次之,夏季最少;一年中又以11月为最多,7月最少。生成时间主要集中在上午10 时以前。

2)湖南高速公路大雾易发路段为:京港澳高速临长段、耒宜段,沪昆高速潭邵段、怀新段,长张高速常张段,杭瑞高速常吉段,整个包茂高速湖南段,大浏高速,炎汝高速、平汝高速通平段。

3)在大雾易发路段和团雾易发地形处加强高速公路气象站监测布点,有利于大雾预报预警,提升交通气象服务的水平。

4)大雾的预报要结合天气形势,具体分析各个参数指标;实况监测到能见度低于500 m 时气象部门发布大雾预警,能见度低于200 m 时交通管理部门要考虑是否实行交通管制。

[1]周 慧,解以扬,高 鹰.京津塘高速公路大雾天气气候特征及其对交通的影响[J].灾害学,2008,23(3):48 -53.

[2]陈而廉,李生艳,林开平,等.雾对广西高速公路交通安全的影响及预防对策[J].气象研究与应用,2011,32(3):46 -48.

[3]孙 彧,马振峰,牛 涛,等.最近40年中国雾日数和霾日数的气候变化特征[J].气候与环境研究,2013,18(3):397 -406.

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