辽宁省滑雪气象条件的特征及变化趋势

利用1961—2020年辽宁省61个国家级地面气象观测站资料,分析了辽宁省适宜滑雪场地建设和滑雪运动的气象条件特征及长期变化趋势。结果表明：辽宁省中部、北部和东部年结冰日数(日最高气温小于0℃)大于60 d,符合高等级滑雪场建设的气温标准,其中辽宁中东部年平均降雪量超过20 mm,积雪深度超过10 cm,为辽宁省最适宜建设滑雪场地区;综合分析风力、温度和降雪量级日数等对滑雪运动影响最显著的气象因子,发现滑雪气象指数2级以上日数辽宁省中东部最多,超过120 d,是辽宁省最适宜开展滑雪运动的地区。其中抚顺市在发展滑雪项目上有很大优势,有利于承办全国冬季运动会雪上项目比赛。滑雪气象条件的长期趋势变化表明,年结冰日数明显减少,年降雪量和年最大积雪深度略减少,最适宜建设滑雪场的区域减小;而滑雪气象指数2级以上日数增加了12.2 d,适宜开展滑雪运动的区域向西扩大,气象条件更加有利于滑雪运动的开展。与气温和风速相关的气象指标为滑雪气象条件长期趋势变化的主要因素。辽宁省中东部在具备有利的气象条件同时,还有地形、经济、交通等方面优势,为发展高品质冰雪运动文旅产业提供良好的基础。     

西天山气象因子对融雪期积雪深度影响通径分析

积雪深度的变化受到多种气象因子共同影响。基于天山积雪雪崩站观测的水文气象资料,通过数理统计、标准化处理、通径分析等方法探索气象因子之间的相互作用对积雪深度变化的影响。研究结果表明:融雪期大气温度、净辐射、相对湿度等6个气象因子对积雪深度变化的影响程度不同,净辐射与积雪深度相关程度最高。气象因子之间有着不同程度的相互联系,相对湿度与降水之间的相关系数高达0.854,相对湿度与降水之间有着密切的联系。直接通径系数反映独立气象因子对积雪深度的直接影响程度,间接通径系数反映独立气象因子在其他气象因子的影响下对积雪深度的间接影响程度。根据积雪深度决定系数绝对值的大小可以得到,对积雪深度变化贡献力由大到小的气象因子依次为:净辐射、地表温度、大气温度、降水、相对湿度、风速;积雪深度的剩余系数为0.353,说明除了本研究的6个气象因子以外还存在着其他影响积雪深度变化的因素。     

镇江市道路结冰影响指数分级预报方法

利用2010年3月至2003年12月镇江市水泥路面、柏油路面两种下垫面的地面气温数据,分析镇江市道路结冰的气候特征,结合降水性质、是否有积雪、日最低气温和日平均气温,定义道路结冰影响指数,并对其分级预报进行检验。结果表明：镇江市道路结冰月季分布不均,主要集中在冬季,11月和3月出现次数很少,其变化趋势与镇江11月至翌年3月常年月平均气温的变化趋势呈反位相;在考虑当日或者前一日出现降雪或者有积雪的情况下,水泥、柏油两种下垫面的地温≤0 ℃并持续16 h以上将会出现对交通有严重影响的道路结冰;道路结冰主要出现在夜间,白天如果出现了道路结冰,当日其它时次也会出现严重的道路结冰,对交通的影响将比仅夜间出现更大。道路结冰影响指数对连续的道路结冰具有一定的预报能力,但是空报率比较高。     

2018年末湖南雨雪冰冻过程对农业的影响及大棚积雪致灾指标构建

研究低温雨雪冰冻天气过程对越冬作物的影响及塑料大棚积雪致灾指标对开展区域农业冬季灾害防御、塑料大棚雪灾监测预警具有现实意义。为此,以湖南省为研究区域,基于全省97个地面气象观测站逐日气象资料,结合农作物、塑料大棚灾情资料,采用S-W检验、正态分布置信区间估计方法,研究2018年12月27日—2019年1月3日低温雨雪冰冻天气过程对农业生产的影响,并构建了湖南省塑料大棚积雪致灾气象指标;利用多元线性回归方程,模拟了积雪深度变化,探讨了冬季大棚灾害的主要影响因素、冰冻持续与气温要素的关系。结果表明:过程中全省大部分地区出现了≥4 d轻度及以上低温,伴随中度冰冻,其中湘西南、湘东北和湘北是受灾最严重的地区,塑料大棚和油菜、冬季蔬菜、柑橘等作物受灾严重;构建得到湖南大棚致灾积雪深度指标为5 cm,独立样本验证结果与实际灾情有较好一致性;日最高气温、最低气温、降水量3要素与积雪增量呈显著线性相关,可用于积雪深度预测;塑料大棚受损程度与农村人均可支配收入、致灾因子强度密切相关;地区冰冻观测状态与日最低气温关联程度高,农业生产中需更加关注日最低气温低于0℃的出现和持续时间。     

新疆主要高速公路气象灾害特征分析

基于2010—2018年新疆交通阻断信息，结合气象观测数据，采用统计分析法、专家评估法、问卷调查法等，分析了新疆G30、3012、217线高速公路气象灾害的时空分布特征。结果表明：（1）影响新疆高速公路的气象灾害主要有道路结冰、积雪、暴雨、大雾、大风、沙尘、高温、次生灾害及风吹雪。（2）气象灾害在不同路段有明显的区域分布特征。（3）气象灾害具有明显的季节特征。冬季气象灾害最多，以积雪、大雾和道路结冰为主；春季次之，主要为大风、沙尘和道路结冰；夏季以暴雨、大风及次生灾害最为突出；秋季气象灾害相对较少。（4）G30高速公路的大风、阴雾是新疆比较特殊的气象灾害。     

大渡河流域积雪特征及其与气候要素和径流的关系

利用MOD10A2遥感影像提取大渡河流域2010~2014年积雪覆盖数据,结合水文气象站点数据分析了大渡河流域积雪时空分布特征及气象因子-积雪面积-径流之间的关系。结果表明:年平均积雪面积最大的是康定,最小的是泸定。积雪在冬季最大,夏季积雪最少。积雪面积变化随月份起伏明显,积雪过程集中在10月到次年4月。降水和气温变化较一致,其峰值滞后于积雪面积峰值。积雪和气温、降水的相关性表明,积雪面积与气温、降水呈负相关,且气温与积雪面积相关性更大。径流的变化具有周期性,5月开始迅速增大,7月达到最大值。径流和积雪以及气象因子的相关性分析表明,径流与积雪面积呈负相关,与气温和降水都是正相关,且径流与降水相关性更大。      

不同积雪深度下地面温度与雪面温度的相关

基于新疆昌吉州5个国家气象站2008—2010年积雪深度大于等于0 cm的实测地面温度与雪面温度,对0 cm地面温度（含最高、最低）、雪面温度（含最高、最低）及云量、日照时数、雪深进行统计分析,找出不同积雪深度下地面温度与雪面温度的关系,并以阜康市天池气象站2011年所有积雪日数据对关系模型作检验。结果显示：地面温度与雪面温度的关系有3个雪深分层：5 cm以下、6~40 cm和40 cm以上,积雪深度为0~5 cm时,地面温度与雪面温度差值很小,受雪深及天气条件影响明显,雪深6~40 cm,主要受雪深影响,雪深超过40 cm,地面温度趋于定值。     

北京地区高速公路道面结冰特征及气象条件

通过对2007—2010年北京市气象局交通气象监测站所采集的数据进行分析,研究了北京市高速公路道面结冰特征及气象条件。结果表明:北京市的道面结冰主要出现在西北部和城市环线高速公路;结冰次数年际变化显著,且同降水和气温之间关系密切。除此之外,北京地区高速公路内、外车道的结冰时刻均存在显著日变化,80%以上的结冰事件发生在20:00(北京时,下同) 到08:00之间,又以发生在后半夜为主,且前半夜结冰的持续时间明显长于后半夜。发生降雪结冰的气象条件:道面温度和气温均低于0℃,且道面温度略高于气温,环境风速较小,一般低于4 m·s-1。     

一次江淮气旋暴雪的积雪特征及气象影响因子分析

利用自动站、人工加密观测及常规观测资料,通过对2017年2月21—22日一次江淮气旋暴雪过程积雪特征的分析,揭示了近地面气象要素对积雪深度的复杂影响。结果表明:(1)江淮气旋系统特有的空间结构导致山东南、北地区的降雪量和积雪深度不均衡分布。(2)积雪深度具有时效性,在降雪结束时达到峰值,因温度的变化导致峰值不一定维持到次日08时。(3)积雪深度是近地面多气象要素共同作用的结果,降水相态、降雪量、降雪强度、气温、地温和风速均有影响。主要表现为:雨夹雪在转为纯雪之前可产生不超过1 cm的积雪,如果不转雪则不会产生有量积雪;各地降雪含水比差异较大,全省平均为0. 5 cm·mm~(-1),低于全国平均值;在降雪不融化的情况下,降雪量、降雪强度越大则积雪越深,降雪强度大是气温和地温都高于0℃时产生积雪的必要条件;地温和气温越低对积雪形成越有利,积雪开始产生时的地温最高阈值多在0℃左右,地温先突降后缓升是积雪产生前后的共性特征,积雪产生后1～2 h内地温略有上升并逐渐趋于稳定;积雪产生时气温一般低于0℃,气温高于0℃时大部分降雪融化;有利于产生积雪的平均风力多不超过2级,极大风则在3～4级以下。     

基于逐日积雪深度预报的藏北草原雪灾等级评估

选取西藏高原北部牧区的13个气象站冬半年(11月—次年4月)的1980—2007年逐日积雪深度和最高、最低、平均气温资料,对藏北牧区草场的融雪量与气温关系进行了分析。利用线性回归模型建立融雪率和最高、最低气温的方程,给出了藏北草场的融雪日数、逐日积雪深度的计算方法,得出草场雪灾等级评估产品,实现在一场降雪后根据日常天气预报业务制作草场逐日积雪深度的预报产品,并实时评估雪灾的严重程度,为草原雪灾气象服务提供定量化参考产品。对2008—2009、2009—2010和2010—2011年的三个冬半年进行了预报效果评估,1~15d的逐日积雪深度的平均绝对误差不超过2cm;积雪日数误差不超过9d,误差在1d以内的占78.5%;雪灾等级的准确率约为84%;该方法具有较好的预报效果,能为藏北雪灾评估提供参考。该方法的缺陷在于,由于没有准确的定量降雪预报产品,故没有考虑后续降雪量的新增积雪影响。     

湖北省高速公路道路结冰预警模型

利用2013年以来建立的湖北省高速公路沿线的87个交通气象观测站每10分钟一次的气温及路面温度等实况资料,对各个高速路段的路面结冰频率随气温的变化规律进行了分析,发现均满足Logistic回归模型,但不同高速路段结冰对应的环境气温有差异。通过研究各个高速路段道路结冰的气温条件概率,计算得到湖北高速各个路段拐点气温,再结合路段降水情况,可以对湖北省高速公路结冰进行预警,从而为高速公路是否开展消冰措施、何时开展消冰措施提供建议。     

北京地区一次小雪天气过程造成路面交通严重受阻的成因分析

通过对2001年12月7日降雪天气过程与历史同期降雪过程的比较以及对降雪过程中不同物理介质路面温度变化的观测研究表明,"12·7"北京地区路面交通严重受阻是由于特殊的时间、特殊的城市和特定的路面状况等多种非气象因素与"落雪成冰"的气象环境条件共同作用造成的.这种气象环境条件的形成是由于降雪过程中,雪面、路面与近地面大气之间复杂的热量交换和相互影响的结果:降雪开始时,由于雪片的吸热作用,造成路面和紧贴地面的大气温度下降,而近地面层气温的下降,反过来造成路面温度进一步降低,在两者的共同作用下,地表落雪迅速形成冰面.冰面的反射作用又进一步加速了气温、尤其是近地面层气温的下降,不断降低的气温使得冰层硬度加强、厚度迅速增加.作者还通过天气诊断和数值模拟分析,对这次降雪天气过程的物理机制进行了简单的讨论,认为这次降雪天气很可能是由对流层中层快速移动的高空槽、地面弱倒槽和近地面层弱的偏东气流共同影响而产生的.     

基于C4.5决策树算法的道路结冰预报模型构建及应用

道路结冰是气象上规定的主要灾害性天气之一,准确认识道路结冰发生规律并科学有效地预报是防灾减灾的关键问题。以影响道路结冰的日积雪深度、日最低气温、日降水量等气象要素为主要因子,将是否结冰抽象成二元分类问题,借助数据挖掘中C4.5决策树算法进行分类分析,得到便于预报员使用的预报道路结冰规则集。在实验部分,选取2004—2013年连云港和嘉定为例,用前8 a的连云港(嘉定)地区道路结冰数据样本进行分类规则的学习,从而得到适合连云港(嘉定)地区的4(3)条预报道路结冰规则集,然后用剩下2 a的数据进行检验,准确率高达96.82%(94.87%)。实验表明采用C4.5决策树算法构建的道路结冰预报模型不仅预报准确率高、易解释、方便预报员直接使用,而且预报规则与道路结冰现象的天气过程及理论一致。     

使用加密降雪资料分析降雪量和积雪深度关系

降雪量和积雪深度的关系是降雪预报及相关科研工作中的重要参数,加密降雪资料的出现为分析这种关系提供了新的支持。利用2009—2011年冬季加密降雪资料并采用线性拟合方法,分析得出我国冬季积雪深度变化值和相应降雪量的比值大体为0.75 cm·mm-1,该比值随气温上升呈明显减小趋势,且有明显的地区差异,但未体现出显著的时间变化特征。降雪量和积雪深度的关系仍需深入分析,并需要更高质量降雪资料的支持,以便能应用到实际业务和科研工作中。     

南京地区冬季路面结冰天气标准及其预测

本文通过对南京地区1984—2003年20 a 110个降水结冰样本当日温度的统计分析,讨论了南京地区结冰时间变化和各影响温度的变化规律,总结了对结冰预报具有指示意义的关键因子;同时利用支持向量机方法探讨了南京地区结冰预报方法,该方法具有显著的预报价值。在此基础上根据Norrman提出的路面打滑分类,结合南京地区具体情况得出了南京雨雪天气路面结冰的类别、标准和预测预报方法。     

阿尔山地区积雪变化特征

选取阿尔山气象站1981—2015年冷季(10月—次年4月)气象资料,利用滑动平均、线性倾向估计和Mann-Kendall等方法,对年最大积雪深度、积雪日数、气温和降水量进行分析。结果表明,阿尔山地区年最大积雪深度主要发生在1月至3月,其中2月份概率最大,达50%;34 a内最大积雪深度呈上升趋势(2.77 cm/10a),年平均增加0.98%,且年最大积雪深度在1998年发生了突变,即在1998年之前增长缓慢,在2000年以后上升趋势显著。积雪日数的统计分析表明,初始积雪日数和有效积雪日数呈现略微减少趋势,而稳定积雪日数有微弱的增加趋势;通常初始积雪日数比有效积雪日数大30天左右。年最大积雪深度与稳定积雪时期的降水量、积雪日数、日照时数有显著的相关性,相关系数分别为0.647、0.515、0.584,但与稳定积雪时期的气温没有明显的相关性。在全球变暖的大环境下,积雪深度随着降水量和日照时数的增加而增加,且积雪深度受降水量的影响大于日照时数的影响。     

河北省高速公路路面温度变化特征及预报模型

利用2010年1月至2011年12月邯长、京秦高速公路涉县、玉田南北2监测站和所在气象站观测资料,统计分析南北2站路面温度与气温的日变化特征及路面最高温度与气象因子的关系,基于多元回归分析方法建立逐月路面温度预报方程,并进行精度检验。结果表明,路面温度的日变化不但与季节、天空状况有关,还与地理位置密切相关。路面最高温度受多种气象因子的影响,与前一日路面最高温度、最高气温、能见度呈显著正相关,与总云量、低云量、相对湿度呈显著负相关,其中与最高气温的相关性最显著;路面最低温度与最低气温呈显著线性相关。基于路面最高温度预报方程的检验精度,玉田站年平均为77.5%,涉县为79.2%,可为今后路面最高温度预报提供参考。