舟山跨海大桥沿线气象因子特征研究

2015-06-15孔照林

浙江气象 2015年2期

关键词：跨海大桥日数监测站

吴杨孔照林

(1.浙江省气象服务中心,浙江杭州 310017;2.浙江省气象台,浙江杭州 310017)

舟山跨海大桥沿线气象因子特征研究

吴杨1孔照林2

(1.浙江省气象服务中心,浙江杭州 310017;2.浙江省气象台,浙江杭州 310017)

利用2009年12月—2013年4月舟山跨海大桥13个自动监测站的逐分钟监测资料,分析大桥沿线气象要素特征。结果表明:1)舟山跨海大桥各段气象特征差异明显,金塘大桥雨日最多,气温高;西堠门大桥雨日最少,但雾日最多;岑港大桥雾日较少,风速较小;桃夭门大桥风速较大;响礁门大桥年平均大风日数较多。2)从时间上来看,舟山跨海大桥上雨日最多的出现在6月,进入秋季后雨日明显减少,10、11月为一年中雨日最少的月份,不足10 d。早晨8时是雾的高发和易发时段,上午10时起雾逐渐开始消散,12—17时出现雾的概率较小。3)大桥四季的主导风向各不相同,春季多盛行西北到北风,夏秋季节东风明显增强,夏季偏东风最多,秋季东南风较多,到了冬季时,主要风向又转向北风。

跨海大桥;气象因子;气候特征

0 引言

舟山跨海大桥位于浙江省东部沿海,全长55.5 km,包括岑港大桥、响礁门大桥、桃夭门大桥、西堠门大桥、金塘大桥等5大型跨海大桥。跨海大桥主体工程均在海上,沿线气候复杂多变,为大陆性气候向海洋性气候转换的过渡性气候,雾、大风、暴雨、高温等灾害性天气发生频次高,影响重。舟山跨海大桥按照高速公路的标准设计,与杭绍甬高速公路相连,作为浙江省交通基础设施的重要组成部分,有效连接了浙江整个高速道路网络,使出行者的出行更加方便快捷,但其同时也是路网的瓶颈所在,尤其是在不良天气条件下,桥梁设施的特殊性更容易造成交通的拥堵或者中断,影响整个路网的运营安全和运营效率。分析研究跨海大桥沿线气象因子的特征,及时掌握了解公路沿线气象信息对交通安全运输管理,是做好大桥安全行车的基础和根本。

随着国内部分高速公路试点路段上气象监测站的建立,目前气象条件对交通的影响方面的分析已有很多[1-2],如张振维对沈大高速公路沿线气象因子特征做了分析[3];田华用沪宁高速上梅村和仙人山两个气象观测站资料,采用逐步回归的方法建立最低和最高路面温度模型[4];孟燕军对北京地区高速公路能见度逐年、逐月气候特征进行分析并划分等级[5];但主要还是针对一般高速公路沿线的气象因子特征或者预报方法的研究,对于跨海大桥这种特殊的高速公路的研究还未见报道。

1 资料来源

图1 舟山跨海大桥气象监测站位置示意图

为研究舟山跨海大桥独特的气候特征,在大桥建设初期,浙江省气象部门在大桥沿线共设置了13个道路气象监测站(图1),其中岑港大桥、响礁门大桥、桃夭门大桥、西堠门大桥上各1个,金塘大桥上5个,其余4个测站位于途径的金塘岛、册子岛以及大桥两端的陆地上,可以监测大桥气温、降水、路面温度、能见度、风、路面状况等13个要素。本文选取2009年12月—2013年4月舟山跨海大桥13个自动监测站的逐分钟监测资料进行大桥沿线气象要素特征的分析,由于各站原始资料都存在缺失的情况,为保证统计的客观性,本文部分数据采取百分比的方式。

2 结果和分析

2.1 降水

高速公路上车辆行驶速度很快,当出现降水时,路面会出现水膜,导致摩擦系数降低,容易使车辆侧滑和控制失灵,刹车失阻(打滑)且能见度降低,司机视线模糊,导致车祸。舟山跨海大桥由于临海,降雨较多,虽然总长只有55 km,但降水分布仍不均匀,其中金塘大桥雨日较多,一年中有54.6%的日数会出现降雨,金塘岛和西堠门大桥的雨日较少,一年仅43.3%～46.6%的日数出现降水(图2)。雨日最多的出现在6月,接近20 d,进入秋季后雨日明显减少,10、11月为一年中雨日最少的月份不足10 d。

图2 舟山跨海大桥年平均雨日

2.2 雾

雾天能见度低,驾驶员的视线障碍较大,极易发生恶性交通事故。大雾天气常导致舟山跨海大桥关闭或车辆限速行驶,延误行车时间,造成巨大经济损失。舟山跨海大桥由于其独特的地理环境,水汽充足,导致桥面雾天频发,其中由于地形引起的团雾天气较多(图3)。从各站的年平均雾日来看,西堠门大桥上出现雾的天数最多,一年中有约14.4%的日数曾出现能见度小于1 km的雾,其次是金塘大桥,平均雾日达到了一年中的10.8% d,且金塘大桥西段起雾的日数多于东段;岑港大桥雾日较少,仅有3.8% d;从陆上的4个监测站的资料来看,雾日一般低于海上,但在舟山跨海大桥的东端,即鸭蛋山附近,雾日相对较多。

浓雾日的分布和雾日差不多,西喉门大桥出现浓雾的日数远远高于其它路段,年平均达到了5%天,金塘大桥浓雾日也较多(表1),浓雾日最少仍然是在岑港大桥。

图3 舟山跨海大桥年平均雾日和浓雾日

表1 金塘大桥各测站年平均雾日

舟山跨海大桥雾的逐日变化也很明显(图4)。从一天中的时段来看,雾在一天的任何时段都可以出现或消失,但易发时段一般是在夜间,21时起有雾的频率明显增加,一直到早晨8时都是雾的高发和易发时段,上午10时起雾逐渐开始消散,12—17时出现雾的概率较小,总体来看,22—10时段起雾的总量是11—21时起雾总量的3倍。

图4 舟山跨海大桥各时次雾出现频率

2.3 大风

舟山大桥春季平均风速1.6～4.5 m/s,是全年平均风速最大季节; 夏季平均风速1.3～3.8 m/ s, 是平均风速最小季节。秋季平均风速1.4～3.9 m/s,冬季平均风速1.3～5.1 m/ s。冬春两季风速明显大于夏秋两季。纵观舟山连岛大桥,其中金塘大桥、桃夭门大桥、响礁门大桥平均风速较大,西堠门大桥、岑港大桥风速较小(图5)。

图5 舟山跨海大桥平均风速

舟山跨海大桥各段的大风日数和极端风速呈现一致的变化趋势(图6),无论是大风日还是极端风速,舟山跨海大桥两端的相对较小,大风日数不超过1%,最大风速低于28 m/s,但从金塘大桥的东段一直到响礁门大桥风力和大风日明显增大,都出现过30 m/s以上的最大风速,但桃夭门大桥风速较小,最大风速仅27.8 m/s,大风日数却较多,占全年的7.2%。

图6 舟山跨海大桥大风日数和极端风速

分析四季的主导风向,由风频玫瑰图(图7)可见,舟山跨海大桥四季的主导风向各不相同,春季多盛行西北到北风,夏秋季节东风明显增强,夏季偏东风最多,秋季东南风较多,到了冬季时,主要风向又转向北风。

图7 舟山跨海大桥各季主导风向

2.4 气温

气温对高速公路的影响也比较大,高温是引起交通事故的重要因素之一,研究表明当日最高气温高于35 ℃时,汽车自身的故障率将大大提高,高温诱发的疲劳驾驶、车辆爆胎、自燃现象导致的交通事故增多,造成人员伤亡和财产损失。冬天气温过低时,汽车燃油发粘,不易雾化,在汽缸内难以点燃,汽车水箱也易冻坏,若同时伴有降水或降雪,还易形成道路结冰现象,使得路面摩擦力大大下降,车辆行驶的安全性能明显降低。

舟山跨海大桥沿线年平均气温14.6～17.7 ℃(图8),其中金塘大桥气温相对较高,气温最高的路段出现在金塘大桥近金塘岛段,年平均气温达到了18.15 ℃,夏季平均气温达28.3 ℃;连接舟山本岛的岑港大桥气温较低,年平均气温16.5 ℃,其中夏季平均气温26.2 ℃。并且,由四季气温来看,建在岛上的监测站平均气温均略高于跨海大桥上的气象监测站。