湖南近年大霧特征和對高速公路的影響

李學(xué)敏，孫 弘，賈海鷹，李彩霞，周 丹

(1.湖南省氣象服務(wù)中心，湖南 長沙 410118; 2.湖南省氣象臺，湖南 長沙 410118)

0 引言

大霧是指大量微小水滴浮游空中，水平能見度小于1 000 m 的天氣現(xiàn)象。大霧(或濃霧)是比較常見的災(zāi)害性天氣之一，具有出現(xiàn)幾率高、發(fā)生范圍廣、危害程度大的特點(diǎn)，我省一年四季都有它的蹤影，對高速公路、民航、水運(yùn)都是危險(xiǎn)天氣。

2013年，湖南高速公路通車總里程達(dá)到5 084 km，排名全國第4 位，高速出省通道達(dá)到21 個(gè)，實(shí)現(xiàn)91%的縣市區(qū)通高速公路，基本形成“五縱六橫”高速公路主骨架網(wǎng)。

從湖南高速交警的事故資料統(tǒng)計(jì)得到2013年各種天氣發(fā)生事故的比例(表1)，可見霧天事故比例顯著升高，達(dá)到146.7%，說明近年來低能見度天氣對交通的影響越來越大，大霧降低駕駛?cè)藢β窙r的準(zhǔn)確判斷和對車輛的穩(wěn)定控制，事故損害后果更為嚴(yán)重。由于大霧造成的高速公路交通事故屢見不鮮，了解近年來大霧出現(xiàn)的氣候特點(diǎn)，對防止由大霧造成的災(zāi)害具有重要意義。

表1 2013年各種天氣發(fā)生事故的比例

1 資料和方法

本文利用湖南省2000年～2012年96 個(gè)國家基本(基準(zhǔn))站的大霧天氣現(xiàn)象觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到累積霧日的空間分布和時(shí)間分布。由于南岳氣象站地理位置特殊，代表性差，沒列在統(tǒng)計(jì)數(shù)列中。

通過疊加高速公路網(wǎng)和累積霧日大值區(qū)，可以得到大霧易發(fā)路段。

2 湖南大霧的特征分析

湖南是多霧省份，一年中每月都可出現(xiàn)，以輻射霧居多，平流霧和冷鋒霧等占的比率很少。根據(jù)2000年～2012年氣象資料統(tǒng)計(jì)(表2)，全省呈現(xiàn)的是西部多于東部，北部多于南部;各地平均霧日為19.8 d，平均最多為79.5 d，平均最少為1.5 d，與2000年前(建國后～2000年)比較，全省平均霧日為30 d，減少了10.2 d，最多是1951年出現(xiàn)了53 d，比2002年多了26 d，最少是1988年21 d，比2012年多了9.2 d。說明在全球變暖的氣候背景下，霧的發(fā)生有所減少。另外，隨著霾霧混合作用形成的低能見度現(xiàn)象有所增多，環(huán)境條件的變化也會導(dǎo)致濃霧的生消出現(xiàn)一些新的特征。

表2 2000年前與2000年后數(shù)據(jù)比較

2.1 大霧空間分布

大霧形成是由多種天氣條件、地形因素等決定的。湖南地形為東西南三面環(huán)山，中北部低落丘陵和平原，呈馬蹄形。地形復(fù)雜，湘資沅澧水系發(fā)達(dá)，因此，大霧的時(shí)空分布有很大差異。由圖1可見，最大中心的湘西北逐漸向湘東南逐級遞減，西部多霧日區(qū)域中，除湘西北最多大霧區(qū)域外，湘西南還存在兩個(gè)小的次多中心，最大值是保靖，為1 033 d，最小值是江華，僅只有20 d，13年中大霧日數(shù)最多排名前10 的站點(diǎn)基本上出現(xiàn)在湘西半部，最少排名后10 名的站幾乎集中在湘東南，這一特征與地形地貌和地理位置緊密相關(guān)。

圖1 2000年～2012年累計(jì)霧日

2.2 大霧月變化

由圖2可知，大霧隨季節(jié)變化明顯，秋、冬季最多，春季次之，夏季最少。一年中又以11月為之最，最少霧日仍是7月，11月～次年1月為大霧的高發(fā)時(shí)段。

2.3 大霧的日變化

一日內(nèi)任何時(shí)候都可能有大霧生成(見圖3)，但生成時(shí)間主要集中在上午10 時(shí)以前，10 時(shí)以前生成的占大霧總數(shù)的94%，其中集中在3～8 時(shí)段的占大霧總數(shù)的74%，集中在5～7 時(shí)的占大霧總數(shù)的42%。處于湖區(qū)的常德，大霧開始的時(shí)間較晚;處于湘西山區(qū)的懷化和靖州，大霧開始的時(shí)間較早。冬季大霧開始的時(shí)間較晚，初夏和初秋大霧開始的時(shí)間較早。

圖2 2000年～2012年全省各月累積霧日分布

大霧可以在一日內(nèi)的任何一個(gè)時(shí)段結(jié)束(見圖4)，但主要集中在5～13 時(shí)，這段時(shí)間內(nèi)結(jié)束的占大霧總數(shù)的93%，其中集中在7～11 時(shí)的占大霧總數(shù)的75%，集中在8～10 時(shí)的占大霧總數(shù)的47%。1、2月和 11、12月大霧結(jié)束的較晚，5～8月大霧結(jié)束的較早。不同地區(qū)的大霧在結(jié)束時(shí)間上差異不大。

圖3 大霧生成于各時(shí)段的百分率

圖4 大霧結(jié)束于各時(shí)段的百分率

3 高速公路大霧易發(fā)路段

通過疊加高速公路網(wǎng)和累積霧日大值區(qū)，可以得到大霧易發(fā)路段。由圖5可知，累積霧日為20 d以上的有:京港澳高速臨長段、耒宜段，滬昆高速潭邵段、懷新段，長張高速常張段，杭瑞高速常吉段，整個(gè)包茂高速湖南段，大瀏高速，炎汝高速、平汝高速通平段，其中包茂高速的通道、會同、保靖段達(dá)到60 d 以上。在預(yù)報(bào)過程中，遇到典型的輻射霧天氣形勢時(shí)，要特別關(guān)注以上路段，及時(shí)發(fā)布有針對性的預(yù)報(bào)。另外，在該路段沿線加密布設(shè)交通氣象站，將更有利于實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。由于高速公路沿線目前還沒有大范圍設(shè)立能見度觀測，因此，還無法獲取高速公路各路段具體霧日的數(shù)據(jù)，以上分析是基于湖南96 個(gè)氣象站的能見度觀測資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)算的結(jié)果，盡管不能準(zhǔn)確地反映出各條高速公路的各路段霧的具體分布情況，但也能近似地反映出湖南主要的高速公路霧日分布的基本情況。

圖5 高速公路大霧易發(fā)路段

另外，除了大范圍的大霧天氣，在高速公路穿過的江河、湖泊、大型水庫邊的路段以及小丘陵中的一些低洼路段常會出現(xiàn)團(tuán)霧。這種霧的前后路段都沒有霧或只有輕霧，但在某一路段卻濃積成大霧。突然駛?cè)雸F(tuán)霧會使司機(jī)措手不及，易造成追尾，對交通安全危害極大。因此，駕駛員在高速公路行車，遇到團(tuán)霧，必須減速慢行，根據(jù)具體情況作出判斷。由于對團(tuán)霧的預(yù)警目前只能依靠監(jiān)測，在丘陵山地、水網(wǎng)密集區(qū)加強(qiáng)交通氣象站的建設(shè)也是交通氣象服務(wù)的當(dāng)務(wù)之急。

4 大霧的預(yù)報(bào)預(yù)警

滿足了大尺度天氣形勢、大氣成分等情況下，氣溫變化直接影響大霧形成，通過對深秋和冬季中出現(xiàn)大霧40 個(gè)例資料分析，雨轉(zhuǎn)晴的當(dāng)日20 時(shí)氣溫值，持續(xù)到次日05 時(shí)氣溫降幅越大越有利，如果最低氣溫不降反升，是不利于大霧形成，這一結(jié)論已被許多專家所證實(shí);到了夜間后，尤其重要是，從地表至925 hPa 近地面層溫度隨高度逐漸升高，形成了逆溫層，有利于低層濕度聚集，它的厚度及強(qiáng)度直接關(guān)系霧的濃度，同樣相對濕度也是越大越有利，低于80%是不利于霧的形成，風(fēng)速大小是直接判定有無大霧指標(biāo)，由于各測站地理位置、森林、植被覆蓋面積及城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)等差別，也是影響霧形成因素。

4.1 大霧對應(yīng)天氣條件

東亞地面圖上，冷高壓中心強(qiáng)度一般在1 045 hPa 以下，多數(shù)情況冷高壓軸線呈西北—東南向，即西路冷空氣，或地面高壓從北路南下，我省處在變性均壓場中，對應(yīng)高層，我省處在西北氣流之中，這時(shí)東亞大槽建立或華東沿海是移動性低槽;副熱帶高壓已減弱東撤到洋面上;或東路冷空南下時(shí)，視情況而定。

4.2 預(yù)報(bào)指標(biāo)

1)省內(nèi)選取石門、芷江、懷化、長沙、馬坡嶺、郴州等6 個(gè)站點(diǎn)，用20 時(shí)地面氣壓計(jì)算，P(芷江或懷化)－P(長沙或馬坡嶺)≥0，P(郴)－P(石門)≥0;

2)各測站正點(diǎn)觀測2 min 平均風(fēng)速≤3 m/s;

3)各測站當(dāng)天20 時(shí)氣溫＞＞02 時(shí)氣溫﹥05 時(shí)氣溫;

4)各測站02 時(shí)氣溫=濕球溫度(或差值小于1 ℃);

5)各測站05 時(shí)后，0 cm 到氣溫存在逆溫層，同時(shí)檢測懷化、馬坡嶺、郴州等3 站探空資料，地面隨高度存在逆溫層(925 hPa 以下);

6)相對濕度(日平均值)＞76%。

當(dāng)滿足以上條件時(shí)，預(yù)報(bào)全省有大范圍大霧;當(dāng)條件部分滿足時(shí)，如條件“1)、5)”部分滿足時(shí)，則部分地區(qū)或局部地區(qū)預(yù)報(bào)有大霧，以上條件不完全滿足時(shí)，各站具體情況具體分析，結(jié)合測站所處地理位置及氣候特點(diǎn)訂正后做出預(yù)報(bào)。

根據(jù)表3可定量劃分能見度對高速公路的影響等級，當(dāng)高速公路沿線氣象站實(shí)況監(jiān)測到能見度小于500 m 時(shí)顯示為紅色(如圖6中的長沙、湘鄉(xiāng)、益陽站)，氣象部門發(fā)布大霧預(yù)警;低于200 m，交通管理部門要考慮是否實(shí)行臨時(shí)交通管制。

表3 能見度(L)對(高速)公路影響等級劃分

圖6 高速公路沿線氣象站分布

5 結(jié)語

1)湖南霧日分布由湘西北向湘東南逐漸減少。湖南各月都可形成霧，秋、冬季最多，春季次之，夏季最少;一年中又以11月為最多，7月最少。生成時(shí)間主要集中在上午10 時(shí)以前。

2)湖南高速公路大霧易發(fā)路段為:京港澳高速臨長段、耒宜段，滬昆高速潭邵段、懷新段，長張高速常張段，杭瑞高速常吉段，整個(gè)包茂高速湖南段，大瀏高速，炎汝高速、平汝高速通平段。

3)在大霧易發(fā)路段和團(tuán)霧易發(fā)地形處加強(qiáng)高速公路氣象站監(jiān)測布點(diǎn)，有利于大霧預(yù)報(bào)預(yù)警，提升交通氣象服務(wù)的水平。

4)大霧的預(yù)報(bào)要結(jié)合天氣形勢，具體分析各個(gè)參數(shù)指標(biāo);實(shí)況監(jiān)測到能見度低于500 m 時(shí)氣象部門發(fā)布大霧預(yù)警，能見度低于200 m 時(shí)交通管理部門要考慮是否實(shí)行交通管制。

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