利用Logistic回归方法的高速桥（路）面结冰风险等级预警模型

为提升湖北省高速公路交通气象预报服务能力,丰富高速公路沿线桥、路面结冰预警预报产品,开展特色专业气象服务,利用武英高速凤凰关交通气象站2009—2011年3年冬季桥、路面温度观测数据,基于Logistic回归模型解析了桥、路面结冰温度条件频率随环境气温的变化规律,建立了道路结冰温度条件风险概率模型,并由此构建了武英高速桥(路)面结冰风险等级预警模型,得到以下结论。武英高速公路桥面先于路面结冰的临界环境气温存在2℃差效应,桥(路)面结冰温度条件的低、中、高风险频率对应环境气温3基点为1℃(-1℃)、-0.6℃(-2.7℃)、-2.2℃(-4.4℃)。环境气温降低到0.3~-1.6℃(-1.7~-3.8℃)是武英高速桥(路)面结冰频率变化的快增期,-0.6℃(-2.7℃)左右是桥(路)面结冰频率变化最敏感基点。研究以等级形式发布武英高速公路桥、路面结冰风险预警产品,用户可根据条件主动选择防范或规避风险。     

河北省公路交通气象灾害的风险普查结果与防范对策

为了解河北省公路交通气象灾害风险和服务需求,为加强和改善公路交通气象服务提供参考。采用问卷调查、实地观察、专家评估和对比分析法对高速公路的隐患路段和主要灾害天气进行普查。发现影响黄石、京藏高速公路的主要灾害性天气是大雾、强降水、路面结冰和路面湿滑,影响时间主要是秋冬季节;大雾、强降水等灾害性天气定时定点定量预报是交通管理部门需要的,服务内容要易于理解,服务方式要增加手机客户端、高速电子情报板、手机短信即时服务等。同时还发现黄石、京藏高速公路低能见度临界值为700、800 m,京藏高速路面积水的临界值为12 h降雨量为9 mm,路面湿滑的临界值为12 h累积降雨量3.0 mm。     

沿天山高速公路冰雪灾害分析及其对交通安全的影响

利用2002年12月-2006年12月沿天山高速公路因恶劣天气导致交通管制统计记录,结合相应时间段高速公路沿线气象资料,对比分析了高速公路冰雪灾害对交通安全的影响,结果表明：高速公路冰雪灾害的危害程度依次是道路结冰、风吹雪、强降雪。路面结冰主要影响路段在吐乌大高速公路、乌奎高速公路和乌鲁木齐机场高速公路;风吹雪集中出现在达坂城到乌鲁木齐一线;除了吐乌大高速达坂城到吐鲁番段没有因强降雪影响交通的记录外,沿天山其它各段均有发生。归纳了高速公路冰雪灾害气象要素预报指标,建立了预报模型,制定出冰雪灾害的气象指数等级、安全行车预防措施,为交通运输气象服务提供具体可操作的预报产品。     

沿天山高速公路冰雪灾害分析及其对交通安全的影响

本文利用2002年12月-2006年12月沿天山高速公路因恶劣天气导致交通管制统计记录,结合相应时间段高速公路沿线气象资料,对比分析了高速公路冰雪灾害对交通安全的影响,结果表明：高速公路冰雪灾害的危害程度依次是道路结冰、风吹雪、强降雪,路面结冰主要影响路段在吐乌大高速公路、乌奎高速公路和乌鲁木齐机场高速公路,风吹雪集中出现在达坂城到乌鲁木齐一线,除了吐乌大高速达坂城到吐鲁番段没有因强降雪影响交通的记录外,沿天山其它各段均有发生;归纳了高速公路冰雪灾害气象要素预报指标,建立了预报模型,制定出了冰雪灾害的气象指数等级、安全行车预防措施,为交通运输气象服务提供具体可操作的预报产品。     

冬季高速公路路桥温度变化规律及能量平衡分析

利用2009年10月-2010年3月湖北省武英高速凤凰关水库自动气象站逐时路、桥面温度和常规气象资料,分析了冬季典型天空状况（晴空、阴天）和天气过程（雾、降雨、降雪）中气温、路面温度和桥面温度的变化规律。结果表明,夜间桥面温度与气温接近,比路面温度低2℃,桥面0℃以下的低温维持时间为路面维持时间的2倍左右。利用下垫面能量平衡模型,分别计算冬季夜间晴空和阴天时路、桥面辐射能量收支变化情况,分析了夜间路面和桥面温度变化差异的原因,并对桥面比路面更易结冰的现象给出了理论解释。     

三种下垫面温度对比观测及结冰气象条件分析

利用湖北省恩施和金沙两地2009年冬季1、2月土壤、水泥、沥青三种不同下垫面温度和自动气象站的常规气象要素观测,研究冬季三种不同下垫面温度与气温等气象要素之间的关系,建立相应的多元回归拟合公式,并分析路面结冰的气象条件.结果表明:水泥和土壤路面温度变化幅度小于沥青路面温度,且二者变化趋势非常一致.气温是影响路面温度变化...     

河北省高速公路路面结冰风险区划研究

基于河北省2011—2015年10月至第二年4月国家气象站数据、交通气象站数据、路面结冰风险普查数据、因路面结冰造成的交通管制和交通事故数据、车流量数据以及地理信息等数据,从致灾因子危险性、孕灾环境脆弱性和承载体敏感性构建了高速公路路面结冰风险区划评价指标,利用层次分析法和GIS技术制定了河北省高速公路路面结冰风险区划...     

江西省高速公路气象服务效益评估及气象灾害影响分析

基于江西省气象服务中心开展的有关高速公路气象服务问卷调查,分析了江西省高速公路气象服务的现状、敏感性、气象服务需求和满意度,在此基础上对江西省高速公路气象服务效益进行评估,并分析了高速公路主要的致灾气象因子。结果表明:1)高速公路对气象条件有很强的敏感性,高速公路安全对灾害预警、短期天气、重大节假日天气表现最为敏感;高速公路行业对目前的高速公路气象服务总体满意。2)江西省高速公路应用气象信息产品产生的年综合增值占本行业年产值的比率为2.25%—3.15%,且2009—2013年高速公路气象服务效益逐年递增。3)低能见度、路面结冰、路面湿滑是高速公路的主要致灾气象因子;利用相关气象资料和高速公路灾害数据,确定低能见度和路面结冰、降雨等高速公路致灾气象因子临界值,对高速公路行业的气象防灾减灾具有一定的指导意义。     

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。     

南岭山地高速公路路面温度变化特征分析

使用2003年3月至2005年8月南岭山地京珠高速公路粤境北段云岩路段3套自动气象站的逐分钟路面温度、地温、气温、湿度、风向、风速等气象资料,分析研究了南岭山地高速公路的路面温度特征及其与天气状况、气温、风速等气象条件的关系,并讨论了地形对南岭山地高速公路路面温度的影响。研究结果表明,南岭山地高速公路晴天和多云时的路面温度日变化明显,与辐射过程密切相关。路温与气温、地温的差异在晴天午后最为明显。晴天时路温、地温、气温的年变化趋势比较一致,路温与地温之间保持着明显的温差;多云天气时路温与地温的差值明显缩小,阴天时路温与地温的差值非常小。地形对路面温度有明显影响,高海拔地区路面温度相对较低,南岭北坡路面温度明显高于南坡,与局地小地形有关。高温过程时路面温度最高接近60℃,地温也超过50℃,持续高温对行车安全、路面和路基结构均有很大威胁。     

电线积冰及路面温度研究的新进展

2009年起,研究组开展了电线积冰野外观测试验及道路结冰规律的观测研究,将电线积冰观测研究从传统的积冰气象条件和积冰厚度观测提升到了积冰气象条件、积冰厚度加积冰天气云降水微物理综合观测研究的新高度,揭示了积冰发生的微物理机制,研究积冰增长率及其影响因子,建立的积冰增长模型较好地模拟了积冰增长过程。对沥青、水泥、土壤三种下垫面温度进行了观测研究,观测高速公路和桥梁不同路基深度的温度变化,并对桥面比路面更易结冰的现象从能量平衡方面做了理论解释。本文以作者团队取得的成果为主线,不求大而全,学习梳理相关的代表性研究成果,主要包括积冰发生频次的时空分布、积冰天气微物理特征、积冰增长率及其影响因子、积冰气象条件、积冰增长模型构建、道路结冰及积冰数值预报等几个方面,并对电线积冰未来的研究提出了建议。     

风电场风机叶片覆冰气象条件及覆冰模型研究进展

随着我国风电行业的快速发展，覆冰已经成为严重威胁风电场安全稳定运行的因素之一，针对这一问题，国内外学者陆续开展了相关研究。综合现有研究成果，从覆冰概况、研究方法分类、影响覆冰的因素、风机叶片覆冰期特点等方面做了总结。大量的研究成果显示：影响风机叶片覆冰的气象因素主要为环境温度、相对湿度、风速、液态水含量（Liquid Water Content,LWC）和体积中径（Median Volume Diameter,MVD）等。此外，冰风洞试验和数值仿真模拟方面已有很多成果，而覆冰模型法的研究还较少，后续研究的重点是开展对高分辨率数值预报产品的订正研究，构建适用于本地的风机叶片覆冰模型，为风电场提前预警覆冰期以采取融冰措施、合理安排生产等提供科学参考。     

利用常规气象资料建立的导线覆冰模型

利用2001-2009年冬季四川省二郎山观冰站的覆冰资料和气象资料,在明确影响导线覆冰因子及建立覆冰模型理论框架的基础上,分析了覆冰厚度与若干气象因子的联系,结果发现覆冰增长与水汽压、风速等单一气象指标之间的相关并不理想;尝试用若干气象指标综合咸水汽输送量指标,该指标与覆冰增长率有较显著的相关。在此基础上建立了一个以风速、温度、水汽压等常规气象观测要素为参数的导线覆冰模型,将综合覆冰拟合的冰厚与实测冰厚值进行比较,拟合结果较好地模拟了实际覆冰,达到工程应用的目的。     

青海省道路结冰变化时空分布特征及其影响等级划分

利用2004—2012年10月至次年4月青海省主要公路沿线自动气象站逐时气象资料,分析了青海省道路结冰的时空分布特征,讨论了道路结冰与地面和气温之间的变化关系,以及积雪深度与地面最高温度的关系。分析表明,青海省道路结冰的空间分布为从东南向西北逐渐减少,结冰时间主要集中在1—4月。由于道路结冰主要取决于气温和积雪深度变化,而地面温度与气温,积雪深度与地面最高温度之间存在显著的线性相关关系,因此分别建立了地温和积雪深度预报模型,从而对道路结冰进行预警。根据道路结冰的持续时间,将道路结冰对交通安全影响程度划分为4个气象等级,分别为极严重、严重、较重和轻度道路结冰。     

湖北电线积冰统计分析及积冰逆温层结研究

利用2009~2013年冬季华中电网电线覆冰在线观测系统对湖北省500 k V高压输电线路积冰状况进行实时观测获取的资料,结合MICAPS常规气象资料、探空数据及NCEP再分析资料,对湖北形成积冰的天气形势、积冰持续时间以及形成积冰的逆温层结进行研究。结果表明:积冰的高空环流形势主要是小槽发展型、横槽型和低槽东移型3类,分别占43.8%、31.2%、25%;电线积冰主要发生在每年的1月、2月、11月、12月,月平均积冰时数分别为65、42、11、9;积冰可分为降水型积冰和云雾型积冰,降水型积冰过程中,900~700 h Pa高度间存在由北至南风向切变,冷暖空气交汇形成愈加深厚的逆温对降水积冰维持与发展起到重要的作用。     

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。     

湖北省主要山系高影响天气指标空间特征分析与建模

为了揭示湖北省主要山系高影响天气指标空间分布特征,利用湖北省内1716个气象站点2016-2018年逐日气温、降水资料,定义6个高影响天气指标,利用GIS空间插值方法,绘制了湖北省高影响天气指标的空间分布图。选取7个湖北主要山系坡面,分析各个坡面上高影响天气指标的海拔梯度变化特征。根据湖北主要山系分布将湖北分为8个区,利用DEM数据,采用多元回归分析方法,建立各个区域内高影响天气指标和经度、纬度、海拔高度和坡度这4个地理因子之间的关系模型。结果表明,模型相关性显著,对估算模型进行F检验,大部分通过置信度为0.95的相关性检验。研究结果可为湖北山区风电建设、旅游开发、风险区划等提供参考依据。     

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。