苏联关于高耸建筑物积冰研究的进展

高耸建筑物如广播铁塔、电视塔、跨江送电线路铁塔等,在冬季一定的天气形势下会有雨淞、雾淞冻结于其构件上面,形成积冰。特别当低云垂及铁塔,积冰尤为严重。例如,苏联设在奥布宁斯克高达310米的气象塔1964—1966年间一次最大的积冰总重量达14183公斤,占此桅杆自重的4.6%。高达541米的莫斯科奥斯坦坚斯基电视塔一次积冰总重量达30000公斤。无论是积冰所造成的垂直荷载,或是由于积冰而增大受风面积所增强的水平风荷载,都是设计高耸建筑物所必须预先考虑到的。高耸建筑物积冰的规律如何,因为长久以来缺     

北疆电线积冰的分布及区划

利用北疆8个气象站1986—2015年电线积冰观测资料对北疆电线积冰的时空分布及区划作了初步分析。分别采用极值I型和皮尔逊III型概率分布函数,推算了不同重现期的积冰厚度并进行了检验对比,根据最大积冰厚度重现水平,对北疆积冰进行了区划。结果表明:电线积冰大多发生在冬半年,1和12月出现频率最高;电线积冰出现最多的地区是福海,最少的是塔城;平均标准冰厚最厚地区为昭苏;精河30 a、50 a一遇的设计冰厚在中冰区,其他各站点30、50 a一遇的设计冰厚都在重冰区,100 a一遇所有站点都在重冰区。     

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。     

江西省积冰特征分析及重冰区不同重现期最大标准冰厚推算

用江西境内85个国家气象站近30年雨凇、雾凇观测记录分析了江西省积冰日的年际、年代际变化及分布特点。结果表明江西地区的积冰天气事件近30年来总体呈现发生频次减少,强度增强的特征;高山气象站的积冰事件的发生频率显著高于平原、丘陵气象站。积冰高发区主要分布在西、北山区及中部环鄱阳湖及抚河流域以南。另外,充分考虑2011年前后气象部门观测导线线径的变化,利用建站至今16个观冰站电线积冰数据对全省范围的最大电线积冰最大标准厚度进行了推算,结果更符合电力行业对电线积冰工程气象数据的需求。结果表明,除赣北山区外,全省大部分地区2 m高度电线积冰最大标准冰厚度小于20 mm,“轻冰区”范围较多。应重点关注高海拔山区的电线积冰的致灾状况并加以预防。针对该区域架空输电线路电线积冰设计的实际需要,采用极值I型概率分布函数结合高山站-庐山站的观测数据进行了推算,20 m高度百年一遇的最大标准冰厚达到71.1 mm,在计算不同走向的导线设计冰厚时迎风向与非迎风向的比例系数推荐设定为1.2,该结果可为现阶段江西“重冰区”电力工程项目规划设计中预防冰灾提供有力支持,为有效节省项目建设成本和科学预防气象灾害之间寻求平衡点提供气象保障。     

华山电线积冰日气象条件

选用华山气象站1980—2008年电线积冰观测资料,将其转换为标准冰厚,并与每日4次温度、湿度、水汽压、风速、降水量等进行相关分析。结果表明:华山标准冰厚为0~20mm。积冰主要为5mm以下,出现频率达87.56%。风速为2.1~8m/s,积冰出现频率达75.72%。15mm以上积冰只出现在日平均风速为1.1~16m/s时,并以4.1~8m/s出现频率最大,为0.45%,占该厚度的60%。出现积冰时的水汽压(日4次水汽压中的最大值)多为3.1~7hPa,15mm以上积冰只出现水汽压为4.1~8hPa时。出现积冰的湿度多为81%~100%;15mm 以上积冰也出现在该湿度范围内。当20-08时降水量为5mm以下,华山积冰出现频率达91.03%;15mm以上积冰出现在降水量为0.1~20mm时,并以5.1~20mm频率最大。华山积冰时,14时气温主要为-9.9~5o C,积冰频率达88.24%。15mm以上的积冰也出现在该温度范围内,并以-4.9~0o C间频率最大,为0.45%。华山14时气温为-4.9~0o C、日平均湿度为90%~100%时,积冰出现频率最大,为25.41%,大于四分之一,其中出现5mm 以下积冰的频率为21.19%。15mm 以上积冰主要出现条件为-4.9~0o C、湿度90%以上,出现频率为0.45%,占该厚度的66%。
 

     

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...     

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。     

河南一次罕见飞机积冰过程云系宏微观特性的综合观测

2018年12月10日河南省人工影响天气中心探测到本省飞机增雨有史以来的最强积冰,积冰出现高度为3600 m(-7.9°C～-12.9°C),机头及机翼最厚积冰达到16.2 cm。利用机载DMT云物理探测资料,结合FY-4A卫星反演云参数和雷达等综合观测,对本次过程的云宏、微观结构特征进行了细致分析。结果表明,此次过程强积冰区域位于700 hPa切变线东侧附近,西南急流持续输送水汽,且大气有深厚逆温层存在,有利于水汽和液态水的堆积。产生积冰的云系云顶高度约4000～5000 m,云顶温度为-15°C～-20°C,云光学厚度大于30。FY-4A云顶相态与机载仪器观测结果较为一致,对过冷水和飞机积冰区域具有一定指示意义。强积冰区域液态水含量丰沛,最大液态含水量可达0.818 g m^-3,大量球型过冷液滴和半径超过50μm的过冷大滴存在是导致积冰的重要原因。由于强积冰区域缺少尺度超过毫米量级的冰晶粒子,其S波段天气雷达回波值较弱,甚至明显低于非积冰区域。因此在使用天气雷达监测时,单靠回波强度来判断积冰强度存在一定的局限性。     

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。     

两次高压电线积冰过程气象成因分析

对2008年2月25—26日和2009年1月5—9日湖北省500 kV高压输电线路张恩1回线307号杆塔采集到的两次积冰过程进行分析,结果表明:两次积冰过程具有相似的环流形势即500 hPa中高纬为两槽一脊。低纬度地区有短波槽活动,700 hPa低空急流明显,地面处于冷锋前。低空急流、地面冷锋均有利于冰冻雨雪天气发生,且积冰过程中均有良好的温湿条件,并都伴有降水发生,这些条件都为积冰形成提供了良好的动力及热力条件。而2008年积冰过程大气温度垂直结构存在暖层,是造成两次过程形成机制不同的原因之一。     

四川盆地低空飞行飞机积冰的气象条件分析

利用常规气象资料和机载温度探测资料(OAT),对2015—2016年冬季四川盆地7次低空飞行(3000m以下)飞机积冰的个例进行了诊断分析。结果表明:冬季在四川盆地内3000m以下飞行,导致飞机积冰的环流形势包括冷锋型、低槽型、西南气流型以及弱脊型,其中前三种形势更有利于中度积冰的产生。飞机积冰均发生在穿过温度小于0℃的云中,出现中度积冰的温度范围在-4^-2℃,轻度积冰温度范围在-1~0℃,在这一温度范围内,相对湿度越大越有利于积冰的产生,其中产生中度积冰时相对湿度均在90%以上。在有利的环流形势以及一定的温度和相对湿度条件下,垂直上升气流速度在-1.0^-0.05Pa·s-1之间更有利于中度积冰的产生,-0.05~0Pa·s-1之间更有利于轻度积冰的产生。     

一种飞机空中积冰潜势诊断指数与检验评估

飞机积冰是影响飞行安全的重要危险天气,准确的积冰诊断对民航运行与安全具有重大意义,特别是对国产大飞机适航取证具有重要作用。本文参考改进的CIP(Current Icing Potential)指数,使用垂直速度和云中液态水含量对积冰潜势诊断指数进行优化得到SCIP(Simplified Current Icing Potential)指数,该指数直接基于大气层结资料给出较为准确地飞机积冰潜势,具有命中率高、实用性强的特点。用2021年2月28日至12月31日民航航空器报告对原CIP指数和SCIP指数进行对比验证评估,发现相比于原CIP指数,SCIP指数具有更优异的ROC曲线(Receiver Operating Characteristic Curve)和TSS评分(True Skill Score)。但是对于不同程度的积冰,原CIP指数和SCIP指数均表现出较一致诊断效果,表明SCIP指数对诊断飞机积冰潜势具有重要作用,但无法判断积冰强度。根据2020年3月16日陕西区域飞机结冰个例验证表明增加垂直速度和云中液态水含量的影响对飞机积冰的描述更加细致,对提升积冰潜势诊断效果具有重要意义...     

气象出版社近期出版新书

湿球溶冰不当是指观测时,湿球示度不稳定,不论是从零下上升到零度,还是从零度继续下降,都说明了湿球的溶冰不恰当。出现这种现象的主要原因是溶冰的时间没有掌握得“恰到好处”,其次是溶冰用的水温过高和溶冰的操作方法不妥当等。掌握好溶冰时间是防止湿球溶冰不当的关键。要把湿球溶冰时间掌握得“恰到好处”,得先弄明白湿球结冰的过程。从实际观测得知,当湿球溶冰之后到重新结冰,再到湿球示度慢慢稳定下来需要一个变化过程,即当溶冰后水杯一离开球部,湿球示度就迅速下降到0℃以下,这时湿球尚未结冰,过一段时间(由于受当时温度条件和天气条件的影响,少则3—4分钟,多则40分钟或以上),湿球示度才又很快     

基准站冬季湿球溶冰技巧

在寒冷的冬季 ,湿球纱布结冰时 ,观测之前必须先进行湿球的溶冰。溶冰不当成为影响基准站冬季业务质量的一个重要因素。溶冰之后 ,开水杯湿球示度就会迅速下降到0℃以下 ,这时湿球还未结冰 ,经过一段时间 (由于天气条件不同 ,这段时间短时需要 2～ 3 min,长时需要 40～ 5 0 m in或 1 h以上 )湿球示度上升到 0℃ ,此时是重新结冰过程 ,随后湿球示度又缓慢下降 ,最后才达到稳定。因此湿球溶冰时间的掌握是非常重要的。如果溶冰时间掌握不好 ,观测时湿球恰巧重新结冰 ,湿球示度正处于不稳定状况 ,就会导致溶冰不当。基准站每小时观测 1次 ,特别…     

湖北省电线积冰微地形因子影响识别研究

电线积冰是影响电网正常运行的重要因素,研究电线积冰与微地形因子的关系对于电线积冰风险区划、电网建设可行性论证等具有重要指导意义。本文利用湖北省1：5万基础比例尺地形图数据和湖北省电网线路冰害故障调查统计数据,对电线积冰厚度与其对应的微地形因子进行相关性分析,识别对电线积冰有显著影响的微地形因子,分析电线积冰厚度与对其影响显著的微地形因子的定量关系,解析微地形因子对电线积冰敏感性等级。结果表明：地形起伏度、海拔高度、离水体远近程度、下垫面类型等是影响积冰厚度最显著的微地形因子;地形起伏度与积冰厚度呈乘幂函数关系,海拔高度与积冰厚度呈对数函数关系,离水体远近程度与积冰厚度呈分段函数关系,下垫面类型与积冰厚度无显式的函数关系,但积冰灾害发生点具有明显的随下垫面类型分布的特征;积冰厚度随地形起伏度、海拔高度的增加而增加,而其变化率和敏感性则逐渐减小;地形起伏度小于40 m时,其对积冰风险最敏感;海拔高度在25～100 m时,其对积冰风险最敏感;积冰厚度随离水体距离的增加呈先增后减的变化趋势,其变化率绝对值和敏感性也呈先增后减的变化趋势,当离开水体距离在2～2.7 km时,其对积冰风险最敏感;电线积冰灾害多发区域的下垫面主要为水体、林地,其次为农田和草地,水体对积冰风险的敏感性等级分别是林地、农田、草地的1.5、3.6和16.7倍。     

寒冬季节溶冰的补充经验

冬季常结冰的台站要准确测定空气湿度 ,观测工作中正确掌握溶冰时间及判定溶冰是否得当是主要的环节。而这两方面都要处理好 ,除了按《地面气象观测规范》第 37页要求做到外 ,我们在长期实际工作中还总结了几点补充经验 ,供广大气象测报工作者参考。溶冰先后时间结合以下几种情况灵活掌握 :1 普通天气情况按规范规定 ,根据风速、湿度大小确定溶水时间 ;2 根据气温高低及气温变化趋势看 ,气温高湿球达饱和状态需水量较多 (水汽压大 ) ,湿球水分蒸发快 ,溶冰时间相应推迟 ,气温低时则相反 ;气温呈上升趋势时如晴天上午 ,由于随气温的升高 ,在…     

湿球溶冰不当的原因及防止办法的初步探讨

利用干湿球温度表测定空气湿度,是当前所有气象台站都使用的常规方法,可是在冬季,由于湿球溶冰不当而影响湿度记录的情况在各地是屡见不鲜的。虽然记录能从毛发湿度计上获得补偿,但在毕竟影响了记录的精度和比较性。所谓“溶冰不当”主要是指:在进行干湿球温度表观测时,湿球示度不稳定(由零下上升到零度,或者从零度继续下降)或者湿球示度高于干球示度,使湿球无法读数,从而无法     

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。     

河北省输电线路冰害的气象要素时空分布特征

冰害是电网的主要气象灾害之一,电线积冰与雾凇和雨凇密切相关。利用1980—2009年河北省142个气象观测站的雾凇、雨凇日数和20个气象站的电线积冰、相对湿度、气温、风速及站点海拔高度,以及近年来输电线路冰害事故和附近区域站同期气温、相对湿度、风速等资料,采用逐步回归等统计分析方法,对雾凇、雨凇和电线积冰的时空分布特征、冰害与气象要素的关系进行分析,并构建电线积冰的逐步回归预报模型。结果表明:1980—2009年,河北省雾凇和电线积冰日数均呈现先升后降的阶段性变化特征,1980年代末至1990年代中期为一高峰期,而雨凇日数年变化特征不明显;在空间上,雾凇、雨凇多出现在平原地区,雨凇中心比雾凇中心更偏东。电线积冰与雾凇、雨凇以及站点海拔高度密切相关,相关系数分别为0.988 5、0.760 6、-0.601 8,但仅雾凇日数和站点海拔高度被引入电线积冰日数预报方程。对河北省电线线路冰害事故分析发现,当气温低于3℃时,导线可能出现舞动;导线舞动或冰闪时的相对湿度都在60%以上,舞动时风速大于5 m·s~(-1)。     

最大风速统计分析中的两个问题

五十万伏超高压输电线路,是我国当前电压等级最高的线路。它的建设投资大,从宜昌葛洲坝到武昌凤凰山的五十万伏超高压输电线路(葛武线)的建设,需要投资二、三亿元。建成后,如果因大风造成倒塔、断线事故,则停电一小时的直接和间接的经济损失,就可达一百五十万元。而且超高压输电线路一旦发生倒