安徽省南部两次冻雨天气过程对比分析

基于逐时气象观测资料和一日4次ERA-Interim再分析资料对2018年1月4一7日(第一次过程)和24—27日(第二次过程)安徽省南部(简称皖南)两次冻雨过程中冻雨分布、时间演变及环流特征进行分析,结果表明:通过自动气象观测仪器的风速突然降为0 m·s~(-1)、风向固定不动,可大致推测出冻雨出现时间,比人工观测到冻雨出现时间早。两次冻雨天气均是在准静止锋天气下出现的,但导致冻雨形成的机制不同。第一次过程为典型的"冰相融化"机制,第二次过程为典型的"过冷暖雨"机制。东亚大陆近地面冷高压使两次冻雨天气中皖南处在东北气流之下,其带来的冷温度平流形成近地面到地面的冷垫,而750 hPa高度附近南支槽槽前暖湿气流带来暖温度平流是融化层或逆温层维持和发展的主要原因。当高空温度层结满足冻雨出现条件时,地面0℃线的位置会直接影响冻雨出现的范围。     

冀北输电线舞动灾害特征与气象条件分析

利用2007—2017年冀北地区38次输电线路发生舞动时的地面观测、探空资料,分析输电线路舞动的时空分布及气象要素特征,得出冀北输电线路舞动的气象要素指标。结果表明:(1)西北部山区舞动事故较东部沿海多,呈略减少趋势,但并不显著,高发时段为4—5月;而东部沿海呈逐年增加趋势,且通过α=0.05的显著性检验,高发时段为11月。11 a来途经沽源、丰宁、赤城境内的沽太I线发生舞动事故最多。(2)输电线路舞动前后,地面气象要素不一定存在高频变化,但舞动发生前需同时到达一定的阈值范围,且在阈值范围内各气象要素可增大、降低或保持不变。(3)输电线路舞动发生时,在700～850 hPa存在暖层或逆温层,在暖层或逆温层及以下,露点温度差基本小于2℃,空气中的水汽达到近似饱和及饱和状态,在中高层湿度相对较小。(4)输电线路舞动发生在冻雨、雨夹雪、雨转雪、雪的天气条件下。(5)对舞动气象预测模型进行回报检验,发现能较好地回报出冀北输电线舞动情况,对电网气象服务具有一定指导性。     

2015年广西区北部超高压输电线路一次连续覆冰事件的天气学特征

广西区是我国南方电网西电东送输电的重要通道, 2015年1月26日—2月8日期间广西区北部桂林地区发生了一次大范围超高压输电线路的连续覆冰事件, 其最大覆冰厚度可达24.83 mm。利用ERA5再分析资料和气象观测资料结合南方电网超高压输电线路覆冰观测资料, 从天气形势、温湿垂直层结、局地气象要素以及大气环流指数等方面综合分析了此次电线覆冰的天气学成因。结果表明, 东亚大槽偏强, 阻塞高压引导脊前偏北气流南下, 冷空气入境与西太平洋副热带高压带来的暖湿气流汇合, 在北方寒潮与南方水汽的共同作用下, 地处高海拔的输电线塔杆易出现覆冰。冷暖气团在桂林北部山区上空相互对峙形成准静止锋时出现两种覆冰变化特征: 当冷空气强盛且水汽充沛时, 过冷却雨滴冻结或者雾滴凝华形成电线积冰; 而在暖气团主导下电线覆冰则自然融化。准静止锋的锋区移动在很大程度上影响着电线的覆冰增长过程, 特别地, 冷暖空气的交替主导是电线反复积冰的主要原因。      

一种浙江省冻雨落区的推算方法

2008年初浙江省出现全省性的大范围强冻雨天气,在输电线路上形成很厚的覆冰,致使浙江电网遭受巨大的损失。然而,浙江省却仅有三分之一的气象站观测到冻雨,持续时间也很短。本文利用全球再分析资料ERA-Interim结合浙江电网覆冰灾情资料,分析了2008和2013年的两次强冻雨过程。研究表明浙江省强冻雨发生时具备冷暖冷的层结结构,且中间暖层气温0℃,但相比湖南省,浙江省的暖层中心气温稍低,下层冷层厚度略厚,暖层中的液态水进人到下层冷层后易被冻结,落到低海拔地面为冰粒,或者低海拔地面层气温高于0℃,冻雨落到地面为降雨,所以冻雨期间浙江省绝大多数气象站(海拔在200 m以下)观测不到雨凇,观测到的多是冰粒或降雨;而在海拔较高的山区,冷层厚度变薄,液态水被冻结的概率大大降低,而且山区地面气温多低于0℃,有利于冻雨落在山区地面形成雨凇,因此浙江省冻雨多出现在浙中海拔400 m以上和浙南海拔600 m以上的山区。根据浙江省冻雨的特点,采用全球再分析资料进行冻雨落区推算,结果与浙江电网实际的覆冰灾情吻合得较好。本研究利用输电线路覆冰厚度确定冻雨强弱和分布,采用再分析资料推算冻雨落区,为地形起伏度较大的省份开展冻雨研究,进行冻雨监测和预报提供一条新的思路。     

2008年初江西省输电线路舞动气象因素分析

利用2008年初江西省输电线路舞动故障资料以及同期的南昌站地面观测、探空和NCEP fnl分析资料,分析了输电线路舞动期间(2008年1月13—14日)的天气背景,从层结稳定度、垂直运动、水汽输送、风速和风向等方面研究了影响输电线路舞动的气象因素。结果表明:1)500 hPa高度层我国西南地区存在南支槽,受槽前引导气流影响,江西中北部对流层中层(750 hPa)为暖湿西南风或西风。地面西伯利亚冷高压东南移,冷高压前沿的冷锋自西北向东南逐渐过境南昌,受锋面抬升的影响,在冷锋过境前后南昌出现了少量降水。2)南昌地区对流层中层受南支槽前暖湿气流控制,近地层受冷锋后的强烈冷气流控制,这使得输电线路舞动期间南昌上空925—800hPa出现了强烈的逆温层,导致南昌的降水形态转为冻雨。3)与温度垂直结构相似,线路舞动期间南昌地区近地层至对流层中层也出现了显著的逆湿层,其不仅为降水提供有利的水汽条件,还有利于逆温层的形成和维持。4)输电线路舞动与风速、风向密切相关。舞动前,风向与导线走向夹角都小于45°,且风速较小;随着冷锋南移,风向由东北风转为北风,风向与导线走向夹角大于45°,风速不断增大,舞动现象也随之出现。     

宁波北仑地区的一次冻雨过程分析

2013年1月初,宁波北仑地区附近山区输电线路上出现厚度20~30 mm的严重冻雨覆冰。本文利用电力部门收集的详细灾情信息和欧洲中心高分辨率(0.75°×0.75°)的全球再分析资料,对此次冻雨过程进行了分析。结果表明,冻雨覆冰期间的暖湿气流主要来自西太平洋,从海南岛以东区域北上输送到浙江省,不仅在北仑地区上空带来大的水汽通量,还形成典型的冷暖冷的逆温层结,具备产生冻雨的空中层结条件;虽然北仑城区地面气温一直在0℃以上,观测不到雨凇现象,但附近海拔300~400 m以上的山区地面气温维持在0℃以下,且山区风速较大,非常有利于冻雨在地物上冻结形成冻雨覆冰;经过40 h左右的持续冻雨,北仑山区出现严重的覆冰灾情。     

当冻雨再次来袭时

2009年11月16日至20日,罕见冻雨袭击贵州,多条输电线路出现覆冰现象,威宁县城电线结冰直径达10毫米,当地电网公司及时消除覆冰,贵州电网安然经历了这个冬季的首次冻雨考验。     

河南电网输电线路舞动的气象要素指标研究

利用2009—2010年河南省3次输电线路舞动过程的探空站资料和地面气象站观测资料,分析了输电线路舞动的气象要素特征,得出输电线路舞动的气象要素指标:(1)700~850 hPa存在≥0℃的暖层,其下存在0℃的冷层。(2)700 hPa以下空气接近饱和,温度和露点温度的差值≤2℃。(3)地面温度-4~1℃,风速≥3 m·s~(-1),相对湿度≥70%。利用1998年至今的探空数据和地面气象站观测数据,以及2015年11月至今的模式数据,对上述指标进行了检验。最后以2015年11月22—24日河南电网的舞动过程为例,采用上述指标绘制了舞动分布图,发现利用该指标预报的舞动格点涵盖了电网实际监测到的发生舞动的杆塔,该指标具有一定的适用性。     

不同天气形势下山东半岛南部沿海大风特征及其成因

以山东半岛南部沿海为例,利用旋转T模态主成分分析方法和欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析资料(ERA5)对大风的环流形势和成因进行研究。结果表明:(1)形成大风的天气型有5种,按大风日数从多到少依次为西北路冷高压型、低压槽后型、低压槽前型、江淮气旋型和北路冷高压型,与不同天气型下大风发生的概率大小顺序一致。(2)冷高压型(包括西北路冷高压型和北路冷高压型)的冬季大风最多,低压槽型(包括低压槽前型和低压槽后型)的春季大风最多,江淮气旋型的春、秋季大风最多。(3)高空冷平流、地面冷高压和动量下传是西北路冷高压型大风的成因;高空冷平流和地面冷高压是北路冷高压型大风的成因;高空暖平流、入海高压和东北低压是低压槽前型大风的成因;高空冷平流、地面冷高压和东北低压是低压槽后型大风的成因;受高空正涡度平流和暖平流影响,气旋发展并向东北方向移动在半岛南部形成大的气压梯度是江淮气旋型大风的成因。     

一次输电线路覆冰舞动事故灾害性天气分析

利用WRF模式和Jones电线积冰模型对发生在2010年2月10—11日湖北地区的电线覆冰舞动事故的天气过程进行分析,并对灾害性天气的可预报性进行初步探讨。结果表明:Jones电线积冰模型基于观测降水数据计算积冰厚度在1.3~5.4mm,与观测量级相同。由于WRF模式对此次天气过程的降水量模拟偏大而高估了电线积冰厚度。WRF模式模拟的10m风速风向与观测的一致性较好,模拟本次过程的风速为5~10m·s-1,风向为偏北风,而湖北地区输电线路以东西走向为主,较容易发生舞动事故。     

辽宁电线覆冰日数气候特征与大气环流异常的关系

利用1980—2019年辽宁地区11个有电线覆冰观测项目的气象站资料、NCEP再分析资料和Hadley海温资料,分析辽宁电线覆冰日的气候特征以及利于覆冰发生的环流特征和影响因素。结果表明：辽宁电线覆冰现象出现次数存在三个高值地区,分别为辽宁北部地区、辽东山区和辽宁中西部沿海地区。辽宁电线覆冰主要发生在10月至翌年4月,1980—2019年辽宁电线覆冰日数呈显著减少趋势。电线覆冰日数具有显著的年际变化周期,主要的年际变化周期为5—7 a,近40 a年际振荡能量经历了3次增强—减弱的变化。辽宁覆冰高指数年与低指数年秋季9—11月SST距平之差表现为El Nino型分布。覆冰日数异常偏多年,太平洋海温呈现El Nino型,西北太平洋海表温度整体偏冷,日本海区海表温度存在明显负异常;同时大陆上贝加尔湖上空存在高压中心,北半球亚洲地区纬向为“北高南低”的形式,冬季风偏强,冷空气南下频繁。辽宁受到贝加尔湖异常反气旋环流东南侧东北气流控制,鄂霍茨克海上空存在弱反气旋环流,导致日本海上空有异常东风,当南下冷空气与东侧日本海输送的偏冷水汽交汇,容易导致温度较冷的大雾,引发雾凇现象,过冷水汽在电线上凝结,导致电线覆冰现象的发生。     

云贵高原超高压输电线一次大范围覆冰的时空分布特征、数值模拟和天气学成因研究

利用我国南方电网输电线覆冰监测系统获取的覆冰厚度数据、气温及湿度数据、气象再分析资料和地形高程数据,结合覆冰数值模型,分析了2018年1月24-28日期间云贵高原输电线路一次大范围持续覆冰的时空分布特征,模拟了覆冰厚度增长,并研究了其天气学成因。结果表明：（1）贵州中部输电线路最先出现覆冰,整体覆冰时长为60～120 h,且90%的输电线路覆冰厚度大于15 mm,覆冰最大厚度可达50.74 mm。云南和广西东北部输电线覆冰时长分别为0～10 h和40～80 h,覆冰最大厚度不超过25.22 mm。（2）数值模拟结果与监测数据之间相关系数在0.9以上,通过了置信度95%的F型显著性检验（P=0.049）。但复杂地形对于输电线路覆冰的模拟结果有显著影响：对于海拔920～1060 m、坡度7.73°～20.3°、西北和东北向垭口的输电线路覆冰模拟效果最好;由于海拔低于920 m或坡度大于20.3°的输电线路的液水含量被高估,西南和东南向垭口的输电线路风速被低估,从而导致这些地形背景下的模拟结果较差。（3）欧亚大陆“北高南低”的位势高度场和“两槽一脊”的稳定环流形势,将聚集在东西伯利亚地区的冷...     

数字地形分析技术在输电线路覆冰设计中的应用(摘要)

以江西萍乡-莲花110KV高压输电线路为实例,根据1956～1995年共40a气候资料中最大积雪量计算当地最大覆冰厚度,以弥补当地覆冰观测资料的不足.同时利用地理信息系统中的数字地形分析技术,结合电线覆冰高度模型,充分发挥GIS的空间分析功能,计算并制作了输电线路沿线的覆冰厚度,取得了较好的效果.     

河北省电线积冰的气候特征及一次电线积冰天气过程分析

利用河北省1980-2009年20个气象站的电线积冰观测资料,分析了河北省电线积冰的时空分布特征和不同方位电线积冰的特征。结果表明：河北省电线积冰平原多于山区;年际变化较大,呈减少的趋势;季节变化十分明显,1月份电线积冰日数最多;东西方向和南北方向的电线积冰在最大重量上有一定差别。利用常规观测资料、1°×1°间隔6h的NCEP资料和2010年1月1910日黄骅气象站逐时风向风速资料,对一次引起线路舞动的电线积冰天气过程进行了分析。结果表明：这次电线积冰是在地面冷空气与500hPa、700hPa低槽共同影响下由雨凇形成的。20日受冷空气影响,黄骅地面气温快速降至0℃附近,而850hPa温度由零上逐渐转为零下,在对流层低层有逆温层,气温的垂直结构有利于形成雨凇;发生舞动的线路走向与风向夹角较大;舞动发生在较大风速出现之后。     

输电线路雷击前近距离气象要素变化特征分析——以石家庄市为例

利用石家庄市1990—2017年输电线路雷击事故资料,结合输电线路雷击发生前近距离的气象观测数据,统计分析了输电线路雷击发生前的雷暴方位、风、气压、相对湿度、气温和地温的变化特征。结果表明:输电线路雷击发生前12 h内的雷暴方位走向大多呈现从西北或偏西方位经过天顶至东南或偏东方位,或终止于天顶。输电线路雷击前6 h内气象要素的小时变化,地面最多风向由东南经东北向西北旋转,最大风速随输电线路雷击发生的临近呈逐时明显增大趋势;平均相对湿度随输电线路雷击发生的临近呈逐时明显上升趋势;平均气温和平均地面温度随输电线路雷击发生的临近呈逐时明显下降趋势;平均本站气压随输电线路雷击发生的临近变化趋势不明显。输电线路雷击前6 h、3 h和1 h气象要素波动幅度的年变化,前1 h气温和地面温度波动幅度呈逐年明显下降趋势,其他时段气象要素波动幅度变化趋势不明显。输电线路雷击发生前地面最多风向逆时针旋转,最大风速和空气相对湿度明显上升,气温和地面温度明显下降,但气压变化不明显;输电线路雷击发生次数分别与输电线路雷击前1 h气温和地面温度波动幅度呈现完全明显负相关。     

陕西省十流域面雨量预报系统

黑海到里海的强暖平流致使西伯利亚高压脊经向发展，并建立横槽，横槽北侧的东北气流引导超极地冷空气和西欧东移的冷空气在蒙古国聚积加强，形成了强冷高压、强冷平流；横槽2次转竖引导强冷空气迅猛向南爆发，形成大范围寒潮天气过程；与此次寒潮相伴的北方沙尘暴是蒙古气旋与地面冷高压之间的气压梯度剧增造成的，高空西风急流通过动量下传引起地面大风，是此次强沙尘暴产生的动力条件，在沙尘暴爆发区有南北风的强风切变，促进了沙尘暴的发展。     

贵州冬季电线积冰及其天气成因分析

利用气象部门长期电线积冰观测和电力部门线路覆冰调查资料,对贵州冬季电线积冰的分布、类型特征与气象条件进行了综合分析,着重探讨了贵州电线积冰的形成机理和天气成因,主要结论:(1)贵州电线积冰的类型复杂多样,除具有雨凇、雾凇、雪凇(湿雪)三种基本类型外,还有雨雾混合凇、雨雪混合凇(雪凝)两种混合冻结类型;贵州电线积冰以危售最大的雨凇冰为主,混合冻结在贵州省分布十分普遍,这也是造成2008年贵州电网严重冰害的重要原因;(2)持续低温阴雨的凝冻大气是贵州电线积冰总的天气成因,其表现形式主要是冻雨但不局限于冻雨,此外还包括冻毛雨、雨夹雪、湿雪和过冷雾等多种天气现象,持续的凝冻天气过程往往有多种天气现象同时或交替出现,从而导致严重的覆冰灾害;(3)贵州电线积冰总体上属于较高环境温度下的低风速湿物理过程积冰,当地面气温持续降到0℃以下,出现降雨或浓雾是电线积冰开始与增长的关键气象条件,而最高温度上升到0℃以上是判断积冰转入消融的临界气象指标。     

2013年湖北一次强倒春寒天气特征分析

利用NCEP和常规天气资料,对2013年4月18—22日湖北倒春寒天气成因进行分析。结果表明:(1)500h Pa中高纬稳定维持"两槽一脊"环流形势,低纬地区环流比较平直多短波活动,南支槽前西南暖湿气流与东北冷涡后部的冷空气在湖北省上空交汇,造成湖北连续阴雨天气。(2)冷空气以偏东路径为主,在南下过程中,冷高压逐渐分裂成几股连续的冷空气,导致湖北出现倒春寒。(3)前期受暖低压影响,地面回暖显著,为后期气温陡降创造了条件。(4)此次倒春寒天气低层有明显的冷平流,随着冷空气的加强,冷平流的层次逐渐增厚。南支槽前暖湿平流和降水凝结潜热释放共同作用,使低层出现明显的暖平流。     

我国南方输电线路覆冰极值序列重建试验

基于我国南方有覆冰数据记录的气象站冰厚年极值及同期气象要素观测资料,统计分析多种气象因子对覆冰年极值形成条件频次分布的影响,归纳出了最易于出现覆冰年极值的温度、风速和湿度条件。在此基础上,通过对西南地区威宁、金佛山、峨眉山和三穗4站覆冰年极值与其相应气象变量的进一步分析,建立了覆冰极值序列的回归模型。根据现有气象站电线结冰资料及其对应时段的常规气象要素资料,对气象站电线结冰年极值序列进行重建试验,试验结果表明不同气候背景下覆冰极值序列的回归模型有显著差异。独立样本的交叉检验结果显示,威宁站年极值序列的回归模型效果较理想,重建序列能够较好地模拟覆冰的极值序列。     

蓄满-超渗兼容模型与神经网络模型的应用对比研究

利用河北省1980-2009年20个气象站的电线积冰观测资料,分析了河北省电线积冰的时空分布特征和不同方位电线积冰的特征。结果表明：河北省电线积冰平原多于山区;年际变化较大,呈减少的趋势;季节变化十分明显,1月份电线积冰日数最多;东西方向和南北方向的电线积冰在最大重量上有一定差别。利用常规观测资料、1°×1°间隔6h的NCEP资料和2010年1月19-20日黄骅气象站逐时风向风速资料,对一次引起线路舞动的电线积冰天气过程进行了分析。结果表明：这次电线积冰是在地面冷空气与500hPa、700hPa低槽共同影响下由雨凇形成的。20日受冷空气影响,黄骅地面气温快速降至0 ℃附近,而850 hPa温度由零上逐渐转为零下,在对流层低层有逆温层,气温的垂直结构有利于形成雨凇;发生舞动的线路走向与风向夹角较大;舞动发生在较大风速出现之后。