高原高速公路路面溫度空間特征分析

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摘要：以日喀則機(jī)場(chǎng)高速公路為實(shí)驗(yàn)路段，通過(guò)數(shù)據(jù)采集設(shè)備，采集西藏高原地區(qū)高速公路沿線(xiàn)路面結(jié)冰狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，獲取西藏高原地區(qū)高速公路路面溫度空間特征，對(duì)降低結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)路段交通事件的發(fā)生，提升和改善西藏高原地區(qū)高速公路交通氣象信息的監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)能力具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：西藏高原地區(qū)；高速公路；路面溫度；空間特征

1氣候條件

我國(guó)是氣象災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家之一，惡劣氣象條件引發(fā)交通事故頻發(fā)、擁堵延誤和中斷加劇等，對(duì)公路網(wǎng)運(yùn)行的安全性具有巨大挑戰(zhàn)。日喀則市地處中國(guó)西南邊陲、西藏自治區(qū)西南部，東鄰拉薩市與山南市，西銜阿里地區(qū)，南與尼泊爾、不丹、印度三國(guó)接壤，北靠那曲市。南北地勢(shì)較高，其間為藏南高原和雅魯藏布江流域。日喀則地形復(fù)雜多樣，基本上由高山、寬谷和湖盆組成。日喀則大致有3種區(qū)域性氣候：（1）喜馬拉雅山以北和岡底斯—念青唐古拉山以南的地區(qū)，屬高原溫帶半干旱季風(fēng)氣候；（2）岡底斯—念青唐古拉山以北的少部分地區(qū)屬高原亞寒帶季風(fēng)半干旱、干旱氣候；（3）喜瑪拉雅山主脊線(xiàn)以南地區(qū)屬高原溫帶季風(fēng)半濕潤(rùn)氣候。日喀則總體氣候特征是：空氣稀薄，氧氣少，氣壓低；太陽(yáng)輻射強(qiáng)，日照時(shí)間長(zhǎng)，年平均達(dá)3300h，紫外線(xiàn)強(qiáng)烈；氣溫偏低，年較差較小，日較差大，年平均氣溫為6.3℃，干季和雨季分明。日喀則無(wú)霜期在120d以上，境內(nèi)降雪強(qiáng)度小，雪域集中在亞?wèn)|帕里—聶拉木—定日的南部一帶。試驗(yàn)路段地處日喀則市桑珠孜區(qū)，氣候相對(duì)溫和，具有明顯的季風(fēng)和干旱高原性氣候特征。年均溫6.3℃，年降水量400mm。

2交通條件

日喀則機(jī)場(chǎng)高速公路全長(zhǎng)40.4km，全封閉，起點(diǎn)位于日喀則市東南側(cè)與國(guó)道318平交，終點(diǎn)位于日喀則和平機(jī)場(chǎng)南與國(guó)道318平交，是自治區(qū)“十三五”公路交通規(guī)劃重點(diǎn)項(xiàng)目之一，也是自治區(qū)2013—2020年跨越式發(fā)展規(guī)劃建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

3西藏高原地區(qū)高速公路路面溫度觀(guān)測(cè)

3.1數(shù)據(jù)采集時(shí)間

根據(jù)西藏高原地區(qū)的氣候條件，秋冬季節(jié)夜間氣溫較低，是路面結(jié)冰的主要致因。適合采集數(shù)據(jù)的月份一般為每年的10月—次年4月，路段固定采集時(shí)間一般為21:00—4:00，且要求路面條件為干燥、無(wú)水、無(wú)冰雪覆蓋。

3.2數(shù)據(jù)采集設(shè)備

數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要應(yīng)用交通氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要包括路面溫度及大氣溫濕度傳感器、能見(jiàn)度傳感器、路面狀態(tài)傳感器、數(shù)據(jù)采集器等，并配備交通氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集軟件，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)和查看。

3.3數(shù)據(jù)采集天氣類(lèi)型

高速公路路面在不同天氣條件下溫度差異及其變化規(guī)律不同。路面溫度差異空間分布是由地形地貌、海拔、路面材料及天氣條件等因素決定，對(duì)道路某一特定點(diǎn)而言，除天氣條件外，其它因素是不變的，屬系統(tǒng)性因素，決定路面溫度變化的波峰、波谷分布特征。根據(jù)不同天氣條件對(duì)路面溫度差異影響程度，通常將天氣類(lèi)型依次劃分成三類(lèi)：極端天氣、中間天氣、抑制天氣。

4路面溫度空間特征分析

高原地區(qū)高速公路路面溫度空間分布特征是指在特定的天氣條件下，同一路段上某個(gè)時(shí)間點(diǎn)時(shí)間段內(nèi)，沿道路走向，不同路面溫度樣本點(diǎn)相對(duì)于某一特定點(diǎn)的路面溫度差異的分布。影響路面溫度空間分布的因素較多，但多數(shù)影響因素是固定的，形成一種不同路段相對(duì)穩(wěn)定的溫暖或寒冷的特征，在冬季的不同夜晚會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。高原地區(qū)高速公路上不同點(diǎn)段有相對(duì)穩(wěn)定的路面溫度變化趨勢(shì)，區(qū)別主要體現(xiàn)在不同天氣條件下路面溫度變化幅度是不同的，其波動(dòng)幅度的大小與極端、中間、抑制等不同的天氣類(lèi)型有關(guān)。獲得不同天氣條件下的相對(duì)路面溫度數(shù)據(jù)后，按照人工判斷調(diào)整后的天氣類(lèi)型將多次采集的數(shù)據(jù)分為三組，分別對(duì)應(yīng)極端天氣，中間天氣和抑制天氣。為能夠更好的表示路面溫度空間分布的普遍性，將同一天氣類(lèi)型下多次觀(guān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值，提高相對(duì)路面溫度的準(zhǔn)確性。最終形成三種不同天氣條件下的相對(duì)路面溫度空間分布，見(jiàn)圖1，可以看出全線(xiàn)相對(duì)路面溫度高低值的變化情況。相對(duì)路面溫度空間分布圖是表征各點(diǎn)位置與特定位置之間的路面溫度差異，無(wú)論何種天氣，對(duì)于特殊點(diǎn)段，都會(huì)呈現(xiàn)出一定的特征和規(guī)律性。

5結(jié)語(yǔ)

路面溫度是路面結(jié)冰狀態(tài)的關(guān)鍵控制因子之一，各種關(guān)鍵控制因子的綜合作用，將導(dǎo)致路面溫度的改變。在低溫條件下路面溫度的變化情況，是研究結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)路段預(yù)測(cè)優(yōu)先考慮的因素。對(duì)交通氣象監(jiān)測(cè)站所在路段，采集西藏高原地區(qū)高速公路沿線(xiàn)路面結(jié)冰狀態(tài)的關(guān)鍵參數(shù)，提取出相對(duì)路面溫度的空間分布特征，對(duì)降低西藏高原地區(qū)高速公路結(jié)冰風(fēng)險(xiǎn)路段交通事件的發(fā)生，提升和改善西藏高原地區(qū)高速公路交通氣象信息的監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)能力具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱承瑛.高速公路路面溫度模型及其預(yù)報(bào)系統(tǒng)的研究［D］.江蘇:南京信息工程大學(xué)，2008.

［2］曲曉黎，賈俊妹，武輝芹，等.京石高速公路路面溫度與氣溫的對(duì)比分析［C］.中國(guó)氣象學(xué)會(huì)第27屆中國(guó)氣象學(xué)會(huì)年會(huì)論文集，2010:1-4.

作者：邢志軍 牛宇乾 張昱 樊兆董 魏道凱 單位：山東省交通科學(xué)研究院