舟山跨海大橋沿線氣象因子特征研究

吳 楊 孔照林

(1.浙江省氣象服務中心,浙江 杭州 310017;2.浙江省氣象臺,浙江 杭州 310017)

舟山跨海大橋沿線氣象因子特征研究

吳 楊1孔照林2

(1.浙江省氣象服務中心,浙江 杭州 310017;2.浙江省氣象臺,浙江 杭州 310017)

利用2009年12月—2013年4月舟山跨海大橋13個自動監測站的逐分鐘監測資料,分析大橋沿線氣象要素特征。結果表明:1)舟山跨海大橋各段氣象特征差異明顯,金塘大橋雨日最多,氣溫高;西堠門大橋雨日最少,但霧日最多;岑港大橋霧日較少,風速較小;桃夭門大橋風速較大;響礁門大橋年平均大風日數較多。2)從時間上來看,舟山跨海大橋上雨日最多的出現在6月,進入秋季后雨日明顯減少,10、11月為一年中雨日最少的月份,不足10 d。早晨8時是霧的高發和易發時段,上午10時起霧逐漸開始消散,12—17時出現霧的概率較小。3)大橋四季的主導風向各不相同,春季多盛行西北到北風,夏秋季節東風明顯增強,夏季偏東風最多,秋季東南風較多,到了冬季時,主要風向又轉向北風。

跨海大橋;氣象因子;氣候特征

0 引 言

舟山跨海大橋位于浙江省東部沿海,全長55.5 km,包括岑港大橋、響礁門大橋、桃夭門大橋、西堠門大橋、金塘大橋等5大型跨海大橋。跨海大橋主體工程均在海上,沿線氣候復雜多變,為大陸性氣候向海洋性氣候轉換的過渡性氣候,霧、大風、暴雨、高溫等災害性天氣發生頻次高,影響重。舟山跨海大橋按照高速公路的標準設計,與杭紹甬高速公路相連,作為浙江省交通基礎設施的重要組成部分,有效連接了浙江整個高速道路網絡,使出行者的出行更加方便快捷,但其同時也是路網的瓶頸所在,尤其是在不良天氣條件下,橋梁設施的特殊性更容易造成交通的擁堵或者中斷,影響整個路網的運營安全和運營效率。分析研究跨海大橋沿線氣象因子的特征,及時掌握了解公路沿線氣象信息對交通安全運輸管理,是做好大橋安全行車的基礎和根本。

隨著國內部分高速公路試點路段上氣象監測站的建立,目前氣象條件對交通的影響方面的分析已有很多[1-2],如張振維對沈大高速公路沿線氣象因子特征做了分析[3];田華用滬寧高速上梅村和仙人山兩個氣象觀測站資料,采用逐步回歸的方法建立最低和最高路面溫度模型[4];孟燕軍對北京地區高速公路能見度逐年、逐月氣候特征進行分析并劃分等級[5];但主要還是針對一般高速公路沿線的氣象因子特征或者預報方法的研究,對于跨海大橋這種特殊的高速公路的研究還未見報道。

1 資料來源

圖1 舟山跨海大橋氣象監測站位置示意圖

為研究舟山跨海大橋獨特的氣候特征,在大橋建設初期,浙江省氣象部門在大橋沿線共設置了13個道路氣象監測站(圖1),其中岑港大橋、響礁門大橋、桃夭門大橋、西堠門大橋上各1個,金塘大橋上5個,其余4個測站位于途徑的金塘島、冊子島以及大橋兩端的陸地上,可以監測大橋氣溫、降水、路面溫度、能見度、風、路面狀況等13個要素。本文選取2009年12月—2013年4月舟山跨海大橋13個自動監測站的逐分鐘監測資料進行大橋沿線氣象要素特征的分析,由于各站原始資料都存在缺失的情況,為保證統計的客觀性,本文部分數據采取百分比的方式。

2 結果和分析

2.1 降 水

高速公路上車輛行駛速度很快,當出現降水時,路面會出現水膜,導致摩擦系數降低,容易使車輛側滑和控制失靈,剎車失阻(打滑)且能見度降低,司機視線模糊,導致車禍。舟山跨海大橋由于臨海,降雨較多,雖然總長只有55 km,但降水分布仍不均勻,其中金塘大橋雨日較多,一年中有54.6%的日數會出現降雨,金塘島和西堠門大橋的雨日較少,一年僅43.3%～46.6%的日數出現降水(圖2)。雨日最多的出現在6月,接近20 d,進入秋季后雨日明顯減少,10、11月為一年中雨日最少的月份不足10 d。

圖2 舟山跨海大橋年平均雨日

2.2 霧

霧天能見度低,駕駛員的視線障礙較大,極易發生惡性交通事故。大霧天氣常導致舟山跨海大橋關閉或車輛限速行駛,延誤行車時間,造成巨大經濟損失。舟山跨海大橋由于其獨特的地理環境,水汽充足,導致橋面霧天頻發,其中由于地形引起的團霧天氣較多(圖3)。從各站的年平均霧日來看,西堠門大橋上出現霧的天數最多,一年中有約14.4%的日數曾出現能見度小于1 km的霧,其次是金塘大橋,平均霧日達到了一年中的10.8% d,且金塘大橋西段起霧的日數多于東段;岑港大橋霧日較少,僅有3.8% d;從陸上的4個監測站的資料來看,霧日一般低于海上,但在舟山跨海大橋的東端,即鴨蛋山附近,霧日相對較多。

濃霧日的分布和霧日差不多,西喉門大橋出現濃霧的日數遠遠高于其它路段,年平均達到了5%天,金塘大橋濃霧日也較多(表1),濃霧日最少仍然是在岑港大橋。

圖3 舟山跨海大橋年平均霧日和濃霧日

表1 金塘大橋各測站年平均霧日

舟山跨海大橋霧的逐日變化也很明顯(圖4)。從一天中的時段來看,霧在一天的任何時段都可以出現或消失,但易發時段一般是在夜間,21時起有霧的頻率明顯增加,一直到早晨8時都是霧的高發和易發時段,上午10時起霧逐漸開始消散,12—17時出現霧的概率較小,總體來看,22—10時段起霧的總量是11—21時起霧總量的3倍。

圖4 舟山跨海大橋各時次霧出現頻率

2.3 大 風

舟山大橋春季平均風速1.6～4.5 m/s,是全年平均風速最大季節; 夏季平均風速1.3～3.8 m/ s, 是平均風速最小季節。秋季平均風速1.4～3.9 m/s,冬季平均風速1.3～5.1 m/ s。冬春兩季風速明顯大于夏秋兩季。縱觀舟山連島大橋,其中金塘大橋、桃夭門大橋、響礁門大橋平均風速較大,西堠門大橋、岑港大橋風速較小(圖5)。

圖5 舟山跨海大橋平均風速

舟山跨海大橋各段的大風日數和極端風速呈現一致的變化趨勢(圖6),無論是大風日還是極端風速,舟山跨海大橋兩端的相對較小,大風日數不超過1%,最大風速低于28 m/s,但從金塘大橋的東段一直到響礁門大橋風力和大風日明顯增大,都出現過30 m/s以上的最大風速,但桃夭門大橋風速較小,最大風速僅27.8 m/s,大風日數卻較多,占全年的7.2%。

圖6 舟山跨海大橋大風日數和極端風速

分析四季的主導風向,由風頻玫瑰圖(圖7)可見,舟山跨海大橋四季的主導風向各不相同,春季多盛行西北到北風,夏秋季節東風明顯增強,夏季偏東風最多,秋季東南風較多,到了冬季時,主要風向又轉向北風。

圖7 舟山跨海大橋各季主導風向

2.4 氣 溫

氣溫對高速公路的影響也比較大,高溫是引起交通事故的重要因素之一,研究表明當日最高氣溫高于35 ℃時,汽車自身的故障率將大大提高,高溫誘發的疲勞駕駛、車輛爆胎、自燃現象導致的交通事故增多,造成人員傷亡和財產損失。冬天氣溫過低時,汽車燃油發粘,不易霧化,在汽缸內難以點燃,汽車水箱也易凍壞,若同時伴有降水或降雪,還易形成道路結冰現象,使得路面摩擦力大大下降,車輛行駛的安全性能明顯降低。

舟山跨海大橋沿線年平均氣溫14.6～17.7 ℃(圖8),其中金塘大橋氣溫相對較高,氣溫最高的路段出現在金塘大橋近金塘島段,年平均氣溫達到了18.15 ℃,夏季平均氣溫達28.3 ℃;連接舟山本島的岑港大橋氣溫較低,年平均氣溫16.5 ℃,其中夏季平均氣溫26.2 ℃。并且,由四季氣溫來看,建在島上的監測站平均氣溫均略高于跨海大橋上的氣象監測站。

圖8 舟山跨海大橋年平均氣溫

3 結 語

1)舟山跨海大橋各段氣候特征差異明顯,一般情況下,島上的監測站比大橋監測站氣溫偏高,平均風速和極端風速都較小,出現霧的概率較少。5座大橋相比,金塘大橋雨日最多,氣溫高;西堠門大橋雨日最少,但霧日最多;岑港大橋霧日較少,風速較小,桃夭門大橋風速較大;響礁門大橋大風日數較多。

2)舟山跨海大橋上雨日最多的出現在6月,接近20 d,進入秋季后雨日明顯減少,10月、11月為一年中雨日最少的月份不足10 d。早晨8時是霧的高發和易發時段,上午10時起霧逐漸開始消散,12—17時出現霧的概率較小,總體來看,22—10時段起霧的總量是11—21時起霧總量的3倍。

3)大橋四季的主導風向各不相同,春季多盛行西北到北風,夏秋季節東風明顯增強,夏季偏東風最多,秋季東南風較多,到了冬季時,主要風向又轉向北風。

[1] 王一姝,徐建中.中國科技信息氣象條件對上海公路交通影響的分析及對策研究[J].中國科技信息,2009(8):277-279.

[2] 王曉輝,劉東,陳謙,等.城市道路交通安全預警指標體系研究[J].公路與汽運,2010(2):48-51.

[3] 張振維,李巍.沈大高速公路沿線氣象因子特征研究[J].環境保護科學,2000(26):45-46.

[4] 田華,吳昊,趙琳娜,等.2009.滬寧高速公路路面溫度變化特征及統計模型[J].應用氣象學報，20(6):737-744.

[5] 孟燕軍,趙習方,王淑英.北京地區高速公路能見度氣候特征[J].氣象科技,2001(4):27-32.

2014-10-29