2008年1月我国大范围低温雨雪冰冻灾害分析:Ⅱ.成因分析

2008年1月10日至2月初,我国发生了大范围低温雨雪冰冻灾害,其主要特征为灾害范围广、灾害强度大、连续低温时间长、雨雪持续时间长、冰冻日数多和灾害损失严重。为今后更好地开展此类事件的短期气候预测业务,作者从气候角度分析了这次灾害的可能成因。分析表明,2007年8月发生至今的拉尼娜事件发展非常迅速,其所造成的大气环流异常是导致我国大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因。在1月,乌拉尔山地区位势高度场异常偏高、中亚至蒙古国西部直到俄罗斯远东地区位势高度场偏低的环流异常持续时间很长,非常有利于冷空气不断分裂南下;西太平洋副热带高压异常偏北,有利于大量暖湿空气向我国输送,并决定了低温暴雪冻雨灾害发生的区域;青藏高原南缘的南支槽异常稳定活跃,有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送,为我国长江中下游及其南部地区的强降雪天气提供了更加充足的水汽来源。分析还表明,1月中旬以来,湖南、贵州等地逆温层不断加强并长时间维持是上述地区大范围冻雨持续出现的主要原因。

南方雨雪冰冻灾害受损森林生态系统生态服务功能价值评估

根据雨雪冰冻灾害森林资源受灾面积、受灾程度以及我国相关领域的研究工作,采用森林生态系统服务功能评估规范,对此次雨雪冰冻灾害受损森林生态系统保育土壤、涵养水源、森林固碳和生物多样性进行初步评估。结果表明:此次雨雪冰冻灾害造成生态系统服务功能损失的价值为7117亿元,各项服务功能价值量损失排序为水源涵养>森林碳储量>生物多样性>森林年固碳能力>保育土壤;从各省份雨雪冰冻灾害森林生态系统服务功能损失价值来看,江西与湖南最大,分别为1499.8亿元和1463.75亿元,江苏、陕西和青海最小,分别为58.96亿元、53.42亿元与1.06亿元;从各省份雨雪冰冻灾害不同树种生态服务功能受损情况来看,马尾松、杉木最为严重,马尾松林生态服务功能损失价值为1570.16亿元,不同树种生态服务功能损失价值排序为马尾松>杉木>阔叶树>竹林>其他树种>经济林树种>湿地松>桉树。

雨雪冰冻灾害对滇东南5种人工林的影响

2008年初,在波及我国南方大部分地区的雨雪冰冻灾害中,云南省文山州作为一个亚热带地区,森林资源受到严重破坏。在对受灾情况进行调查的基础上,依据损失程度、受损类型以及受灾前后郁闭度、单位面积蓄积量、胸高断面积的变化情况,分析雨雪冰冻灾害对当地5种人工林的影响。结果表明:外来树种的大面积造林,未能做到适地适树,是调查区人工林大范围受灾的主要原因之一。区别不同经营主体和经营目标,提出人工林营造中科学合理地选择造林树种的建议,为今后的人工林营造技术及管理提供借鉴。

雨雪冰冻灾害对广东杨东山十二度水保护区常绿与落叶混交林凋落物的影响

根据2008年初雨雪冰冻灾害对广东杨东山十二度水省级自然保护区不同海拔高度常绿与落叶阔叶混交林的受害样地调查资料,对森林的受害程度及凋落物现存量进行研究,结果表明:森林受害程度与海拔高度成正比,在海拔700～1000m范围内的植被严重受害,灾害产生的非正常凋落物量13.96～19.59t·hm-2,林地凋落物现存量在23.39～29.97t·hm-2,远高于年凋落量,产生严重次生灾害隐患,必须制定适宜的林地卫生清理、促进更新措施和恢复措施,以求尽快恢复森林资源及生态环境。

2008年初冰雪灾害对四川毛竹林的危害及其重建措施

在四川省毛竹资源集中产地宜宾市,调查2008年初冰雪冻雨天气对毛竹造成的危害,分析毛竹受害程度和分级状况。结果表明:毛竹林平均受损率为14.6%,受损率10%～30%的中度受损面积占66.7%,毛竹林受损以倒伏破裂为主,占受损总株数的78.3%。毛竹受害原因主要是冰雪冻雨重力作用,立地海拔较高、坡度较大、土壤瘠薄,以及经营粗放的毛竹林损失严重。重建措施包括适地适树、严格执行营造林技术标准和规程、选用新品种和及时监测预防等。

冰雪灾害对粤北天然次生林的损害及产生的林冠残体量

采用样地调查和取样,研究了2008年初中国南方冰雪灾害对粤北天然次生林的损害特征及其产生的林冠残体量。结果表明,灾害对粤北天然林造成严重损害,林木受害特征主要是胸径较大的植株断枝、断梢和断干较多,胸径较小的容易压弯,坡度大的林分翻蔸受害率增加。灾后林地林冠残体总量为38.12~43.52 t hm-2,平均41.25 t hm-2;地表凋落叶11.79~12.87 t hm-2,平均12.47 t hm-2;灾害产生的枝、干木质残体量为24.27~30.65 thm-2,平均28.41 t hm-2。天然常绿阔叶林产生的林冠残体量较常绿与落叶混交林和杉木人工林大,造成林地林冠残体量骤增,一方面使林地存在严重安全隐患（如发生火灾和病虫害的风险增加）,另一方面大量的林冠残体归还林地、改变了森林生态系统的结构与功能。

雨雪冰冻灾害对云南三江口自然保护区森林资源的影响调查研究

云南三江口自然保护区是2008年雨雪冰冻灾害的重灾区之一,严重的灾害对保护区的森林资源造成了巨大破坏。该文对保护区的主要林种资源的受灾情况进行了调查评估和初步分析,为加强自然保护区森林资源抗灾能力提供参考和借鉴。

雨雪冰冻灾害造成自然保护区生态服务功能损失的经济评估——以南岭自然保护区乳阳林业局为例

根据灾害经济学和森林生态经济学原理,特别是自然灾害经济损失的分析方法,结合自然保护区森林生态系统的基本规律和市场经济的价值法则,建立冰冻灾害造成森林生态功能价值损失经济评估的指标体系,并确定各项指标的计量方法,以南岭自然保护区乳阳林业局受灾森林为对象,对冰冻灾害造成森林生态功能价值的经济损失进行实证评估。结果表明:雨雪冰冻灾害造成南岭自然保护区乳阳片森林生态系统服务价值损失的不完全评估计量为,年损失涵养水源价值5 077.94万元、保育土壤价值4 750.44万元、固碳释氧价值20 491.24万元、净化空气价值2 560.02万元、旅游收入5400万元,共造成森林生态系统服务方面的间接经济损失超过3.86亿元。

冰压危害毛竹林的调查研究

冰压危害对毛竹(Phyllostachys pubescens)生产是十分严重的,根据32年气象资料,结合危害期的实况,进行综合分析,笔者认为,影响危害程度的主要因子是竹林群体结构不合理。所以,坚持科学管理,调正竹林合理结构,是防止冰压危害的主要技术措施。

输电线路雨雪冰冻灾害研究

主要从气象角度分析了四川二滩送出的4回输电线路受冰冻灾害的成因和突出特点,从现场实际研究典型线路各部件受损害的情况,并由此提出了改进的措施建议。

雨雪冰冻灾害对撑绿竹发笋及幼竹高生长影响

对雅安引种的撑绿竹在雨雪冰冻灾害后的发笋、退笋及幼竹高生长进行了连续观测,结果表明:退笋变化规律与发笋规律基本吻合,即发笋高峰也是退笋高峰(8月下旬),退笋率灾后明显大于灾前,发笋率灾前灾后变化差别不大,在笋期的前35 d冻前与冻后的高生长基本一致,35 d后冻后(即发笋盛期和末期)绝对高度与高生长速率明显大于冻前,冻后幼竹高生长的Logistic曲线模型为:H=651.915/1+e6.867-0.12t。

低过冷雨水含量天气过程冰雹形成机制及催化机理模拟

利用三维全弹性冰雹云模式,对2008年5月24日山东境内一次受高空冷涡影响的大范围冰雹天气过程进行模拟,分析了冰雹的形成机制和催化防雹机理。结果表明:该过程过冷雨水中心位于最大上升气流中心下方,不存在过冷雨累积区,过冷雨水含量最大值仅为4.9 g m^(-3),但雹云中过冷雨水含量仍然丰富,对雹胚的形成及增长起着重要作用。雹胚以冻滴为主,冻滴胚来源于冰雪晶与过冷雨水碰撞冻结以及雨滴核化过程。冻滴形成后主要以碰并过冷雨水、云水增长。冻滴胚自动转化过程是冰雹数量、质量的主要来源;冰雹形成后,前期主要靠碰并冻滴、霰和过冷雨水增长,后期主要靠碰并过冷云水增长。催化试验表明,播撒57.5 g催化剂足以通过"竞争"减雹50%以上,增加Ag I剂量,防雹的同时能够兼顾增雨。催化剂用量为230 g时,催化后液态降水有所增加,固态降水量及占总降水量的比例减少显著,特别是冰雹。Ag I主要以凝华核的作用产生人工冰晶,冰晶凝华增长导致过冷云水、雨水含量降低。催化后雹胚特别是冻滴胚数量增多,对过冷云水、雨水的竞争增强;其平均尺度、质量的减小,降低了向冰雹的转化率。冰雹碰并过冷云水、雨水增长过程被减弱,导致冰雹总质量进一步减少,达到消雹目的。

2008年低温雨雪冰冻极端气象灾害预报服务技术交流会议评述

2008年3月28日,华中五省预报服务和科技管理人员针对2008年初在中国南方出现的低温、雨雪、冰冻极端气象灾害过程,就冰雪灾情分布、气候条件、机理研究、灾情评估等多方面的初步研究成果进行了交流,这对于制定今后极端气象灾害的服务预案有积极的作用,并为今后进一步提高此类灾害的预报技术和深入研究它的形成机理奠定基础。

2008年初我国南方低温雨雪冰冻灾害分析

文章主要阐述了我国南方低温雨雪冰冻灾害的特点及其对人类生产生活造成的影响,重点分析了造成灾害的原因.研究表明,大气环流异常是造成此次灾害的直接原因,拉尼娜事件的增强也起到了推波助澜的作用.针对如何预防低温雨雪冰冻灾害等突发性自然灾害,本文提出了相应的防灾减灾的对策.

南方常绿果树雨雪冰冻灾害研究

总结了雨雪冰冻灾害对南方常绿果树(柑橘、荔枝、龙眼、芒果等)的危害,包括生理冻害、机械损伤和病虫害等。同时,分析了雨雪冰冻灾害中导致果树受损的各影响因素,归纳为外部因素(气象条件、地理因素、土壤性质)和内部因素(树种及品种、树龄、树体部位、树势)两大类。最后,提出雨雪冰冻灾害的预防措施及灾后补救措施。

2008年桂北架空线路覆冰的初步分析

根据2008年广西桂北电网遭受雨雪冰冻灾害的覆冰特点,对强冷空气入侵的天气变化过程、覆冰形成的条件、线路覆冰厚度的计算、本次覆冰的特点、重现期的评估以及实际冰厚与气象区划的比较等多方面进行分析,提出加强电网抗冰能力的建议。

庐山一次积冰天气过程冻雨滴谱及下落末速度物理特征个例研究

利用PARSIVEL激光雨滴谱仪和自动气象站观测资料及MICAPS数据,对2014年2月7~15日庐山地区积冰天气期间持续时间在5 h以上的2次冻雨过程[2月10日(个例1)和2月13日(个例2)]降水谱分布特征及下落末速度粒径分布进行研究。所观测到的两次个例均是以冻雨为主体的混合相态降水,下落末速度粒径分布偏离G-K曲线,与常规液态降水存在差异,低落速的冻雨滴随降水过程会逐渐向冰粒和干雪转化。结果表明:(1)个例1总降水粒子谱谱宽大于个例2,但峰值数密度比个例2小:个例1谱宽为10 mm,个例2谱宽为4.25mm,两者峰值粒径均为0.5 mm;个例1降水粒子谱宽为干雪>冻雨>冰粒,个例2降水粒子谱宽为冻雨>干雪>冰粒。(2)Gamma分布更适合描述混合相态降水粒子谱以及冻雨滴谱,个例1中总降水粒子谱Gamma分布为:N(D)=20D-3.61exp(-0.08D),冻雨Gamma分布:N(D)=76D-2.18exp(-1.11D);个例2中总降水粒子谱Gamma分布为:N(D)=30D-4.68exp(-0.75D),冻雨Gamma分布:N(D)=30D-4.67exp(-0.75D)。(3)混合相态降水因混有干雪或冰粒而使得下落末速度粒径谱分布表现出不同程度地向大粒径小落速方向或小粒径大落速方向延展的趋势,这为今后依据下落末速度粒径谱区分同时期降水类型提供了新的思路。

中国南方准静止锋对冬季大范围冻雨的影响

利用1979—2016年1月逐日0.125°×0.125°ERA-Interim再分析资料及冻雨观测资料,通过个例合成等方法,探讨了中国南方准静止锋和冬季大范围冻雨的关系。结果表明:(1)中国南方大范围冻雨受昆明和华南准静止锋共同影响呈东西带状分布;(2)青藏高原东侧逆温之强,范围之广以及水汽之充沛的主要原因,一是冷空气常堆积在横断山脉以东和南岭山脉以北等中国广大的南方地区,其形成机制主要为冷平流和绝热冷却,地势较高地带非绝热冷却也较明显;二是700和850 hPa暖平流形成的暖层也十分宽广;三是850 hPa源自中国南海和西太平洋的湿平流输送;(3)500 hPa东亚大槽、700 hPa南支槽、850 hPa反气旋和地面蒙古冷高压为青藏高原东侧对流层低层极地大陆性气团与热带海洋性气团和热带大陆性气团交绥创造了必要的环流条件;(4)东亚冷空气爆发从青藏高原东侧南下,迫使近地面暖湿气团抬升形成华南准静止锋。同时,受青藏高原东部地形的阻挡产生冷空气堆积。当冷空气堆积到一定厚度向西爬上低纬高原时,又与南支西风相遇形成昆明准静止锋。由昆明和华南准静止锋形成的复杂锋面结构,伴随宽广而强烈的逆温有利于中国南方大范围冻雨的产生。

考虑温度荷载的砌体结构分离式有限元分析

砌体结构是山区农居的主要结构类型。有限元分析已广泛应用于砌体结构的数值分析中。砌体结构的有限元分析模型通常可分为整体式和分离式两大类。考虑砌体结构的非线性本构关系,根据砌体结构各部分材料的本构关系模型和破坏准则建立分离式有限元模型,并考虑由雨雪荷载造成室内外温差引起的墙体温度荷载对砌体结构受力情况及承载能力的影响,应用有限元软件ANSYS分析砌体结构在冰冻雨雪荷载和温度荷载共同作用下的极限承载力。分析结果可用于后续相关研究。

磁致伸缩冻雨传感器系统研究与实验分析

为了提供更好的气象服务,实验搭建了磁致伸缩冻雨传感器的实验系统。通过该实验平台,分别进行了偏置电流与输出感应电压关系、探头材料温度特性、传感器灵敏度、传感器加热除冰模块的测试。实验结果与理论分析相一致,验证了冻雨传感器测量冻雨天气的可行性。