黑河初冬道路結冰成因分析

焦煥杰，王志國，任景倩 (黑河市氣象局，黑龍江黑河164300)

道路結冰是嚴重影響交通安全的一種災害性天氣現象，目前已被中國氣象局列為14種需要發布預警信號的災害性天氣之一。對于我國北方而言，降雪和降溫是道路結冰的2個重要條件，但不是充要條件，溫度太低，雪落在地上不會融化結冰，溫度太高，雪落在地上會融化也不會凍結成冰。以前在我國氣象業務工作中沒有對這種天氣次生災害的預報預警提出過具體要求，所以對于道路結冰發生的具體天氣條件、天氣系統等僅作過少量的研究，但交通嚴重受阻則是由于特殊的時間、特殊的城市和特殊的路面狀況等多種非氣象要素與“落雪成冰”的氣象環境條件共同作用造成的。

最近幾年隨著城市建設飛速發展，人們的生活水平逐漸提高，私家車量越來越多，這就要求駕駛員對駕駛技術、路況的要求也逐漸提高，黑河的11月份是冷暖的交替季節，降雨或雨雪天氣過后，氣溫會突然下降，造成路面“落雪成冰”。筆者利用自動氣象站資料和Micaps資料，對黑河市2013年初冬發生的一次道路結冰現象主要從氣象因素方面進行分析總結，得到一些有指導意義的結論，為提高此類災害性天氣的預報預警能力提供有益的參考。

1 道路結冰發生的天氣條件

2013年11月10日清晨黑河市區內發生道路結冰現象，致使車輛行駛緩慢，早晨上班和上學遲到的人數明顯增多，交通事故和交通險情頻發。產生這次道路結冰的中雨夾雪天氣，降水量為5.4 mm，降水主要集中在14:42～18:48，次日凌晨路面產生結冰。從天氣、溫度、濕度、風向風速等分析發現，降雪前受低壓前部西南風暖濕平流的影響，天空覆蓋大量的云系，起到棉被效應，溫度不是很低，近地面水汽、相對濕度在95%左右;降雪后轉為西北平流，西北冷空氣的入侵，相對濕度減弱，溫度迅速下降，在西北冷平流控制下，10日夜間至11日清晨道路結冰。由此看來，近地面水汽積累和雨雪前的西南暖空氣、雨雪過后冷空氣侵入是產生結冰的重要條件，季節的條件也是很重要的。

從觀測場內溫度變化(圖1)可以看出，2013年11月10日20:00前氣溫在0℃以上，10日21:00～11日10:00氣溫和地溫均低于0℃，且隨時間變化趨勢一致，剛開始時幾種溫度值十分接近，接著由于夜間輻射降溫呈現緩慢降低趨勢，氣溫低于地溫。下雪前和下雪初，氣溫先表現出短暫的升高趨勢，在10日13:00～17:00達到相對峰值，其中最高氣溫在15:00升至相對峰值，與觀測站記錄降雪開始的時間幾乎一致。而下雪同時觀測場內地面溫度穩定少變;11月11日降雪結束后氣溫和地溫同時迅速下降。最低值分別在11日07:57和08:00降到了谷值，為－4.9℃，隨著云開霧散和太陽高度角的增加，氣溫和地溫開始緩慢升高。

地面氣溫和地溫觀測場記錄分析，10日20:00前高于0℃是雨雪天氣，在沒有車輛和行人進入的地面，只有積雪而不存在結冰;在沒人出入的空曠田野里也以積雪為主;在有行駛車輛與路面摩擦起熱致使路面溫度升高所引起積雪融化。10日21:00后低于0℃，降雪結束后隨著冷空氣的快速侵入，氣溫和地溫迅速下降，不滿足雪融化的條件，11日08:00前后路面溫度開始降至－4.9℃，路面融化的雪水凍結成冰，形成冰凍路面。

2 產生降溫條件的高空冷空氣分析

2013年11月10日20:00～11日08:00對流層中低層有一個冷鋒鋒區移經黑龍江省(圖2)，黑河市上空溫度500 hPa溫度由－35～－36℃下降至－39～－40℃，850 hPa溫度由－5～－6℃下降至－11～－12℃。冷空氣源地在中西伯利亞，冷空氣路徑為西北路徑。10:00前后雖然冷空氣強度進一步加強，但隨著太陽高度角增加，路面溫度升高至0℃以上，冰凍逐漸融化。

3 影響系統和物理量要素分析

盡管這次天氣過程降雪量不大，持續時間也不長，但引發了這次道路結冰災害是嚴重的。通過分析中低層影響系統以及水汽和輻合上升運動等物理量要素的變化，總結出一些有意義的結論，對于積累初冬降雪、降溫天氣以及道路結冰災害的預報經驗具有重要意義。

3.1 中低層影響系統分析 2013年11月10日20:00～11日08:00東亞大陸中高緯高空為低渦和高空槽控制(圖3)，低渦中心位于黑龍江北部到庫頁島之間，低渦向南伸出來的槽向東移經黑龍江省時，給黑河市帶來了降雪和降溫以及道路結冰等天氣現象。在2013年11月10日20:00～11日08:00的地面形勢場上(圖4)，則表現為一個弱冷鋒過境，給黑河市帶來了降雪和降溫以及道路結冰等天氣現象。冷鋒過境前，在西南暖濕氣流的影響下相對濕度、溫度維持較高，出現了陣雪和大霧天氣，冷鋒過境時迫使暖濕空氣抬升出現了雨夾雪天氣，冷鋒過境后在西北干冷氣流的影響下，迅速降溫、濕度減小，出現道路結冰現象［1］。

3.2 中低層物理量要素分析 產生一般性降水的2個必要條件是低層有足夠的水汽和上升運動條件，降雪也不例外［2］。分析產生黑河這次小雪的物理量要素場分布和變化情況發現，產生這次小雪的物理機制仍然是具備一定的水汽條件和輻合上升運動條件，強度較強。

在850 hPa相對濕度場、水汽通量場和溫度露點差場上，高濕中心均位于黑龍江省東南部以及吉林省和遼寧省，影響黑河市產生降雪的相對濕度僅有70%～80%，水汽通量僅有1.5 ～2.0 g/(cm·hPa·s)，在溫度露點差場上可以分析出一個＜3.6℃的相對高濕區將影響黑河。盡管降雪的同時850 hPa相對濕度不大，但在下雪之前高濕區剛剛移過黑河，近地面層的水汽已經得到了一定程度的堆積，這從前面分析的地面相對濕度變化實況也可以得到證實。

在850 hPa風場上，存在一個西北風與偏西風之間的弱氣旋性切變將影響黑河市，黑河市位于這個弱切變的末端。在垂直速度場上可以清楚地看到一個上升運動區將要影響黑河，但不是負速度中心。

4 小結與討論

(1)這次道路結冰是由于午后降雪、夜間至凌晨降溫形成的，雪量中雪，氣溫、地溫、路面溫度變化趨勢一致，降雪以濕雪為主，隨后伴隨著強冷空氣入侵溫度迅速下降，致使融化的濕雪凍結成冰。

(2)高空冷鋒鋒區、高空槽和地面冷鋒過境造成了這次降雪天氣以及氣溫、地溫和路面溫度的迅速下降。

(3)低層弱的上升運動和弱的高濕區相互配合是造成中雪天氣直接的物理因素。

［1］潘婭英，陳武.引發公路交通事故的氣象條件分析［J］.氣象科技，2006，34(6):779－782.

［2］王曉蘭，李象玉，黎祖賢，等.2005年湖南省特大冰凍災害天氣分析［J］.氣象，2006，32(2):87－91.