楊 揚
甘肅省卓尼縣氣象局 ,甘肅 卓尼 747600
選取2015-2018年卓尼站風杯凍結總次數(shù)30次數(shù)據(jù)。
概率統(tǒng)計方法包括條件概率,氣象要素物理分析方法,氣溫、濕度、風速要素風杯凍結后不正常記錄處理方法。
月變化特征明顯,風杯凍結主要出現(xiàn)在11月至次年3月,出現(xiàn)頻率占總數(shù)的87%,其中1月出現(xiàn)的頻率最高,占總次數(shù)的27%,12月占總次數(shù)的20%,3月占總次數(shù)的17%,11月占總次數(shù)的13%,2月占總次數(shù)的10%,4月、5月、10月偶爾出現(xiàn),6-9月無凍結。風杯凍結主要伴隨的天氣現(xiàn)象:雪、雨夾雪,降雪致使風杯凍結占總次數(shù)的77%,雨夾雪致使風杯凍結占總次數(shù)的23%。降雪致使風杯凍結的月份有1-3月、11-12月,其中1-2月、12月占滿全月,3月、11月是部分。雨夾雪致使風杯凍結主要月份有:4-5月、10月,其中3月、11月也偶爾出現(xiàn)。
對卓尼站2015-2018年風杯凍結個例分析得出,凍結時間主要出現(xiàn)在02時至06時之間,10時至20時之間。凍結前降雪、雨夾雪持續(xù)時間長達4h以上或雪、雨夾雪停止后1h之內。
根據(jù)卓尼地面觀測站A、J文件(A文件為地面月報文件、J文件為地面月分鐘數(shù)據(jù)文件),對比較典型的2次風杯凍結個例進行統(tǒng)計分析;結果列于表2、表3、圖1、圖2。
表1 自動站風杯凍結時的氣象條件分析
表2 卓尼站2015年4月6日02時01分至06時00分風杯被凍結前1小時、半小時氣象要素統(tǒng)計表
表3 卓尼站2016年1月31日10時26分至19時57分風杯被凍結前1小時、半小時氣象要素統(tǒng)計表
圖1 2015年4月6日02時01分至06時00分風杯凍結前1小時氣溫、風速變化情況
圖2 2016年1月31日10時26分至19時57分風杯凍結前1小時氣溫、風速變化情況
卓尼站2015年4月5日19時34分開始降雨,持續(xù)到6日夜間由雨轉化為雨夾雪,從表2得知,6日夜間凍前1h、0.5h平均氣溫均為0.6℃,因氣溫較高,濕度減小,部分融化的液態(tài)水會流到轉子與定子之間的縫隙里,從A文件資料得知,02h凍結時的氣溫為-0.3℃,氣溫在-1.0~1.0℃之間變化,促成了融化和凍結兩個過程交替持續(xù)[1],液態(tài)水就會發(fā)生凍結,從圖1得知凍前1h、0.5h二分鐘風速在0~1.0m/s之間,轉子與定子有相對靜止的時刻,從而凍在一起。
2016年1月31日10時26分至19時57分,從表3得知,凍結前1h氣溫最低值為-10.7℃,凍結時氣溫-7.5℃,1h內氣溫上升3.2℃,從圖2曲線反映出隨后氣溫逐漸上升,小時內相對濕度減小,從記錄的天氣現(xiàn)象來看,降雪從31日09時44分停止后1h之內,在風速小于1.0m/s時,發(fā)生了凍結。
綜上所述:風杯凍結氣溫起了關鍵性作用。若氣溫較高,液態(tài)水就不能凍結成冰,風杯也就無法凍?。蝗魵鉁剌^低,雪就不能融化成水,風杯也就無法凍住。這兩次風杯凍結的關鍵在于當時氣溫變化,促成了融化和凍結兩個過程交替持續(xù),在風速小于1.0m/s并且有一段時間靜風,風杯靜止不動,天氣、溫度、濕度、風速巧妙結合,促使風杯被凍住[2]。
實現(xiàn)自動觀測的臺站,并且有備份自動站,在風杯凍結后,正點時次的記錄按照正點前10分鐘(51-00分)接近正點的正常記錄代替,以14時為例:用13時51-00分的數(shù)據(jù)代替,若正點前10分鐘數(shù)據(jù)不正常或缺測,就按正點后10分鐘(01-10分)接近正點的數(shù)據(jù)代替。用14時01-10分的數(shù)據(jù)代替。
若正點前后10分鐘數(shù)據(jù)均異?;蛉睖y,就用備份自動站對應時次記錄代替。例如14時,13時51-00分、14時01-10分的數(shù)據(jù)異常或缺測,就用備份自動站相對應的時次14時00分的數(shù)據(jù)代替。
風杯凍結時段的風向、風速的分鐘數(shù)據(jù)及瞬時風向、風速均按缺測處理劃“-”該時段的二分鐘平均風向風速、十分鐘的風向風速、最大風向風速及出現(xiàn)時間全部用備份自動站對應時次的記錄代替。
若備份自動站也被凍住,該要素人工觀測儀器已按規(guī)定撤除或超過正點后10分鐘,則該要素不再人工補測,按缺測處理劃“-”[3]。
對風杯凍結后的不正常記錄處理,按照規(guī)定在24h內通過MDOS系統(tǒng)備注提交。
通過統(tǒng)計分析表明:卓尼自動站風杯凍結主要出現(xiàn)在11月至次年3月,4-5月、10月偶爾出現(xiàn),6-9月無凍結。自動站風杯凍結主要是溫度、濕度、風速以及天氣現(xiàn)象等氣象條件綜合影響的結果,風杯被凍時比較適宜的氣象條件是:冬季降雪天氣,氣溫在0℃以下,當小時內氣溫上升≥2.0℃,春季降雨夾雪,氣溫在-1.0~1.0℃時,相對濕度≥74%、風速≤1.0m/s或靜風時,觀測員要密切監(jiān)視風速數(shù)據(jù),注意觀察風杯轉動情況,若發(fā)現(xiàn)風速較長時間為零或風杯長時間不轉,則可判斷風杯被凍住,首先應放倒風桿采取人工除冰直至風杯轉動記錄恢復正常為止,其次對故障期間的記錄按照不正常記錄的處理方法進行處理,在24h內通過MDOS系統(tǒng)備注提交。