廖 波，唐延婧，宋 丹

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽 550002)

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貴州山區(qū)短時強降雨對能見度的影響

廖 波，唐延婧，宋 丹

(貴州省氣象服務(wù)中心，貴州 貴陽 550002)

利用貴州地區(qū)84站近5 a逐小時降水資料和安裝在貴州山區(qū)高速公路沿線9個自動氣象觀測站2013年4—10月監(jiān)測的1 min雨強與1 min能見度資料，分析貴州山區(qū)短時強降雨的時空分布特征、統(tǒng)計分析不同類型降雨與能見度的關(guān)系及雨強與能見度的閥值。結(jié)果表明：貴州山區(qū)由于復(fù)雜的地形及獨特氣候背景短時強降雨與能見度的關(guān)系與平原地區(qū)有很大差異，降雨對能見度的影響，最關(guān)鍵是1 min雨強，同時雨霧、低云等因子也有明顯影響；貴州山區(qū)降雨與能見度存在雨霧型、對流性降水型及對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型3種典型的關(guān)系。

短時強降雨；能見度；閥值

要素[2]。吉廷艷等通過對2005年9月—2006年12月發(fā)生在貴州高等級公路上比較典型的重特大交通事故分析后發(fā)現(xiàn)，66%的事故發(fā)生在降雨天氣[3]。

降雨對交通的影響主要表現(xiàn)在3個方面：一是出現(xiàn)降雨，路面濕滑，輪胎與地面的摩擦系數(shù)下降[4]，若路面出現(xiàn)積水，出現(xiàn)水膜滑溜現(xiàn)象，加大了車輛側(cè)滑的危險，尤其是貴州山區(qū)冬季多凍雨天氣，地勢較高路段容易結(jié)冰，輪胎與地面的摩擦系數(shù)劇烈下降，導(dǎo)致交通事故的發(fā)生；二是由于強降雨誘發(fā)的滑坡、泥石流、山洪等次生災(zāi)害造成路基受損，甚至道路被沖毀，導(dǎo)致嚴(yán)重的交通堵塞或交通事故；三是降雨導(dǎo)致能見度下降，影響駕駛員的視線和飛機的起降，一種情況是貴州地區(qū)秋冬季節(jié)多靜止鋒天氣，容易出現(xiàn)雨霧天氣，能見度較低，而且持續(xù)的時間較長，例如：開陽2008年10月30日白天維持雨霧天氣能見度小于50 m，達到強濃霧級別，另一種情況是出現(xiàn)短時強降雨，導(dǎo)致能見度的急速下降，是現(xiàn)代交通的災(zāi)變因子，是交通氣象亟須研究認(rèn)識的新課題[5]。近年來國內(nèi)有許多專家學(xué)者對短時強降雨和霧做了大量的研究，但是對短時強降雨引起的低能見度天氣研究較少，本文重點介紹貴州山區(qū)短時強降雨對能見度的影響。

2 資料選取和方法介紹

采用凱邁(洛陽)環(huán)測有限公司研發(fā)的CAMA-JT交通氣象觀測系統(tǒng)，該系統(tǒng)自動觀測能見度、相對濕度、氣溫等8要素，每分鐘自動采集數(shù)據(jù)上傳儲存到計算機，能見度的最大觀測值為10 km，大于最大觀測值時按10 km計數(shù)。目前貴州境內(nèi)102省道、滬昆高速、貴新高速、廈蓉高速安裝有9個CAMA-JT交通自動觀測站，2013年4月起投入業(yè)務(wù)應(yīng)用。

據(jù)《全國短時臨近預(yù)報業(yè)務(wù)規(guī)定》短時強降水定義為1 h降雨量≥20 mm的降水，據(jù)2013年4—10月的監(jiān)測資料，選出滿足短時強降水定義的41個樣本，統(tǒng)計分析短時能見度與強降雨、相對濕度的關(guān)系；同時選出1h降雨量≥5 mm的224個樣本，分析1h雨強與能見度的關(guān)系。

3 貴州地區(qū)短時強降雨的時空分布特征

了解短時強降雨的時空分布對做好短時強降雨引起的低能見度交通氣象服務(wù)具有重要意義。近5 a貴州84個測站，共出現(xiàn)1 811次短時強降雨，主要出現(xiàn)在夜間，20時—次日08時出現(xiàn)的短時強降雨占74%。從貴州地區(qū)近5 a短時強降雨的月分布情況可知(圖略)，冬季(12月、1月、2月)沒有出現(xiàn)短時強降水，3月全省僅1.6次/a，從4月開始短時強降雨頻率明顯增加，6月份最多90次/a，7月和5月次之，分別為80.4次/a和69.8次/a，9月份開始明顯減少，貴州主汛期(4—9月)出現(xiàn)的短時強降雨高達96%，其中6月出現(xiàn)的頻率高達25%。

從貴州地區(qū)近5 a短時強降雨的空間分布(圖1)可知，貴州地區(qū)存在3個短時強降雨中心，分別位于西南部、東南部和東北部，其中西南部出現(xiàn)的頻率最大，最大為紫云縣的11次/a。

圖1 貴州近5 a年平均短時強降雨頻次空間分布

4 降雨與能見度的統(tǒng)計特征

圖2 1 min雨強與能見度關(guān)系的散點分布

圖3 2013年10月5日15時30分—18時梅花山1 min能見度和1 min雨量

根據(jù)2013年4—10月貴州境內(nèi)交通站監(jiān)測到的降雨過程中每小時、每分鐘雨強與能見度關(guān)系的統(tǒng)計分析，由圖2可知，當(dāng)1 min雨強較小時，其不能很好地反應(yīng)雨強與能見度的關(guān)系，與平原地區(qū)的滬寧高速的監(jiān)測結(jié)果[3]存在較大差異，由于貴州山區(qū)地形及獨特的氣候背景，降雨與能見度關(guān)系的影響因子更為復(fù)雜，不僅取決于雨強，低云、雨霧等因子對能見度的影響也較大，例如，貴州西部山區(qū)的梅花山站2013年10月5日為陰有小雨的天氣，其周圍觀測站也沒有霧出現(xiàn)，從圖3可看出，梅花山15時30分—18時能見度的變化曲線忽高忽低，雖然雨強僅為0.1 mm/min，但最低能見度也會下降到500 m以下，這是因為低云從海拔較低的地區(qū)移到海拔較高的梅花山，當(dāng)?shù)驮埔频缴缴蠒r能見度突然下降，低云過后能見度就上升。

由表1可知，由于1 h雨強的分布不均、低云、雨霧等因子導(dǎo)致最低能見度的波動范圍較大，但降雨對能見度的影響最關(guān)鍵是1 min雨強。為了盡可能減小低云、雨霧對能見度的影響，更好了解貴州山區(qū)雨強與能見度的關(guān)系，選取41次短時強降雨過程中從降雨開始到雨強最大時段的1 min雨強與能見度的統(tǒng)計閥值(見表2)，其結(jié)果與滬寧高速的監(jiān)測結(jié)果一致，當(dāng)降雨強度R≥0.3 mm·min-1時，能見度V<1 000 m，R≥0.7 mm·min-1時，能見度V<500 m，R≥1.1 mm·min-1時，能見度V<300 m。

表1 1 h雨強和最低能見度

表2 1 min雨強和能見度區(qū)間值

5 貴州山區(qū)因降雨引起低能見度的3種典型類型

由于貴州山區(qū)復(fù)雜的地形地貌及獨特的氣候背景，降雨對能見度的影響不僅取決于雨強，低云、雨霧等因子對能見度的影響也較大；因此，圖2和表1得出的結(jié)論實用性不強。本文結(jié)合貴州的氣候特點及降雨類型對降雨與能見度的關(guān)系進行如下分類：①雨霧型：降雨強度不大，能見度較低，持續(xù)時間較長，由于空氣中雨滴較小，直徑接近霧滴，漂浮在空中或緩慢下降，對能見度的影響類似于霧；②對流性降水型：隨著降雨強度的增大，能見度陡然下降，降雨強度越大能見度越低，低能見度持續(xù)時間一般較短，且具有突發(fā)性，低能見度出現(xiàn)的時間與強降雨出現(xiàn)的時間一致；③對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型：兼有對流性降水型和雨霧型的特點，降雨初期能見度隨雨強的增大而降低，后期雖然降雨強度減弱，仍維持較長時間的低能見度天氣。

5.1 雨霧型

圖4 2013年9月2日15時30分—18時30分梅花山1 min能見度和1 min雨量

雨霧型的特點是降雨強度不大，相對濕度接近或達到飽和，低能見度維持時間較長，雨霧型多出現(xiàn)在貴州的冬季、秋季和春季，尤其貴州西部山區(qū)最為常見。由圖4可知，2013年9月2日15時37分梅花山開始出現(xiàn)能見度低于500 m的視程障礙天氣，隨后弱降水天氣維持，能見度也較低，是因為9月2日貴州地區(qū)受弱冷空氣影響，在貴州西部形成靜止鋒，鋒面附近弱降水導(dǎo)致能見度的下降，整過雨霧天氣過程中，相對濕度接近飽和溫度變化不大，一般情況下只有靜止鋒移動或減弱消失后低能見度天氣才結(jié)束。

5.2 對流性降水型

圖5 2013年6月9日00時30分—03時30分大山1 min能見度和1 min雨量

對流性降水型的特點是隨著降雨強度的增大，能見度陡然下降，降雨強度越大能見度越低，降雨結(jié)束后能見度開始回升，對流性降水型主要出現(xiàn)在夏季。從圖5可看出，大山2013年6月9日00時49分開始出現(xiàn)短時強降雨，溫度明顯下降，濕度開始升高，能見度陡然下降，能見度隨1 min雨強的大小而波動，降雨結(jié)束后，能見度有所回升，其中01時36分的1 min雨強達3.1 mm，能見度達到最低的87 m。

5.3 對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型

圖6 2013年4月29日16時30分—18時大山1 min能見度和1 min雨強

對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型兼有對流性降水型和雨霧型的特點，降雨初期能見度隨雨強的增大而降低，后期雖然轉(zhuǎn)為弱降水，但仍維持較長時間的低能見度天氣，對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型春季和秋季較為常見。由圖6可看出，大山2013年4月29日16時39分開始出現(xiàn)短時強降雨，溫度明顯下降，濕度開始升高，能見度陡然下降，能見度隨1 min雨強的大小而波動，17時后轉(zhuǎn)為弱降水，但依然維持低能見度天氣。

6 討論與結(jié)論

①貴州地區(qū)短時強降雨主要集中在4—9月，其中6月出現(xiàn)的頻率高達25%，貴州地區(qū)存在西南、東南、東北3個短時強降雨中心，其中西南中心出現(xiàn)的頻率最高。

②短時強降雨對能見度的影響，最關(guān)鍵是1 min雨強，1 min雨強越大，能見度越低，當(dāng)降雨強度R≥0.3 mm·min-1時，能見度V<1 000 m，R≥0.7 mm·min-1時，能見度V<500 m，R≥1.1 mm·min-1時，能見度V<300 m。

③由于貴州山區(qū)復(fù)雜的地形地貌及獨特的氣候背景，降雨對能見度的影響不僅取決于雨強，低云、雨霧等因子對能見度的影響也較大。

④貴州山區(qū)因降雨引起低能見度天氣存在雨霧型、對流性降水型及對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型3種典型類型；雨霧型的特點是降雨強度不大，相對濕度接近或達到飽和，低能見度維持時間較長，雨霧型多出現(xiàn)在貴州的冬季、秋季和春季，尤其貴州西部山區(qū)最為常見；對流性降水型的特點是隨著降雨強度的增大，能見度陡然下降，降雨強度越大能見度越低，降雨結(jié)束后能見度開始回升，對流性降水型主要出現(xiàn)在夏季；對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型兼有對流性降水型和雨霧型的特點，降雨初期能見度隨雨強的增大而降低，后期雖然轉(zhuǎn)為弱降水，但仍維持較長時間的低能見度天氣，對流性降水轉(zhuǎn)雨霧型春季和秋季較為常見。

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1 引言

2014-07-15

廖波(1982―)，男，工程師，主要從事中短期天氣預(yù)報服務(wù)及相關(guān)研究工作。

中國氣象局預(yù)報員專項項目(CMAYBY2013-061)；貴州省科技基金項目(黔科合J字[2013]2148號)；貴州省氣象局青年基金項目(黔氣科合QN[2014]09號)。

貴州位于云貴高原東部，境內(nèi)地勢西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，平均海拔1 100 m左右，因此貴州以山地居多，素有“八山一水一分田”之說。貴州省地形復(fù)雜，道路條件較差，氣象災(zāi)害發(fā)生十分頻繁，對道路交通的安全與暢通有很大影響。

早在1988年，Harold等研究認(rèn)為雨天高速公路的事故發(fā)生率較平時增大2-3倍[1]，Kevin等也對澳大利亞墨爾本1989—1996年間的天氣要素對交通影響進行了研究，并指出降水是相關(guān)最大的天氣