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)。

2008-2015年北京高速公路道面结冰特征分析

道面结冰是北京地区高速公路交通安全的主要危害因素。利用北京地区2008-2015年28个ROSA交通气象站的结冰数据分析了北京地区高速公路道面结冰的基本特征。结果表明:(1)北京市高速公路道面结冰空间差异显著,不同高速公路结冰特征显著不同,同一高速公路不同路段结冰特征也明显不同,这与高速公路各路段局地气候存在差异有关。(2)道面结冰主要发生在北部和东部高速公路所在路段,以小汤山西桥站、顾家庄桥站、六道口桥站和丁各庄桥站道面结冰灾害最为严重。冬季道面结冰月变化显著,11月和3月,结冰次数较少,结冰持续时间短;12月、1月和2月结冰次数多,结冰持续时间长。(3)持续时间越长的结冰过程结冰次数越少。不同持续时间的结冰过程在各时段的结冰次数和累积结冰时长均存在明显差异,两者在各时刻的演变特征基本相同,峰值均出现在22:00,且在00:00之后呈明显减少趋势。(4)大部分站点慢车道比快车道更容易结冰,少部分站点快、慢车道结冰率近似,有的站点甚至快车道结冰率远高于慢车道。快、慢车道水或覆盖物厚度与交通站点所处位置的局地气象条件密切相关。(5)气温、道面温度和大地温度与水或覆盖物的厚度变化呈反相位,即温度越低,水或覆盖物的厚度越大。这可为北京地区道面结冰预报预警方法的开展提供着眼点和依据。

相似离度在北京市道面结冰预报中的初步应用

结冰是影响交通运输安全的不利气象条件中最恶劣的条件之一。尝试将相似性原理中的相似离度方法应用于北京市道面结冰的预报中。选取北京市主要路段的15个ROSA道面气象站时间分辨率为5分钟一次的高时空分辨率观测资料,从2004—2008年的历史资料中挑选出道面结冰的样本,选用气温、路面温度和相对湿度3个因子,采用相似离度方法,通过计算2009年11月至2010年3月(以下简称2009年冬季)各路段监测点上每间隔5分钟的各气象要素与本站历史上出现结冰的样本之间的相似离度,遴选出相似离度最小即最相似的状况,制定出相似离度临界阈值,进而对2009年冬季道面结冰状况(即有无结冰)进行预报,并利用15个ROSA道面气象站2009年冬季出现的实际道面状况对预报效果进行了检验。结果表明,对于15个ROSA道面气象站,总体而言,预报正确率为67.6%。有9个站的预报正确率在61%以上,只有3个站的预报正确率在50%以下。由此可见,相似离度方法在北京市道面结冰的预报初步试验当中取得了比较满意的结果,可推荐在北京市道路交通气象服务系统中进行业务试用。