吳 楊 孔照林

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

利用2009年12月—2013年4月舟山跨海大橋13個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的逐分鐘監(jiān)測(cè)資料,分析大橋沿線氣象要素特征。結(jié)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(fēng)速較小;桃夭門大橋風(fēng)速較大;響礁門大橋年平均大風(fēng)日數(shù)較多。2)從時(shí)間上來(lái)看,舟山跨海大橋上雨日最多的出現(xiàn)在6月,進(jìn)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(shí)是霧的高發(fā)和易發(fā)時(shí)段,上午10時(shí)起霧逐漸開始消散,12—17時(shí)出現(xiàn)霧的概率較小。3)大橋四季的主導(dǎo)風(fēng)向各不相同,春季多盛行西北到北風(fēng),夏秋季節(jié)東風(fēng)明顯增強(qiáng),夏季偏東風(fēng)最多,秋季東南風(fēng)較多,到了冬季時(shí),主要風(fēng)向又轉(zhuǎn)向北風(fēng)。

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(zhǎng)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?？绾４髽蛑黧w工程均在海上,沿線氣候復(fù)雜多變,為大陸性氣候向海洋性氣候轉(zhuǎn)換的過(guò)渡性氣候,霧、大風(fēng)、暴雨、高溫等災(zāi)害性天氣發(fā)生頻次高,影響重。舟山跨海大橋按照高速公路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),與杭紹甬高速公路相連,作為浙江省交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,有效連接了浙江整個(gè)高速道路網(wǎng)絡(luò),使出行者的出行更加方便快捷,但其同時(shí)也是路網(wǎng)的瓶頸所在,尤其是在不良天氣條件下,橋梁設(shè)施的特殊性更容易造成交通的擁堵或者中斷,影響整個(gè)路網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)安全和運(yùn)營(yíng)效率。分析研究跨海大橋沿線氣象因子的特征,及時(shí)掌握了解公路沿線氣象信息對(duì)交通安全運(yùn)輸管理,是做好大橋安全行車的基礎(chǔ)和根本。

隨著國(guó)內(nèi)部分高速公路試點(diǎn)路段上氣象監(jiān)測(cè)站的建立,目前氣象條件對(duì)交通的影響方面的分析已有很多[1-2],如張振維對(duì)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(gè)氣象觀測(cè)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(duì)北京地區(qū)高速公路能見度逐年、逐月氣候特征進(jìn)行分析并劃分等級(jí)[5];但主要還是針對(duì)一般高速公路沿線的氣象因子特征或者預(yù)報(bào)方法的研究,對(duì)于跨海大橋這種特殊的高速公路的研究還未見報(bào)道。

1 資料來(lái)源

圖1 舟山跨海大橋氣象監(jiān)測(cè)站位置示意圖

為研究舟山跨海大橋獨(dú)特的氣候特征,在大橋建設(shè)初期,浙江省氣象部門在大橋沿線共設(shè)置了13個(gè)道路氣象監(jiān)測(cè)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(gè),金塘大橋上5個(gè),其余4個(gè)測(cè)站位于途徑的金塘島、冊(cè)子島以及大橋兩端的陸地上,可以監(jiān)測(cè)大橋氣溫、降水、路面溫度、能見度、風(fēng)、路面狀況等13個(gè)要素。本文選取2009年12月—2013年4月舟山跨海大橋13個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站的逐分鐘監(jiān)測(cè)資料進(jìn)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(tǒng)計(jì)的客觀性,本文部分?jǐn)?shù)據(jù)采取百分比的方式。

2 結(jié)果和分析

2.1 降 水

高速公路上車輛行駛速度很快,當(dāng)出現(xiàn)降水時(shí),路面會(huì)出現(xiàn)水膜,導(dǎo)致摩擦系數(shù)降低,容易使車輛側(cè)滑和控制失靈,剎車失阻(打滑)且能見度降低,司機(jī)視線模糊,導(dǎo)致車禍。舟山跨海大橋由于臨海,降雨較多,雖然總長(zhǎng)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(shù)會(huì)出現(xiàn)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(shù)出現(xiàn)降水(圖2)。雨日最多的出現(xiàn)在6月,接近20 d,進(jìn)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(fā)生惡性交通事故。大霧天氣常導(dǎo)致舟山跨海大橋關(guān)閉或車輛限速行駛,延誤行車時(shí)間,造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。舟山跨海大橋由于其獨(dú)特的地理環(huán)境,水汽充足,導(dǎo)致橋面霧天頻發(fā),其中由于地形引起的團(tuán)霧天氣較多(圖3)。從各站的年平均霧日來(lái)看,西堠門大橋上出現(xiàn)霧的天數(shù)最多,一年中有約14.4%的日數(shù)曾出現(xiàn)能見度小于1 km的霧,其次是金塘大橋,平均霧日達(dá)到了一年中的10.8% d,且金塘大橋西段起霧的日數(shù)多于東段;岑港大橋霧日較少,僅有3.8% d;從陸上的4個(gè)監(jiān)測(cè)站的資料來(lái)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(duì)較多。

濃霧日的分布和霧日差不多,西喉門大橋出現(xiàn)濃霧的日數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它路段,年平均達(dá)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(cè)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(shí)段來(lái)看,霧在一天的任何時(shí)段都可以出現(xiàn)或消失,但易發(fā)時(shí)段一般是在夜間,21時(shí)起有霧的頻率明顯增加,一直到早晨8時(shí)都是霧的高發(fā)和易發(fā)時(shí)段,上午10時(shí)起霧逐漸開始消散,12—17時(shí)出現(xiàn)霧的概率較小,總體來(lái)看,22—10時(shí)段起霧的總量是11—21時(shí)起霧總量的3倍。

圖4 舟山跨海大橋各時(shí)次霧出現(xiàn)頻率

2.3 大 風(fēng)

舟山大橋春季平均風(fēng)速1.6～4.5 m/s,是全年平均風(fēng)速最大季節(jié); 夏季平均風(fēng)速1.3～3.8 m/ s, 是平均風(fēng)速最小季節(jié)。秋季平均風(fēng)速1.4～3.9 m/s,冬季平均風(fēng)速1.3～5.1 m/ s。冬春兩季風(fēng)速明顯大于夏秋兩季?？v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(fēng)速較大,西堠門大橋、岑港大橋風(fēng)速較小(圖5)。

圖5 舟山跨海大橋平均風(fēng)速

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

圖6 舟山跨海大橋大風(fēng)日數(shù)和極端風(fēng)速

分析四季的主導(dǎo)風(fēng)向,由風(fēng)頻玫瑰圖(圖7)可見,舟山跨海大橋四季的主導(dǎo)風(fēng)向各不相同,春季多盛行西北到北風(fēng),夏秋季節(jié)東風(fēng)明顯增強(qiáng),夏季偏東風(fēng)最多,秋季東南風(fēng)較多,到了冬季時(shí),主要風(fēng)向又轉(zhuǎn)向北風(fēng)。

圖7 舟山跨海大橋各季主導(dǎo)風(fēng)向

2.4 氣 溫

氣溫對(duì)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(dāng)日最高氣溫高于35 ℃時(shí),汽車自身的故障率將大大提高,高溫誘發(fā)的疲勞駕駛、車輛爆胎、自燃現(xiàn)象導(dǎo)致的交通事故增多,造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。冬天氣溫過(guò)低時(shí),汽車燃油發(fā)粘,不易霧化,在汽缸內(nèi)難以點(diǎn)燃,汽車水箱也易凍壞,若同時(shí)伴有降水或降雪,還易形成道路結(jié)冰現(xiàn)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(duì)較高,氣溫最高的路段出現(xiàn)在金塘大橋近金塘島段,年平均氣溫達(dá)到了18.15 ℃,夏季平均氣溫達(dá)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(lái)看,建在島上的監(jiān)測(cè)站平均氣溫均略高于跨海大橋上的氣象監(jiān)測(cè)站。

圖8 舟山跨海大橋年平均氣溫

3 結(jié) 語(yǔ)

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(jiān)測(cè)站比大橋監(jiān)測(cè)站氣溫偏高,平均風(fēng)速和極端風(fēng)速都較小,出現(xiàn)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(fēng)速較小,桃夭門大橋風(fēng)速較大;響礁門大橋大風(fēng)日數(shù)較多。

2)舟山跨海大橋上雨日最多的出現(xiàn)在6月,接近20 d,進(jìn)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(shí)是霧的高發(fā)和易發(fā)時(shí)段,上午10時(shí)起霧逐漸開始消散,12—17時(shí)出現(xiàn)霧的概率較小,總體來(lái)看,22—10時(shí)段起霧的總量是11—21時(shí)起霧總量的3倍。

3)大橋四季的主導(dǎo)風(fēng)向各不相同,春季多盛行西北到北風(fēng),夏秋季節(jié)東風(fēng)明顯增強(qiáng),夏季偏東風(fēng)最多,秋季東南風(fēng)較多,到了冬季時(shí),主要風(fēng)向又轉(zhuǎn)向北風(fēng)。

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

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2014-10-29