高速公路灾害性天气研究

:利用沪渝高速公路恩施-宜昌路段恩施附近的三岔口大桥(海拔708 m)自动站监测2013年6-8月(夏季)及2013年12月至2014年2月(冬季)逐日逐时次气象要素资料, 统计分析夏季、冬季路面温度与气温的变化特征及路面温度与气象因子的关系, 基于逐步引入因子线性回归分析方法建立路面温度统计模型, 并对模型的预报效果进行实验研究。结果表明:夏季路面最高温度受多种气象要素的影响, 与日最高气温、日平均气温、前一日路面最高温度、前一日路面平均温度呈正相关, 与相对湿度、24 h累计降水呈负相关。冬季路面最低温度与最低气温呈显著性相关。通过模型的效果实验, 发现夏季路面最高温度用日最高气温、日最小相对湿度及前一天物理量建立的模型预报结果与实况的变化趋势最为接近; 冬季路面最低温度用日最低气温、日最小相对湿度、日平均风速及前一天物理量建立的模型预报结果与实况的变化趋势最为接近。

     

京石高速路面温度特征及预报模型

选取京石高速公路沿线保定、望都和正定3套自动气象站2007年12月至2009年11月的逐分钟路面温度监测资料,分析京石高速路面温度特征。发现路面温度与气温的日变化规律很相近,日出后1.5h左右达到最低值,午后达到最高值。路面温度与气温的最低值在出现时间和数值上差异不大,但最高值的出现时间前者比后者早1～2h,并且数值明显比后者高。分析多种气象因子与路面温度的相关关系,结果表明,气温与路面温度始终呈正相关,并且在各项因子中最显著。而总云量、低云量、露点温度、能见度和相对湿度,它们与路面最高温度和路面最低温度的相关性是相反的,且均是与其中一个相关显著而与另一个不太显著。利用多元回归方法建立了冬夏季路面最高温度和路面最低温度的预报模型,各模型均通过显著性检验。模型对夏季40～60℃的路面温度预报较准确;对冬季-5℃以下的路面低温预报虽然略偏高,但是预报误差在2℃以内的占80%。     

银川城市道路路面温度变化特征及统计模型

采用人工定点观测路面温度资料,分析了不同天空状况和不同材质道路的路面温度日变化特征。结果表明：路面温度具有明显的日变化特征,晴空或少云时,日出和日落时段路面温度略高于气温,中午前后路面温度变幅最大,且明显高于气温;阴雨天时,路面温度略高于气温,变化相对平缓且与气温保持较好的相关性。由于水泥和沥青不同的物理特征,沥青路面对气温的反应灵敏,水泥路面反应平缓,即水泥路面最高温度多低于沥青路面,最低温度多高于沥青路面。在此基础上应用逐步回归方法建立逐时路面温度预报模型和最高道面温度预报模型,并应用模型模拟的结果与实测路面温度作对比分析,结果表明逐时道面温度预报模型的模拟效果较好,最高道面温度预报模型误差较大,需要进一步修正和改进。     

沪宁高速公路路面温度变化特征及统计模型

使用2006年7月-2007年6月沪宁高速公路沿线梅村和仙人山站附近的逐分钟路面温度、气温、湿度、风向、风速、降水气象资料, 分析了梅村和仙人山不同季节和不同天气状况下路面温度的日变化特征。结果表明:不同季节路面温度和气温具有明显的日变化;日出至日落时段,路面温度与气温有较大差异。在此基础上,应用逐步回归方法建立了梅村和仙人山最高和最低路面温度统计模型, 得出最低路面温度模型模拟结果与实况的变化趋势接近,误差绝对值不超过2℃, 具有很好的实际应用价值; 而最高路面温度模型在一定程度上模拟结果偏差较大,实际应用中需进行适当修订。     

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。     

包头市不同路面温度变化特征及预报模型研究

利用包头试验场2016年12月—2018年12月沥青、水泥、地砖、砂石路面温度、气温观测和同期气象站实况资料,统计分析了不同季节、不同天气状况下各种路面温度和气温的日变化特征,以及不同路面温度与气象因子的关系,采用逐步回归统计方法建立了不同季节不同路面温度预报模型并进行检验。结果表明,不同路面温度的日变化与季节和天空状况有密切关系,路面温度与平均气温、最高气温、最低气温呈显著正相关;与相对湿度呈负相关。基于不同路面温度预报方程的检验结果得出,预报准确率在82%～94%,相关系数在0.86～0.96,模型应用于路面温度预报业务。     

陕西省高速公路路面温度特征及预报模型

利用2013年8月至2017年12月陕西高速公路交通气象站的路面温度、气温、相对湿度、风速等资料和全球大气再分析资料云量数据,分析四季不同天空状况下路面温度的分布特征,研究路面温度与气象因子的关系,建立多元回归方程。结果表明:四季路面温度有明显的日变化规律,雪后,00:00—08:00为路面结冰较易发生时段;气温是影响路面温度变化的最重要因子之一;对比路面温度实测值与预报值,回归模型对冬季路面最低温度的拟合效果较优,相关系数在0.94以上,标准差小于1,误差在±2℃的频率为98%。此外,模型对路面0℃低温预报水平较高。     

沪渝高速(湖北段)路面温度变化特征及预报研究

利用2013年6月—2014年8月沪渝高速湖北段沪蓉西、汉宜、武黄、黄黄四路段自动气象站逐分钟观测的路面温度(以下简称路温)、气温、风速、风向、相对湿度、降水等气象资料,分析了沪渝高速湖北段不同路段在不同季节以及不同天空状况条件下路温的变化特征,同时基于统计分析方法针对各路段分别建立最高和最低路温预报模型,并对预报结果进行检验。结果表明,沪蓉西、汉宜、武黄、黄黄四路段在不同季节和不同天空状况下路温和气温均具有明显的日变化特征,但路温与气温差值存在较大差异。沪蓉西路温与气温的最大差值较其他三路段冬季偏高而夏季偏低。冬季,晴到多云和阴天在日落后至日出前期间,沪蓉西路温和气温基本一致,而汉宜、武黄、黄黄路温小于气温;雨天四路段的气温均小于路温且沪蓉西最为明显。夏季,在三种天空状况下,四路段的气温均明显小于路温,且在晴到多云和阴天两者午后差值最大。沪蓉西、汉宜、武黄、黄黄四路段1月路温差异最小,而4、7、10月,路温随着四路段海拔高度的降低而升高。沪蓉西和黄黄路段路温模型预报结果与实况的变化趋势较为接近,该模型可以作为预报参考;汉宜和武黄路段个别时间点路温模型预报结果与实况存在较大误差,实际业务工作中需进行适当订正。     

天山山区近40年冬季温度变化特征

利用新疆1959～1998年的冬季温度资料,分析天山山区近40年来冬季温度变化的基本特征,并与新疆南部、新疆北部进行比较,所得主要结果如下：(1)天山山区冬季平均温度在冷暖变化阶段上与新疆北部的相似性强于新疆南部。(2)冬季平均温度空间分布的同步变化性以新疆北部为较好,新疆南部和天山山区较差,而冬季平均温度空间分布的反向变化性,以天山山区和新疆南部较大,新疆北部较小。(3)三大区域冬季平均温度20世纪60～70年代的变化趋势是不同的,但70～90年代均表现为持续升温,90年代为最暖。(4)就近40年的显著线性增温趋势的空间分布范围看,以最低温度表现得空间范围最广,最高温度最差,平均温度居中。冬季最低温度增温率以新疆北部最大,新疆南部居中,天山山区最小。新疆南部和新疆北部冬季平均温度存在长度分别为27及29年的相近的最佳增温时段,增温率新疆北部大于新疆南部。(5)新疆北部和新疆南部冬季平均温度均在1979年发生了由低温向高温的突变。     

高速公路路面温度极值预报模型研究

应用地表热量平衡方程,在太阳短波辐射、大气和地面长波辐射、感热和潜热等参数化方案的基础上,提出一种用于预报高速公路路面温度极值的数值模型.并利用沪宁高速公路梅村站和仙人山站2006年7月8日-12月31日的逐分钟的各要素实测数据对模型的有效性进行验证,结果表明:模型的平均绝对误差为1.32 ℃,预报误差在±3 ℃以内的频率高达85.23%,且对冬季路面温度低于0 ℃时的预报误差基本在-1～0 ℃,可以运用于冬季高速公路路面溜滑的实际预报中.     

北京道面温度特征分析和统计预报研究

分析了北京市道面温度在冬季和夏季不同天气状况下的日变化,利用2012—2015年的道面站温度与北京区域模式输出的气象要素之间的相关关系,以5个道面站为代表站筛选不同相关因子建立多个道面冬季最低温度和夏季最高温度的线性回归统计预测模型,并对2016—2017年冬季、夏季道面温度预测检验。结果表明:在不同天气条件下道面温度与气温变化对比明显;道面温度与气温、辐射、日照时数相关较大;夏季按天气类型建模预测准确度有所提升,在晴到多云状况下,模型预测冬季最低温度误差控制在±2℃内,夏季最高温度误差控制在±3℃左右,其他天气状况下误差增大,冬季预测模型好于夏季预测模型。     

江苏地区极端气温振动型态的长期变化特征

本文采用对江苏地区冬夏季逐日极端气温变化的振动模态(分布型)及其长期演变的时空特征进行气候统计诊断分析，得到一些有意义的结论。结果表明，我省夏季6～7月(梅雨前后)由于副热带高压不断向北挺进的环流型及其汛期特点的影响，对应的逐日最高温度变化特征即有所反映，冬季同样也受其环流及天气特点的影响，所以，冬夏季逐日高低温波动型各有不同的特点。而所揭示的(以上海为例)冬夏逐日气温振动模态的年际变率特征，也有一定的代表性。     

吉林省高速路面温度的时空变化特征

采用吉林省特种观测资料中的柏油路面温度资料,分析高速路面温度的时空变化特征.分季节、分月份计算气温与高速路面温度的偏差值,并分不同天空状况(晴天、雨天、多云天)进行讨论.分析发现:全省高速路面温度和气温均具有明显的日变化特征,变化趋势大体一致.各季节高速路面温度的日变化幅度明显大于气温.夏季高速路面温度与气温的偏差值最...     

浙江省高速公路路面温度预报模型性能检验及应用

基于地表能量守恒方程和陆面模式土壤温度计算模块,建立高速公路路面温度预报物理模型。利用2014年6月1日至2015年5月31日8个常规气象观测站和6个交通自动气象监测站逐小时观测资料对模型预报产品进行评估检验,结果表明:预报效果随提前量的减小而提高,常规站(交通站)提前1h和6h预报的平均绝对误差分别为1.64℃(1.82℃)和3.27℃和(3.69℃)。由模型对输入气象要素的敏感性分析得出:模型对2m气温最敏感,其次是相对湿度、总云量,且敏感性随着预报提前量的增加而增强。结合浙江省快速更新同化系统数值预报产品,建立浙江省高速公路路面温度预报系统,为全省提供逐12h更新、12h预报时效的逐小时高速公路路面温度精细化预报,系统提前1h和11h预报常规站(交通站)的平均绝对误差分别为2.81℃(3.23℃)和2.50℃和(2.93℃),系统对极端高(低)温预报具有较高的预报技巧。     

京藏高速民和至西宁段冬季路面与地面最低温度变化特征及影响分析

利用2018年1月1日至2020年12月冬季1月、2月和12月-次年2月逐日逐小时京藏高速民和至西宁段常规气象站和交通气象站逐日逐时气象观测资料,分析了冬季逐月平均路面最低温度和地面最低气温的日变化特征及其相关关系,建立了4站冬季各月路面最高温度和最低温度分别与地面最高温度和最低温度的相关性方程,旨在为路面温度精细化预报服务提供参考。结果表明：京藏高速民和至西宁路段4站冬季各月平均路面最低温度和地面最低温度冬季各月具有明显的日变化特征,平均路面最低温度和地面最低温度达到最低值和最高值的时间并不是完全相同;。常规气象站点平均地面最低温度日出/日落的变化速率要高于交通站点平均路面最低温度,并且平均地面最低温度的变化幅度要比路面最低温度变化幅度大。平均地温面最低温度的最高值比路面最低温度的最高值超前1～2h,常规气象站点逐小时地面最低温度＜0℃的时间维持15～18h,交通站点路面最低温度＜0℃的时间维持8～22h。应用统计学方法建立的朝阳站、汉庄站、高庙桥站和老鸦峡站最高和最低路面温度与最高和最低地面温度相关性方程具有很好的实际应用价值,可在实际业务工作中推广应用。     

随机森林回归法在冬季路面温度预报中的应用

基于宁宿徐高速公路三个交通气象站2015—2018年冬季逐10 min实时观测资料,使用随机森林回归模型预报这三个站的未来1h冬季路面温度,分析了该模型在冬季路面温度预报中的可行性和适用性.研究结果表明:随机森林回归法可以被用来预报高速公路冬季路面温度,不同类型的交通气象站点的特征输入方案和参数调试标准存在差异;与简单...     

银川市路面温度预报与爆胎指数预报方法研究

利用7月份银川市沥青、水泥2种路面温度实测资料,研究了银川市水泥、沥青城市道路路面温度特征及其与气温、相对湿度、风等气象要素的关系,采用统计回归方法,建立了路面温度统计预报模型。在此模型基础上,分析了气温、车速和路面温度之间的关系,继而建立了爆胎指数分级预报方法和标准。结果表明：导致汽车爆胎的因素有很多,但当气温低于25℃时,即使是高速行驶的汽车,也不易因路面温度导致爆胎;而当气温高于35℃时,路面温度可高达70℃以上,此时车速在66km／h以上就有可能爆胎,车速超过82km／h时,爆胎的可能性非常大。通过对路面温度预报模型的检验表明,尽管建立的模型比较简单,也不能完全反应气象要素和路面温度之间更深层的关系,但是该模型的求解过程简单易懂,输人参数少且易于获得,可操作性强,预测精准度已满足业务需要,值得在业务中使用,在以后的业务中,通过不断的改进和完善,预报效果将得到进一步提升。     

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...     

以热量平衡为基础的体感温度模型及气候要素的效应分析

通过对丰季人体热量平衡方程的建立与计算，结合我国不同年龄段人群的新陈谢特点，分别建立了不同的体感温度模型，经与我国目前应用较为广泛的人体舒适度统计模型的计算结果相比较，证明以热量平衡为基础的人体感温度模型更具有普遍性。还分析了风，湿度，辐射对体感温度的影响效应。这些结果将为拓宽舒适度服务范围，建立以人体舒适度为核心的城市气象服务体系提供理论依据。