G6京藏高速盆地（柴達木腹地北線）春季路面溫度與氣溫要素影響分析

達海鈺 李寶華 雷春苗 鄭玲 孫芙榮

（青海省氣象服務中心，青海 西寧 810001）

0 引言

高速公路以其高效、快捷等優點在我國交通運輸領域發揮著舉足輕重的作用。交通運輸作為國民經濟和社會發展的重要基礎，在切實保障人民基本生產生活、有力支撐社經濟發展方面意義重大，其發展水平標志著一個國家現代化的發展水平［1?2］。京藏高速即北京到拉薩高速公路，簡稱京藏高速（國家高速公路編號為G6），該高速公路是國家高速公路網的重要組成部分。柴達木盆地屬高原大陸性氣候，氣溫變化劇烈，絕對年溫差可達60℃以上，日溫差也常在30℃左右，夏季夜間可降至0℃以下［3］。

現代公路運輸體系所追求的快速、高效和安全，很大程度上受到氣象因素的影響和制約。研究表明，公路安全運行與氣象條件密切相關，隨著國民經濟的高速發展，災害性天氣如強降水、積雪、結冰、大風、高溫、低溫、沙塵暴、霧霾等，對公路安全運行的影響越來越嚴重，所造成的損失越來越大［4?10］。青海省的交通運輸主要依靠公路，其公路建設的快速發展促進了地方經濟的高速發展。調查顯示，近些年道路結冰是青海省主要氣象衍生災害之一，在影響交通安全的惡劣天氣中排在第一位［11］，但是相比較其他地區，對于青藏高原地區道路結冰的研究相對較少。溫度對高速公路路面產生的影響較大。高溫時，黑色瀝青凝土路面吸收熱量，當地表溫度高于空氣溫度時，路面將出現變軟或泛油現象，此時路面承重能力減弱，容易變形，這種情況下，行車的舒適度將受到嚴重影響，容易導致司機無意中變換車道，大大增加了交通事故的發生概率。當最低溫度低于5℃時，空氣中濕度偏高，容易出現白霜，且霜一般發生在夜間至凌晨，此時路面的摩擦系數接近于雪地，因此夜間及拂曉行車應格外注意安全。當最低溫度低于0℃后，在橋梁及涵洞路段，路面很容易結冰、結霜，導致車輛打滑失控進而發生交通事故，氣溫越低，瀝青路面摩擦系數越小，高速行車的危險性越大［12］。

1 研究資料和方法

本研究選取2018年5月1日—2020年5月31日京藏高速柴達木腹地公路北線沿線察汗諾收費站、烏蘭小埡口和德令哈東收費站3個交通自動氣象觀測站氣象資料，包括逐日最高（低）氣溫、逐日路面最高（低）溫度，其中最高（低）氣溫為距地面1.5 m處百葉箱中所觀測到的氣溫，路面最高（低）溫度為紅外線測溫儀監測的路面0 cm溫度，分析研究了京藏高速柴達木腹地北部部分路段最高（低）氣溫和路面最高（低）溫度變化特征，并用統計學線性趨勢相關方法，分別分析了上述3站路面最高（低）溫度與日最高（低）氣溫間的相關關系，并建立了一元線性回歸模型；在本研究中將3—5月劃分為春季，站點詳細信息見表1。

表1 交通氣象站基本信息

2 氣溫對路面溫度影響分析

2.1 路面最低溫度與氣溫相關關系

本研究利用2018年5月1日—2020年5月31日3站逐日最低氣溫和路面最低溫度資料，研究了3站春季逐日路面最低溫度與最低氣溫間的相關關系。圖1、圖2、圖3分別為3站路面最低溫度與最低氣溫相關關系圖，圖中關系式中y表示路面最低溫度，x表示觀測點最低氣溫。察汗諾收費站春季各月相關系數分別為0.90、0.84、0.73，烏蘭小埡口站各月相關系數分別為0.81、0.88、0.85，德令哈東收費站各月相關系數分別為0.91、0.93、0.87。3站四季路面最低溫度與氣溫的相關性方程見表2，各方程均通過0.01的顯著性檢驗。

表2 3站路面最低溫度與氣溫相關性方程

侯巴迪［13］曾指出：4月份，西北五省絕大多數地區（除個別高山站）的月平均氣溫都在0℃以上。由于4月是由冬季向夏季過渡的時期，太陽輻射變化大，冷暖氣團交鋒頻繁，天氣多變，時冷時暖。春季是降水相態轉變，且早晚溫差較大的季節，容易發生道路結冰。此外，雖然道路結冰更容易出現在夜間，但如果白天出現道路結冰，當日其他時次也會出現比較嚴重的道路結冰，對交通的影響將比僅在夜間出現影響更大。綜上所述，應更加注重春季路面低溫預報的改進。通過相關性統計分析發現，察汗諾收費站、烏蘭小埡口和德令哈東收費站3站路面最低溫度與最低氣溫間有顯著的相關性，平均相關性系數約為0.86，其中德令哈東收費站的相關性最為顯著，平均相關性系數約為0.90，因此均具有較好的推廣性和實用性，均可進行業務化使用。

2.2 路面最高溫度與氣溫相關關系

利用2018年5月1日—2020年5月31日3站逐日路面最高溫度和最高氣溫資料，統計春季逐日路面最高溫度與最高氣溫的相關關系。圖4、圖5、圖6分別是3個交通自動站路面最高溫度與最高氣溫相關關系圖，圖中關系式中y表示路面最高溫度，x表示觀測點最高氣溫。察汗諾收費站春季各月相關系數分別為0.63、0.93、0.45，烏蘭小埡口站各月相關系數分別為0.76、0.76、0.81，德令哈收費站各月相關系數分別為0.76、0.60、0.67。3個站點春季路面最高溫度與氣溫的相關性方程見表3，各方程均通過0.01的顯著性檢驗。

表3 3個站點春季路面最高溫度與氣溫相關性方程

單純的氣溫變化對交通的影響主要表現在高溫和低溫條件下，對車輛自身的發動機等部件運行狀態的影響以及對長時間在車內的司乘人員的身體狀況的影響。當氣溫達到35℃以上時，汽車水箱易開鍋，發動機過熱或難以發動；長時間行駛易造成爆胎并引發交通事故。另外，異常的氣溫對路面摩擦系數也有一定的影響。如果氣溫超過30℃，晴天時市內水泥和柏油路面的溫度可達到40℃以上,柏油路面變得軟、粘，摩擦系數增大，影響行車速度，增加耗油量［5］。而柴達木腹地處于沙漠戈壁地區，因此應更加注重路面高溫預報的改進。

3 結論

本研究通過分析京藏高速柴達木腹地公路沿線察汗諾收費站、烏蘭小埡口和德令哈東收費站交通自動氣象觀測站春季不同月份路面溫度變化及氣溫變化特征的基礎上，利用統計方法建立了其路面最高（低）溫度與日最高（低）氣溫之間的相關性方程，得到以下結論。

①通過相關性統計分析發現，察汗諾收費站、烏蘭小埡口和德令哈東收費站3站春季各月路面最低溫度與最低氣溫間有顯著的相關性，平均相關性系數約為0.86，其中德令哈東收費站路面最低溫度與最低氣溫間的相關性最為顯著，平均相關性系數約為0.90。

②采用統計方法建立的3站春季路面最低溫度和最低氣溫間的相關性方程具有較好的使用價值，均通過了0.01的顯著性檢驗，可在實際業務工作中推廣應用。

③通過相關性統計分析發現，察汗諾收費站、烏蘭小埡口和德令哈東收費站3站春季各月路面最高溫度與最高氣溫間均通過了0.01的顯著性檢驗，但顯著性較低，應更加注重路面高溫預報的改進。