安徽省电线积冰标准冰厚的气象估算模型

基于逐步多元线性回归和人工神经网络两种方法,利用安徽省有电线积冰观测的15个气象台站建站至2008年的观测资料,建立了安徽省3个不同区域电线积冰标准冰厚的气象估算模型。结果表明:相比人工神经网络模型,逐步多元线性回归模型预测效果较好;在覆冰机理认识上,印证了影响标准冰厚主要是气温、湿度和风速3个因子的配置,其中气温是影响覆冰的最重要因子;平原和丘陵地区的标准冰厚受当日气象条件影响更多,而高山地区与前几日及当日的气象条件均密切相关,且26个气象因子 (1987—2008年资料) 构建的模型的预测效果好于24个气象因子长序列 (建站—2008年资料) 效果。最后利用最优模型推算各区域非观冰站电线积冰标准冰厚,为冰冻灾害的评估以及风险区划的开展提供了基础。     

贵州导线覆冰的致灾机理研究

导线覆冰是在一定气象条件下发生的复杂的物理过程,贵州是我国南方导线覆冰最严重的受灾区,每年都会发生不同程度的覆冰灾害。本文利用地面观测资料、探空资料、NCEP再分析资料和覆冰资料,通过分析影响局地线路覆冰的大范围气候、天气背景及其变化特征,结合已有的覆冰灾害事件,侧重于气候背景的角度,分析总结了2008～2011年贵州产生覆冰的天气气候特征,气象要素条件以及地理环境因子与导线覆冰的关系,主要得出以下结论：贵州省导线覆冰与中高纬大气环流异常,西太平洋副高的北移,对流层下层逆温层的影响密不可分;贵州省地处云贵高原,北边小槽移动影响与南方来的暖湿空气汇集之地,容易形成冰冻天气,加之导线多分布于山上,则导线的材质与分布,导线所在环境的空气湿度,空气温度,风向风速,降水与天气状况等,决定了导线覆冰的厚度。     

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。     

淮北煤矿事故与气象条件的分析研究

利用气象地面观测资料和高空探测资料及淮北煤矿事故的相关资料,应用数理统计方法,分析淮北煤矿事故的时空分布特征,。结果表明：煤矿事故在全年各月均可出现;在气象要素存在地面气压下降,气温回升,湿度〈30％的气象条件下煤矿事故较易发生;经过对井下气象条件的试验分析证明;温度过高过低,湿度较小,当井下风速〈0．5m．S-1时．...     

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。     

山西省不同重现期下电线覆冰厚度空间分布及区划

利用山西省18个积冰站电线积冰观测资料和91个气象站常规观测资料,采用逐步回归分析方法,针对不同气候区分别构建电线覆冰设计冰厚的气象估算模型,推算各站30 a、50 a、100 a重现期下的设计冰厚。在此基础上,结合DEM数据和电网运行覆冰观测资料,对设计冰厚进行地形订正和易冰区微地形运行经验修正,最终得到山西省电网电线覆冰厚度空间分布及区划结果。结果表明:(1)山西省电线覆冰的设计冰厚整体与气温、相对湿度、风速、水汽压等密切相关,其中高山区的设计冰厚还与降水量、日照时数关系密切,且受连续3 d的气象条件影响,而丘陵和平原区则与当日和前一日或前二日的气象条件密切相关;(2)构建的分区设计冰厚气象估算模型对各气候区的覆冰厚度模拟效果较好,估算偏差五台山前约2 mm,其余地区小于1.2 mm;(3)地形订正后的结果更为合理地反映山西省各重现期下电线覆冰厚度的空间特征,即覆冰厚度随纬度降低而减小,中、重冰区主要分布在恒山、五台山、管涔山、吕梁山、太岳山和太行山等高海拔地区,而沿黄河一带和盆地为轻冰区,且盆地覆冰最轻;(4)易覆冰区经运行经验修正后,其覆冰厚度能够更加精确表达局部微地形区覆冰真实情况,这对电力部门具有实际参考价值。     

基于过程判别的雨雾凇导线覆冰气象模式

利用2011年1月—2013年3月在贵州开展导线覆冰自动观测试验获取的观测资料,分析了覆冰过程演变及其气象条件变化特征,提出一次完整的导线覆冰过程包括覆冰开始、增长、维持、减弱、消融5个阶段,并得到覆冰过程的气象条件判别指标;基于导线覆冰理论模型的改进并结合气象条件判别,建立了基于过程判别的雨雾凇导线覆冰气象模式,应用该模式对观测获取的多个导线覆冰过程进行数值模拟检验。结果表明:模式能够模拟自然环境下覆冰的增长,并能够正确模拟出覆冰的减弱、消融,模拟过程覆冰质量变化的最大相对误差小于20%。该模式具有较完整的理论基础和计算方案,主要以常规气象观测要素为输入,能够计算输出覆冰全过程逐小时覆冰质量、覆冰厚度及覆冰密度变化,具有较大的应用前景。     

基于常规气象资料的小时标准冰厚模型及验证

在综合考虑雨凇和雾凇积冰增长以及热力融冰和升华脱冰的基础上,建立了一个基于常规气象资料的小时标准冰厚模型。模拟2008年和2013年浙江省两次严重电网覆冰灾害期间的标准冰厚,并用事故线路调查资料、电线积冰观测站和模拟导线拉力监测点的观测资料进行验证分析。结果显示:事故线路的最大标准冰厚观测值与模拟值相关关系达到0.01显著性水平,电线积冰观测站的日标准冰厚观测值与模拟值的平均绝对偏差小于0.6 mm,模拟导线拉力监测点的小时标准冰厚模拟值与观测值的决定系数为0.8093,均方根误差为0.8 mm。说明模型比较准确地描述了天气过程对电线积冰的影响,能够较好地反映标准冰厚的空间分布规律和时间变化特征。     

气象灾害对江苏电网设备的影响及防御分析

随着全球气候特征的明显变化及江苏工业经济的高速发展,江苏电网设备因气象灾害所引发的故障呈现逐年递增的态势,污闪、风偏等故障次数明显增多.在广泛调研收集资料的基础上对江苏地区典型气象条件的时空分布、气象灾害形成原因进行统计分析,得出大风、雷暴、雾霾、覆冰天气条件下电网设备的故障特征,明确了故障时的主要气象要素及影响规律;同时结合江苏电网运行经验和目前采取的防御措施,提出加强电网设备抗灾设计、采用防灾新技术、建立电网灾害监测及预警系统的总体防御思路,可为具有类似气象灾害的电网设计、运行及事故预防提供重要参考.     

湖北省地形因子对电线覆冰的影响研究

利利用1960—2011年湖北省81个气象站气象观测资料和湖北省2004—2012年220~500 k V高压输电线路覆冰事故资料以及海拔高度、坡度、坡向等9类地形数据信息资料,给出风口、突出山体、迎风坡和背风坡4种特殊地形的判断指标,分析特殊地形因子对电线覆冰的影响,并对湖北省冰区分布图进行地形订正。结果表明:风口判断指标为冬季(当年12月至翌年2月)日均风速大于8 m·s-1的日数超过1.56 d·a-1,迎风坡判断指标为坡向0°~45°或315°~360°且坡度大于10°,背风坡判断指标为坡向135°~225°且坡度大于10°,突出山体判断指标为起伏度大于200 m且海拔高度大于起伏度;4种特殊地形下冰厚订正系数分别为1.75、1.62、0.68和1.82;风口处影响覆冰的主导气象因子为风速,迎风坡处影响覆冰的主导气象因子为降水量,突出山体处影响覆冰的主导气象因子为液水含量,气温对3种特殊地形下的冰厚变化均有显著影响;经过地形订正后的冰区图,能更好地反映鄂西南山区、鄂北中部和西部等地受特殊地形影响而出现的较严重覆冰区。     

广西输电线路覆冰典型年份的环流特征分析

采用NCEP/NCAR逐月再分析资料、广西北部43个气象台站的温度、湿度、风、降水、导线覆冰等观测资料以及广西输电线路覆冰资料,建立雨凇覆冰厚度计算模型,并得出气象台站的历史覆冰厚度序列。采用数理统计和合成分析等方法研究典型覆冰年份的时空特征、环流背景及气象要素变化特征,结果发现:广西输电线路覆冰主要出现在冬季的桂北,并有逐年减轻的趋势,MannKendall突变检验表明,存在1个明显的突变点,出现在1985年;广西典型覆冰年份,500 hPa欧亚大陆中高纬地区呈明显的"两槽一脊"型,广西高空处于南支槽前,地面受冷高压脊控制;赤道中东太平洋,从夏季到秋季,海温由偏高转为偏低,到冬季SSTA维持为负距平,说明广西输电线路覆冰与LA NINA事件有较密切的关系。当日最低气温在0.2℃以下,风速5 m·s-1,并伴有雨凇和弱降水,低温寡照天气时容易出现覆冰。     

Analysis of the Structure of the Temperature Field in Relation to the Persistent Snowy and Cold Weather in South China in Early 2008

In early 2008, a persistent cold and snowy weather process occurred in South China. Severe freezing rain (FR) and blizzards hit the region, which was not seen in the past 50 years. This work studied the disaster at its most severe stage (25 January-2 February 2008) and addressed the reason for the occurrence of three rainfall types and particularly the FR that resulted from the temperature inversion and low surface temperature. Evidence suggests that the south-to-north distribution of rainfall, FR, and snowfall was determined by the surface temperature conditions and the stratification features of the northward-tilting front in the mid-lower troposphere over different parts of South China. Under the above frontal conditions,the temperature inversion in the mid-lower troposphere and the cold ground temperature took place and the FR formed. The temperature layer (> 0°C) inside the inversion in this region depended on necessary intensity, depth, and height of the inversion, i.e., the depth of the inversion can be neither too thick or low nor too thin or high. For those too thick and low (too thin and high) inversions, the precipitation fell as rain (snow and ice pellets). In the early 2008 case, the 0-6°C layer occupied 650-850 hPa, below which was the sub-freezing level with temperature < 0°C. With the presence of the low sub-freezing level, FR or ice damage could occur even at the 0-1°C surface temperature condition. Besides, even in the absence of a suitable inversion, a low ground temperature might have made ice-covered water and supercooled drops or water from melted ice freeze rapidly into ice at the surface, and the ground ice maintained and accumulated,which resulted in the severe disaster.     

中国电线积冰灾害研究进展

电线积冰灾害是导致电力系统发生事故的重要自然灾害之一。基于已有研究成果,从电线积冰相关概念与分类出发,对电线积冰的影响与危害、时空分布、成因、影响因子、预报模型、风险评估以及预防措施等方面进行归纳。我国电线积冰灾害以雾凇型积冰和雨凇型积冰为主,主要环境成因包括准静止锋、大气垂直结构和逆温层,同时还受到地形、高度和导线自身特性等的影响。电线积冰灾害总体上呈现北方多雾凇而南方多雨凇的分布特征,20世纪80—90年代的积冰日数较多,90年代后呈下降趋势。为更好地实现电线积冰灾害的模拟与预测,预报模型也在不断完善,包括物理数值模型和统计预测模型;而对于电线积冰灾害风险评估的研究较少,主要集中在电线积冰灾害的危险性和线路的脆弱性。基于多学科指标构建的电线积冰综合性指标、基于灾变过程的综合风险评估及气候变化对电线积冰的影响将是今后重点研究方向。     

两次电线积冰过程气象条件实时观测研究

根据湖北地区2008年2月和2009年1月500 k V高压输电线实时观测资料,结合MICAPS常规气象资料和NCEP再分析资料,研究了湖北张恩高压输电线上电线积冰形成的天气形势和气象条件。结果表明:两次积冰过程中500 h Pa深厚的低压槽和850 h Pa低涡配合切变线靠近湖北促使积冰加重;气温和风速在两次积冰过程的形成阶段起到主要作用。     

一个冰气相互作用数值模拟结果的可能统计解释

基于一个全球海-冰-气耦合模式的数值模拟结果,选取冬季格陵兰海海表面温度(SST)、海冰密集度、海表面感热通量等物理量以及3个相关区域海平面气压分别作经验正交函数展开,取第一模时间系数作相关分析。结果表明,上一年海冰密集度偏大(小)与来年的SST偏低(高)相联系,但二者同期相关性最大。当海气热通量交换变化超前一年时,其与SST相关性最大。模式最低层大气温度与海洋表面热通量之间的同时相关性最大,冬季模式最低层气温偏高(低)与海洋表面失去的感热、潜热通量偏少(多)相联系。气温、比湿都和冰岛低压区及格陵兰海的海平面气压相关性最强,冰岛低压气压偏低(高)与模式最低层气温和比湿偏高(低)相联系。所以,在海-冰-气年际尺度的相互作用中,主要关系是大气环流调整造成大气中云量和低层气温、湿度变化,进而影响海气界面上的通量交换,造成SST的变化。SST变化决定着海冰范围及海冰密集度的变化,但海冰变化时通过相变潜热的释放或吸收反过来对SST变化有较明显影响。     

A Preliminary Analysis of Features and Causes of the Snow Storm Event over the Southern Areas of China in January 2008

Four successive freezing rain/heavy snowfall processes occurred in the southern part of China from 11 January to 2 February 2008 （named ＂0801 Southern Snow Disaster＂ hereafter）, during which a large-scale blocking circulation lasted for a long time over the mid-high latitudes of the Euro-Asian continent. This severe event is featured with a broad spatial scale, strong intensity, long duration, and serious damage. During the event, the blocking situation in the mid-high latitudes maintained quasi-sationary, but weather systems in the lower latitudes were active. Abundant water vapor was supplied, and favorable weather conditions for ice storms were formed over the large areas across the southern part of China. The results in this paper demonstrate that the significant factors responsible for the abnormal atmospheric circulation and this severe event include： 1） the very active Arctic Oscillation （AO）, which helped the permanent maintenance of the planetary-scale waves; 2） the continuous transfer of negative vorticity from the upstream region around 50°E into the blocking area, which caused the blocking situation reinforced repeatedly and sustained for a long time; and 3） the active air currents south of the Tibetan Plateau, which ensured abundant moisture supply to the southern areas of China. The 0801 Southern Snow Disaster was accompanied by extremely severe icing. In this paper, the data from Cloud-Profile Radar onboard the satellite CloudSat are used to study the dynamic and microphysical features of this event. The results show that there existed a melting layer between 2 and 4 km, and ice particles could be found above this layer and in the layer near the ground surface. Surface temperature kept between -4℃ and 0℃ with relative humidity over 90%, which provided the descending supercooled waterdrops with favorable synoptic and physical conditions to form glaze and ice at the surface via freezing, deposition and/or accretion. Causes of the event might be, as a whole, traced back to the planetary-scale systems. The study on the polar vortex anomaly in this paper reveals that changes in the polar vortex in the stratosphere preceded those in the troposphere, especially in early December 2007, while the intensification of the polar vortex in the troposphere delayed dramatically until middle January and early February of 2008. This implies that changes in the polar vortex in the stratosphere may be a precursor of the ensuing severe event and a meaningful clue for extended forecasts of such a disaster.     

全国电线结冰厚度分布及等级预报模型

利用1961-2008年全国电线结冰及相关气象要素台站观测资料,分析电线结冰厚度的空间分布特征,并建立利用前期冰冻日数,前1天日最低气温、相对湿度、风速和降水量预报电线结冰厚度等级的3层人工神经网络BP模型。结果表明:电线结冰厚度最大值在10mm以上的地区,在北方主要位于东北东南部、内蒙古东北部、华北中部以及甘肃南部等地,在南方主要位于安徽东南部、江西北部、湖南南部、湖北西部、重庆南部、贵州中部以及四川东部等地,呈东-西向带状分布。近48年来,安徽黄山和江西庐山覆冰厚度历年极大值和覆冰日数均呈增长趋势;四川峨眉山、甘肃西峰镇的历年极大值和覆冰日数均呈减小趋势。建立的人工神经网络BP模型能在一定程度上预报结冰厚度等级, 模型对近10年的回报结果显示, 准确率为81.3%。     

四川地区隆冬冷暖年大气环流及天气特征分析

利用NCEP再分析资料及实况资料,分析四川地区1951~2007年1月典型冷、暖年及2008年1月四川低温雨雪冰冻天气的大气环流特征,发现:东亚冬季风异常偏强(偏弱)与四川隆冬季节气温偏低多阴雨雪天气(气温偏高晴少雨雪天气)明显相关,冷年表现为500hPa极涡在亚欧地区强度显著偏南(偏强),南支低槽活跃,西伯利亚~蒙古地面冷高压偏强,四川地区850hPa气温偏低,0℃线偏南,为明显的反气旋距平风场,低层湿度增加,暖年则与之相反。      

孟加拉湾风暴Mala结构及对云南强降水的影响

利用实时观测资料和NCEP(1°×1°)的6 h再分析资料,对2006年春季发生在孟加拉湾的超强风暴Mala的移动路径、强度变化、环流背景以及风暴温湿场、动力场特征等进行分析。结果表明:Mala在阿拉伯副热带高压和西太平洋副热带高压两高间辐合区生成、加强,并沿西太平洋副热带高压西侧西南或偏南气流移动。风暴发展、成熟到消亡,湿度对风暴的作用比温度明显;动力场结构除具有台风结构的一般特征外,在风暴发展期,中心附近散度场从低层到高层为辐合和辐散交替结构,表明风暴内部高空辐散抽吸作用对于风暴发展起到重要作用。登陆后风暴低压内自身能量和水汽与冷空气共同作用下,在冷暖交汇处出现强烈的上升运动和激发出中尺度辐合线是造成云南强降水主要原因。     

引发公路交通事故的气象条件分析

利用1999~2003年间发生在丽水市境内的交通事故,并结合该地的气候特点,分析了引发交通事故的气象条件。结果表明:交通事故的发生与日照、雨量、最高温度、温差、能见度、相对湿度、雪深以及风速等有一定的相关性。另外夏季高温、冬季低温、高湿、雨、雪天气以及转雨日都很容易引发交通事故;秋冬季节的雾、雨天、雪天会使能见度降低从而引发交通事故;雨日比无雨日容易发生交通事故;交通事故的发生还与降雨量级有系,特别是大雨天最容易发生交通事故。夏冬季的晴天比阴天容易发生交通事故,而秋季阴天比晴天容易发生交通事故;结冰、积雪等天气尽管发生的次数较少,但引发的交通事故损失却非常大。