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    陜西道路結(jié)冰時空變化特征及其風險預(yù)警模型

    2020-11-09 07:36:52張宏芳沈姣姣黨超琪
    干旱氣象 2020年5期
    關(guān)鍵詞:陜南降雪結(jié)冰

    張宏芳,盧 珊,沈姣姣,張 曦,黨超琪

    (陜西省氣象服務(wù)中心,陜西 西安 710014)

    引 言

    隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展,公路交通運輸能力和效率不斷提高,氣象條件對其影響也日益明顯。據(jù)交通管理部門統(tǒng)計,近30%的交通事故發(fā)生在惡劣天氣條件下[1]。在冷季,降雪、積雪、結(jié)冰、凍雨等天氣現(xiàn)象常造成車輛打滑、行走困難,對交通運輸和人民生命財產(chǎn)安全等造成嚴重危害,成為冷季影響公路正常運行的主要氣象災(zāi)害。調(diào)查顯示,道路結(jié)冰在影響交通安全的惡劣天氣中排名第一[2-3]。2011年1月2日,陜西省出現(xiàn)大范圍降雪結(jié)冰天氣,省內(nèi)10條省際運輸線路停運,部分線路延遲發(fā)車,其中西潼高速發(fā)生車禍20起,造成1死5傷(4人重傷);西寶高速發(fā)生交通事故55起,8車連環(huán)追尾。2018年1月,陜西省連續(xù)兩次遭遇嚴寒和大范圍強降雪天氣,道路交通陷入癱瘓,對市民生產(chǎn)、生活影響巨大。因此,準確認識道路結(jié)冰發(fā)生規(guī)律并科學有效預(yù)報是防災(zāi)減災(zāi)的關(guān)鍵問題。

    從20世紀60年代起,美國、英國、歐洲等國家陸續(xù)開展了路面溫度及道路結(jié)冰研究[4-7],早期,根據(jù)氣象學和傳熱學的基本原理,采用數(shù)值分析方法,開展基于熱傳導(dǎo)方程的路面溫度及路面狀況理論預(yù)報方法研究。20世紀80年代后,在較完善的路面天氣監(jiān)測系統(tǒng)基礎(chǔ)上,加拿大、芬蘭、法國等國家基于地表能量輻射平衡理論,逐步開展路面溫度和路面狀況的數(shù)值預(yù)報模式研究,并研制了路面狀態(tài)預(yù)報模型,為公眾及道路維護人員提供路面狀況預(yù)報預(yù)警。我國針對路面溫度及道路結(jié)冰的相關(guān)研究起步于2005年,主要歸納為兩類:一是基于實測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析路面溫度和道路結(jié)冰與氣溫、風速、相對濕度、降水量等氣象要素之間的定量關(guān)系,并構(gòu)建統(tǒng)計模型,通過路面溫度來間接預(yù)報路面結(jié)冰與否[8-13];二是采用支持向量機方法、C4.5決策樹算法等數(shù)據(jù)挖掘方法建模[14-15],數(shù)據(jù)挖掘法可以處理海量數(shù)據(jù),在模型屬性選擇合理情況下準確率相對較高。如史達偉等[15]基于C4.5決策樹算法構(gòu)建了連云港(嘉定)道路結(jié)冰預(yù)報模型,其預(yù)報準確率高達96.82%(94.87%)。研究認為,導(dǎo)致道路結(jié)冰的主要原因為降雪、凍雨、雨夾雪及降雨,但各地情況略有不同,如北京地區(qū)降雪引起的道路結(jié)冰占比較大,其次是凍雨和雨夾雪[8],南京地區(qū)主要為降雨結(jié)冰、降雪結(jié)冰和雨夾雪結(jié)冰[14],而貴州地區(qū)降雪結(jié)冰遠低于凍雨結(jié)冰[16]。這些研究對道路結(jié)冰預(yù)報方法做了一些有益的探索,具有較好的應(yīng)用價值,但結(jié)合行業(yè)數(shù)據(jù)和面向?qū)ο笮枨蟮墓方煌ㄓ绊戭A(yù)報及道路結(jié)冰災(zāi)害風險預(yù)警的研究較少,而開展公路交通災(zāi)害風險研究是中國氣象局對專業(yè)氣象服務(wù)發(fā)展提出的新方向[17],是未來交通氣象預(yù)報服務(wù)的一項重要內(nèi)容。

    陜西省作為我國旅游大省,是交通樞紐中心地帶,公路里程達17萬km,其中高速公路通車總里程突破5000 km。2015年2月10日公安部交通管理局公布了2014年全國交通事故多發(fā)、死亡人數(shù)集中的10個路段(平均每10 km發(fā)生事故78起、死亡30人),其中包括青銀高速陜西榆林境內(nèi)和京昆高速陜西安康境內(nèi)的2個路段。在目前陜西省道路結(jié)冰氣象觀測和交通實景監(jiān)測系統(tǒng)剛剛起步的前提下,探索道路結(jié)冰風險預(yù)警方法,填補陜西省道路結(jié)冰預(yù)報和公路交通風險預(yù)警業(yè)務(wù)空白,可為灑鹽、掃雪鏟冰等道路維護提供一定的科學決策依據(jù),從而減小交通流量的波動、降低事故的發(fā)生。因此,本文分析了冷季陜西省道路結(jié)冰的時空分布特征,嘗試構(gòu)建道路結(jié)冰風險預(yù)警模型,并在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中實現(xiàn)自動制作,這對保障惡劣天氣條件下的交通安全、提高交通氣象災(zāi)害的應(yīng)急處理能力有重要意義。

    1 資料和方法

    陜西省高速公路交通氣象監(jiān)測設(shè)施的建設(shè)剛剛起步,2019年該省在連霍高速(G30)建立了13套交通自動站,包括路面溫度、道路結(jié)冰、道路積水等路面狀態(tài)資料。由于交通自動站觀測時間較短,所以選取了1980—2017年陜西省94個氣象臺站天氣現(xiàn)象、降水量、地面最低溫度、日最低氣溫等逐日觀測數(shù)據(jù)。參照劉梅等[14]和保廣裕等[10]的方法,道路結(jié)冰定義為氣象監(jiān)測站當日有結(jié)冰天氣現(xiàn)象且出現(xiàn)了降水或積雪。其中,降雨結(jié)冰定義為當日有結(jié)冰天氣現(xiàn)象且出現(xiàn)了降雨;降雪結(jié)冰定義為當日有結(jié)冰天氣現(xiàn)象且出現(xiàn)了降雪或雨夾雪;積雪結(jié)冰則定義為當日有結(jié)冰天氣現(xiàn)象且出現(xiàn)了積雪。

    為了對比氣象站和交通站觀測數(shù)據(jù)的差異,統(tǒng)計了2019年10月至2020年3月連霍高速(G30)13個交通自動站監(jiān)測的道路結(jié)冰天數(shù)及平均路面溫度(表1),發(fā)現(xiàn)研究時段內(nèi),連霍高速13個交通站觀測的道路結(jié)冰天數(shù)為6~8 d,與鄰近氣象站判斷的道路結(jié)冰天數(shù)基本一致,其中眉縣(V0019)和臨潼(V0013)兩站相差最多為2 d,其原因是前一日有降水發(fā)生,當日交通站觀測到道路結(jié)冰,而臨近氣象站未做統(tǒng)計。所以,在后期建模過程中,考慮前3 h有降水出現(xiàn),且路面溫度Tr≤0℃時,有一定的結(jié)冰風險。按照氣象上規(guī)定的季節(jié),當年12月至次年2月為該年的冬季,約定1980年冬季是指1980/1981年冬季。

    表1 2019年10月至2020年3月陜西G30高速道路結(jié)冰天數(shù)及平均路面溫度Tab.1 The road icing days and average road surface temperature on G30 expressway of Shaanxi from October 2019 to March 2020

    高速公路日均車流量資料來自于陜西省公路局。高速公路路網(wǎng)密度是利用ArcGIS軟件計算得出。交通事故多發(fā)路段來自于陜西省高速公路收費管理中心。

    采用經(jīng)驗正交函數(shù)(EOF)探討陜西道路結(jié)冰的年際變化特征。根據(jù)公路交通氣象災(zāi)害風險理論,考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體等多影響因素建立道路結(jié)冰風險預(yù)警模型,模型中權(quán)重系數(shù)主要采用層次分析法進行確定。

    2 陜西道路結(jié)冰的時空變化特征

    當路面結(jié)冰時,車輛輪胎和路面的摩擦系數(shù)減小,抗滑性能很差,機動車輛容易出現(xiàn)打滑或空轉(zhuǎn),發(fā)生交通事故的概率大大增加[14]。陜西道路結(jié)冰主要有降雨結(jié)冰、雨夾雪或降雪結(jié)冰、積雪結(jié)冰3種,而不同狀態(tài)下結(jié)冰所造成的影響不同。從圖1看出,陜西道路降雨結(jié)冰主要呈現(xiàn)兩高兩低的空間分布形態(tài),高值中心分別位于延安西部的志丹、延安市區(qū)及秦嶺山區(qū)一帶,年平均降雨結(jié)冰日數(shù)在1 d以上,而陜南安康、商洛以及關(guān)中南部為降雨結(jié)冰低值區(qū),年平均降雨結(jié)冰日數(shù)小于0.5 d[圖1(a)];與降雨結(jié)冰分布不同,雨夾雪或降雪結(jié)冰的高值中心主要出現(xiàn)在關(guān)中西北部的咸陽以及秦嶺山區(qū),年平均日數(shù)在20 d以上,低值區(qū)主要在陜南的漢中、安康地區(qū),年平均日數(shù)為2~4 d[圖1(b)];積雪結(jié)冰的空間分布主要表現(xiàn)為從南到北明顯增加的特征,陜南年平均積雪結(jié)冰天數(shù)0~2 d,陜北北部在12 d以上[圖1(c)],這與陜西冷季積雪日數(shù)有很大關(guān)系,陜北冷空氣活動頻繁,且氣溫低,積雪很難融化,而陜南氣溫相對較高,積雪深度較淺,很難維持。

    另外,從3種狀態(tài)結(jié)冰占總結(jié)冰日數(shù)的百分率來看,雨夾雪或降雪引起的道路結(jié)冰日數(shù)占比最大,且空間差異明顯,陜南主要以雨夾雪或降雪結(jié)冰為主,占總結(jié)冰天數(shù)的65%~80%,降雨結(jié)冰、積雪結(jié)冰各約占5%~15%,其中漢中盆地是全省降雨結(jié)冰及雨夾雪或降雪結(jié)冰日數(shù)占比最高的地區(qū),而積雪結(jié)冰日數(shù)占比最低為3%;關(guān)中地區(qū)以雨夾雪或降雪結(jié)冰為主,占比50%~60%,其次是積雪結(jié)冰,約占20%~35%,而降雨結(jié)冰日數(shù)僅占不到4%;陜北則以積雪結(jié)冰和雨夾雪或降雪結(jié)冰為主,降雨結(jié)冰很少出現(xiàn)。

    圖1 1980—2017年陜西道路平均降雨結(jié)冰(a)、雨夾雪或降雪結(jié)冰(b)、積雪結(jié)冰(c)日數(shù)(陰影,單位:d)及占總結(jié)冰日數(shù)百分比(等值線,單位:%)的空間分布和道路結(jié)冰日數(shù)的年際變化(d)Fig.1 Spatial distribution of average rainfall icing(a),sleet or snowfall icing(b),snow icing(c)days(shadows,Unit:d)and their percentages to total road icing days(isolines,Unit:%)and annual variation of road icing days(d)in Shaanxi during 1980-2017

    從道路結(jié)冰天數(shù)的年際變化[圖1(d)]來看,近38 a來陜西年平均道路結(jié)冰天數(shù)總體呈逐漸減少特征,20世紀80年代結(jié)冰日數(shù)較多,平均25~35 d,其中1989年結(jié)冰天數(shù)最高為52 d,而1990年之后道路結(jié)冰天數(shù)逐漸減少,2012年以后平均結(jié)冰天數(shù)僅為10~20 d。

    為進一步探討陜西道路結(jié)冰的空間分布形態(tài)及時間序列變化特征,對1980—2017年道路結(jié)冰日數(shù)進行EOF分析,得到空間主模態(tài)及對應(yīng)的時間序列變化(圖2)。為了能夠反映實際變化量級,EOF的空間模態(tài)未直接采用特征向量場,而是通過標準化時間序列進行回歸來表示??梢钥闯?,前兩個主模態(tài)的解釋方差分別為 68.9%和 15.4%,累積貢獻率為84.3%,具有代表性。按照NORTH等[18]的判別標準,前兩個模態(tài)之間彼此獨立,且可以同其他模態(tài)區(qū)分開。

    從圖2可見,陜西道路結(jié)冰日數(shù)的第一空間模態(tài)EOF1主要表現(xiàn)為全區(qū)一致的正異常,正異常中心有2個,分別位于關(guān)中西北部和陜北西部宜君、長武、甘泉一帶,以及陜北北部神木一帶[圖2(a)],整體上與氣候態(tài)非常相似。第一模態(tài)對應(yīng)的時間序列變化曲線[圖2(c)]顯示,1980—1994年、2000—2008年為正異常,表明這兩個時段陜西道路結(jié)冰日數(shù)偏多,而1995—1999年、2009年至今處于負位相,為道路結(jié)冰偏少時期。這與陜西平均氣溫的年代際變化呈負相關(guān),說明氣溫是道路結(jié)冰年代際變化的重要影響因子。道路結(jié)冰日數(shù)的第二空間模態(tài)EOF2主要表現(xiàn)為陜南、關(guān)中西部(負異常)與關(guān)中東部、陜北(正異常)的反位相振蕩[圖2(b)];相應(yīng)的時間序列也具有明顯的年代際變化特征,2000年之前整體處于負異常,陜南、關(guān)中西部道路結(jié)冰日數(shù)偏多,陜北、關(guān)中東部偏少,而2001年以后處于正異常。

    圖2 1980—2017年陜西道路結(jié)冰日數(shù)EOF第一模態(tài)(a,c)和第二模態(tài)(b,d)的空間分布型(a,b)及標準化時間系數(shù)序列(c,d)Fig.2 Spatial patterns(a,b)and normalized time coefficient series(c,d)of the first(a,c)and the second(b,d)modes from EOF of road icing days in Shaanxi from 1980 to 2017

    陜西南北狹長,北有黃土高原、南有秦嶺山脈,跨躍幾個氣候帶,地形復(fù)雜,天氣多變。因此,將其分為陜北、關(guān)中、陜南3個地區(qū)來統(tǒng)計冷季初冰日和終冰日。結(jié)冰日期是指每年出現(xiàn)降水天氣且有結(jié)冰現(xiàn)象的開始、結(jié)束日期。由圖3可以發(fā)現(xiàn),陜北道路結(jié)冰開始最早、結(jié)束最晚,關(guān)中次之,而陜南初冰日晚、終冰日早。其中,陜北、關(guān)中結(jié)冰最早日期出現(xiàn)在9月30日(1988年),最晚初冰日出現(xiàn)在12月上旬,平均初冰日一般出現(xiàn)在10月中、下旬,占55%~63%;陜南初冰日最早出現(xiàn)在10月25日,且66%的年份初冰日出現(xiàn)在11月,最晚出現(xiàn)在12月26日。從年際變化趨勢來看,陜南初冰日有逐漸提前趨勢(P≤0.05),關(guān)中有逐漸推后趨勢(P≤0.05),而陜北變化趨勢不明顯。陜北、關(guān)中的終冰日主要出現(xiàn)在3月和4月,5月出現(xiàn)道路結(jié)冰的概率僅為5%~7%,而陜南道路結(jié)冰最早結(jié)束在2月16日,最晚結(jié)束在4月15日。從年際變化趨勢看,3個區(qū)域終冰日均有逐漸提早趨勢(P≤0.05)。可見,陜北、關(guān)中地區(qū)高速公路結(jié)冰時間明顯長于陜南,尤其陜北及秦嶺山區(qū)秋初和春末都有結(jié)冰的可能。

    從道路結(jié)冰開始和結(jié)束日期來看,陜西道路結(jié)冰主要出現(xiàn)在10月到次年4月,約占全年的99.9%。圖4為陜西各月道路結(jié)冰日數(shù)隨緯度的變化。就全區(qū)來看,陜西道路結(jié)冰表現(xiàn)為單峰型月分布,1月道路結(jié)冰日數(shù)最多,10月和4月道路結(jié)冰日數(shù)最少。整體來看,各月道路結(jié)冰日數(shù)都隨緯度增大而增加,36°N以南的關(guān)中、陜南地區(qū)冷季各月道路結(jié)冰日數(shù)為1~3 d,12月至次年2月道路結(jié)冰日數(shù)的占比較大;在32°N和34°N分別有一相對高值中心,12月至次年2月各月結(jié)冰日數(shù)都在3 d以上,這兩個緯度正是秦嶺山脈和大巴山山脈的位置。由此可見,道路結(jié)冰與地形關(guān)系密切,山區(qū)較平原氣溫低,道路更易結(jié)冰。另外,36°N以北的陜北地區(qū)在冷季各月都有出現(xiàn)道路結(jié)冰的可能,各月結(jié)冰日數(shù)基本在3.5 d以上。

    表2為10月到次年4月各月平均道路結(jié)冰日數(shù)及其占比??梢钥闯觯兾鞯缆方Y(jié)冰月際分布不均,11月到次年3月是道路結(jié)冰的主要時段,約占全年的96%,其中1月平均道路結(jié)冰天數(shù)為8 d,占全年的32%,其次是12月和2月,是道路結(jié)冰日常業(yè)務(wù)預(yù)報需要關(guān)注的重點時間,而10月和4月道路結(jié)冰出現(xiàn)日數(shù)最少,平均不足1 d,且主要集中在秦巴山區(qū)和陜北地區(qū)。

    圖3 1980—2017年陜西道路結(jié)冰開始日期(a)及終止日期(b)的年際變化Fig.3 The annual variation of beginning date(a)and ending date(b)of road icing in Shaanxi from 1980 to 2017

    圖4 陜西逐月道路結(jié)冰日數(shù)隨緯度的變化(單位:d)Fig.4 The monthly road icing days with the change of latitude in Shaanxi(Unit:d)

    表2 1980年10月至2017年4月陜西各月道路結(jié)冰日數(shù)及占比統(tǒng)計Tab.2 The statistics of monthly road icing days and its percentage in Shaanxi from October 1980 to April 2017

    3 陜西道路結(jié)冰風險預(yù)警模型

    3.1 道路結(jié)冰指數(shù)等級標準

    研究表明,太陽輻射、相對濕度、氣溫、路面溫度、降水、風速等因素對道路結(jié)冰都有一定影響,但降水和路面溫度是主要的基本條件[11]。因此,主要討論降雨結(jié)冰、雨夾雪或降雪結(jié)冰、積雪結(jié)冰3種狀態(tài)下道路結(jié)冰時的日最低氣溫、日最低地面溫度,以便在日常業(yè)務(wù)中建立道路結(jié)冰等級預(yù)報標準。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)(表略),陜西降雨結(jié)冰日最低氣溫基本都在3℃以下,雨夾雪或降雪結(jié)冰日最低氣溫基本都在2℃以下,而積雪結(jié)冰日最低氣溫基本都在0℃左右或以下,但3種狀態(tài)下日最低地面溫度都在0℃左右或以下。可見,日最低地面溫度在0℃左右或以下是道路結(jié)冰的必要條件。在實際道路結(jié)冰預(yù)報時,如果降水結(jié)束后,地面溫度持續(xù)較低,路面有積水或潮濕也可能出現(xiàn)結(jié)冰,防滑系數(shù)仍較低。因此,結(jié)合當前降水、前期降水、路面溫度、積雪深度可以判斷路段是否有結(jié)冰及其對交通的影響。根據(jù)陜西道路結(jié)冰地面溫度和Norrman路面打滑標準[19],將陜西道路結(jié)冰分為3級,分級標準見表3。

    表3 陜西道路結(jié)冰等級劃分標準Tab.3 The classification criteria of road icing grades in Shaanxi

    3.2 道路結(jié)冰風險預(yù)警模型

    依據(jù)道路結(jié)冰等級劃分標準,按照公路交通氣象災(zāi)害風險理論,考慮致災(zāi)因子、孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體等多因素影響基礎(chǔ)上,構(gòu)建客觀準確的公路交通風險預(yù)警模型[20]。其中,致災(zāi)因子主要考慮道路結(jié)冰時間及路面打滑等級;孕災(zāi)環(huán)境主要考慮路段是否處于道路結(jié)冰易發(fā)多發(fā)路段、公路路網(wǎng)密度、日均單向車流量;承災(zāi)體主要考慮交通事故起數(shù)。按照曲曉黎等[21]方法,道路結(jié)冰風險預(yù)警模型建立主要分為兩步:

    第一步,建立道路結(jié)冰災(zāi)害風險預(yù)警模型;

    式中:Rice為道路結(jié)冰風險預(yù)警指數(shù);Pr為道路結(jié)冰等級指標,賦值標準參照表3;T(h)為道路結(jié)冰持續(xù)時間指標,為預(yù)報時段內(nèi)道路結(jié)冰持續(xù)的小時數(shù);D[km·(100 km2)-1]為路網(wǎng)密度指標,為每100 km2內(nèi)高速公路的里程數(shù);N(萬輛)為某條公路單向車流量指標,包含上下站口和過路車輛;F為道路結(jié)冰風險區(qū)劃等級,共分為4級,可反映路段是否易發(fā)生道路結(jié)冰,主要考慮兩方面因素,即氣象監(jiān)測站平均結(jié)冰情況和2011—2013年風險普查的道路結(jié)冰多發(fā)路段;V代表是否為交通事故多發(fā)路段。以上分指標均進行標準化處理后參與計算。p、t、d、d1、n1、f1、v分別為各變量對應(yīng)的權(quán)重系數(shù),通過層次分析法確定。

    第二步,劃分道路結(jié)冰風險預(yù)警等級。

    通過道路結(jié)冰風險預(yù)警模型計算Rice序列,采用標準差分類法,以道路結(jié)冰風險預(yù)警指數(shù)的平均值和標準差S為依據(jù),將道路結(jié)冰風險預(yù)警指數(shù)分為4個等級:當時,分別對應(yīng)1級、2級、3級、4級。其中,1級表示對交通有輕微影響的道路結(jié)冰;2級表示對交通有較大影響的道路結(jié)冰;3級表示對交通有很大影響的道路結(jié)冰;4級表示對交通有嚴重影響的道路結(jié)冰。

    4 應(yīng) 用

    在日常業(yè)務(wù)中,道路結(jié)冰風險預(yù)警制作主要拆分為單獨的算法模型和產(chǎn)品任務(wù)制作兩部分。算法模型來自于道路結(jié)冰風險預(yù)警模型,通過計算可以獲得每個點的道路結(jié)冰風險等級。道路結(jié)冰標準參照表3,通過前期降水、積雪深度及預(yù)報時段的降水、路面溫度綜合判斷,其中前期降水和積雪深度來自觀測資料,而預(yù)報時段內(nèi)降水、路面溫度來源于陜西省智能網(wǎng)格預(yù)報產(chǎn)品(空間分辨率為3 km×3 km、時間分辨率為1 h)。路網(wǎng)密度、單向車流量、風險區(qū)劃等級、是否為交通事故多發(fā)路段等因子通過后臺參數(shù)配置預(yù)先設(shè)置。

    圖5(a)為產(chǎn)品任務(wù)制作流程圖,根據(jù)前期任務(wù)配置要求,利用模型中各變量實況及預(yù)報數(shù)據(jù),自動判斷是否符合制作條件。具體流程:首先,從數(shù)據(jù)庫中獲取算法模型所需數(shù)據(jù),進行預(yù)處理后輸入算法模型,得到所有格點的道路結(jié)冰風險等級;然后,將高速公路目標站點與格點之間做拓撲計算,得出全省高速公路各路段的風險等級,輸出主要路段逐3 h、3 km分辨率的道路結(jié)冰風險等級預(yù)警產(chǎn)品。為了檢驗道路結(jié)冰風險預(yù)警等級的預(yù)報效果,對2018年12月27—29日低溫雨雪天氣下持續(xù)道路結(jié)冰進行預(yù)報,結(jié)果顯示全省大部高速公路道路結(jié)冰等級為3~4級[圖5(b)],預(yù)報效果較好,在2018年冬季陜西省公路交通安全運行的氣象保障中發(fā)揮了重要作用。

    圖5 陜西道路結(jié)冰風險預(yù)警等級流程(a)及產(chǎn)品圖(b)Fig.5 Flow(a)and product chart(b)of road icing risk warning levels in Shaanxi

    5 結(jié) 論

    (1)陜南高速公路主要以雨夾雪或降雪結(jié)冰為主,占總結(jié)冰日數(shù)的65%~80%,而降雨結(jié)冰、積雪結(jié)冰各約占5%~15%;關(guān)中高速公路以雨夾雪或降雪結(jié)冰為主,占比50%~60%,其次是積雪結(jié)冰,約占20%~35%,降雨結(jié)冰僅占不到4%;陜北高速公路主要以雨夾雪或降雪結(jié)冰和積雪結(jié)冰為主,降雨結(jié)冰很少出現(xiàn)。

    (2)陜西省高速道路結(jié)冰日數(shù)的EOF1表現(xiàn)出全區(qū)一致的正異常分布形態(tài),在關(guān)中西北部及陜北西部宜君、長武、甘泉一帶和陜北北部神木一帶有兩個正異常中心,2009年以來道路結(jié)冰日數(shù)處于偏少時期;EOF2主要表現(xiàn)為陜南、關(guān)中西部負異常與關(guān)中東部、陜北正異常的反位相振蕩,2000年之前陜南、關(guān)中西部道路結(jié)冰日數(shù)偏多,陜北、關(guān)中東部偏少,而2001年以后正好相反。

    (3)陜北、關(guān)中初冰日一般出現(xiàn)在10月中、下旬,陜南初冰日較晚出現(xiàn)在11月,而3個區(qū)域終冰日均主要出現(xiàn)在3月和4月,11月到次年3月是陜西道路結(jié)冰的主要時段,約占96%,其中1月道路結(jié)冰日數(shù)最多(平均8 d),約占全年的32%,是日常業(yè)務(wù)預(yù)報中需要關(guān)注的重點時間。陜南初冰日有逐漸提前趨勢,關(guān)中初冰日有逐漸推后趨勢,全省終冰日均有逐漸提前趨勢。

    (4)按照公路交通氣象災(zāi)害風險理論,綜合考慮道路結(jié)冰持續(xù)時間、強度、風險區(qū)劃等級、公路路網(wǎng)密度、日均單向車流量、交通事故起數(shù)等多項因子,構(gòu)建了陜西高速道路結(jié)冰風險預(yù)警模型,并集成在業(yè)務(wù)系統(tǒng)中,預(yù)報效果良好。

    目前,陜西省正在加快建設(shè)交通監(jiān)測站,隨著高速公路道路監(jiān)測資料的出現(xiàn)和積累,更精細的道路結(jié)冰風險預(yù)警模型還有待進一步分析和改進。

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