贵州山区短时强降雨对能见度的影响

廖 波，唐延婧，宋 丹

(贵州省气象服务中心，贵州 贵阳 550002)



贵州山区短时强降雨对能见度的影响

廖 波，唐延婧，宋 丹

(贵州省气象服务中心，贵州 贵阳 550002)

利用贵州地区84站近5 a逐小时降水资料和安装在贵州山区高速公路沿线9个自动气象观测站2013年4—10月监测的1 min雨强与1 min能见度资料，分析贵州山区短时强降雨的时空分布特征、统计分析不同类型降雨与能见度的关系及雨强与能见度的阀值。结果表明：贵州山区由于复杂的地形及独特气候背景短时强降雨与能见度的关系与平原地区有很大差异，降雨对能见度的影响，最关键是1 min雨强，同时雨雾、低云等因子也有明显影响；贵州山区降雨与能见度存在雨雾型、对流性降水型及对流性降水转雨雾型3种典型的关系。

短时强降雨；能见度；阀值

要素[2]。吉廷艳等通过对2005年9月—2006年12月发生在贵州高等级公路上比较典型的重特大交通事故分析后发现，66%的事故发生在降雨天气[3]。

降雨对交通的影响主要表现在3个方面：一是出现降雨，路面湿滑，轮胎与地面的摩擦系数下降[4]，若路面出现积水，出现水膜滑溜现象，加大了车辆侧滑的危险，尤其是贵州山区冬季多冻雨天气，地势较高路段容易结冰，轮胎与地面的摩擦系数剧烈下降，导致交通事故的发生；二是由于强降雨诱发的滑坡、泥石流、山洪等次生灾害造成路基受损，甚至道路被冲毁，导致严重的交通堵塞或交通事故；三是降雨导致能见度下降，影响驾驶员的视线和飞机的起降，一种情况是贵州地区秋冬季节多静止锋天气，容易出现雨雾天气，能见度较低，而且持续的时间较长，例如：开阳2008年10月30日白天维持雨雾天气能见度小于50 m，达到强浓雾级别，另一种情况是出现短时强降雨，导致能见度的急速下降，是现代交通的灾变因子，是交通气象亟须研究认识的新课题[5]。近年来国内有许多专家学者对短时强降雨和雾做了大量的研究，但是对短时强降雨引起的低能见度天气研究较少，本文重点介绍贵州山区短时强降雨对能见度的影响。

2 资料选取和方法介绍

采用凯迈(洛阳)环测有限公司研发的CAMA-JT交通气象观测系统，该系统自动观测能见度、相对湿度、气温等8要素，每分钟自动采集数据上传储存到计算机，能见度的最大观测值为10 km，大于最大观测值时按10 km计数。目前贵州境内102省道、沪昆高速、贵新高速、厦蓉高速安装有9个CAMA-JT交通自动观测站，2013年4月起投入业务应用。

据《全国短时临近预报业务规定》短时强降水定义为1 h降雨量≥20 mm的降水，据2013年4—10月的监测资料，选出满足短时强降水定义的41个样本，统计分析短时能见度与强降雨、相对湿度的关系；同时选出1h降雨量≥5 mm的224个样本，分析1h雨强与能见度的关系。

3 贵州地区短时强降雨的时空分布特征

了解短时强降雨的时空分布对做好短时强降雨引起的低能见度交通气象服务具有重要意义。近5 a贵州84个测站，共出现1 811次短时强降雨，主要出现在夜间，20时—次日08时出现的短时强降雨占74%。从贵州地区近5 a短时强降雨的月分布情况可知(图略)，冬季(12月、1月、2月)没有出现短时强降水，3月全省仅1.6次/a，从4月开始短时强降雨频率明显增加，6月份最多90次/a，7月和5月次之，分别为80.4次/a和69.8次/a，9月份开始明显减少，贵州主汛期(4—9月)出现的短时强降雨高达96%，其中6月出现的频率高达25%。

从贵州地区近5 a短时强降雨的空间分布(图1)可知，贵州地区存在3个短时强降雨中心，分别位于西南部、东南部和东北部，其中西南部出现的频率最大，最大为紫云县的11次/a。

图1 贵州近5 a年平均短时强降雨频次空间分布

4 降雨与能见度的统计特征

图2 1 min雨强与能见度关系的散点分布

图3 2013年10月5日15时30分—18时梅花山1 min能见度和1 min雨量

根据2013年4—10月贵州境内交通站监测到的降雨过程中每小时、每分钟雨强与能见度关系的统计分析，由图2可知，当1 min雨强较小时，其不能很好地反应雨强与能见度的关系，与平原地区的沪宁高速的监测结果[3]存在较大差异，由于贵州山区地形及独特的气候背景，降雨与能见度关系的影响因子更为复杂，不仅取决于雨强，低云、雨雾等因子对能见度的影响也较大，例如，贵州西部山区的梅花山站2013年10月5日为阴有小雨的天气，其周围观测站也没有雾出现，从图3可看出，梅花山15时30分—18时能见度的变化曲线忽高忽低，虽然雨强仅为0.1 mm/min，但最低能见度也会下降到500 m以下，这是因为低云从海拔较低的地区移到海拔较高的梅花山，当低云移到山上时能见度突然下降，低云过后能见度就上升。

由表1可知，由于1 h雨强的分布不均、低云、雨雾等因子导致最低能见度的波动范围较大，但降雨对能见度的影响最关键是1 min雨强。为了尽可能减小低云、雨雾对能见度的影响，更好了解贵州山区雨强与能见度的关系，选取41次短时强降雨过程中从降雨开始到雨强最大时段的1 min雨强与能见度的统计阀值(见表2)，其结果与沪宁高速的监测结果一致，当降雨强度R≥0.3 mm·min-1时，能见度V<1 000 m，R≥0.7 mm·min-1时，能见度V<500 m，R≥1.1 mm·min-1时，能见度V<300 m。

表1 1 h雨强和最低能见度

表2 1 min雨强和能见度区间值

5 贵州山区因降雨引起低能见度的3种典型类型

由于贵州山区复杂的地形地貌及独特的气候背景，降雨对能见度的影响不仅取决于雨强，低云、雨雾等因子对能见度的影响也较大；因此，图2和表1得出的结论实用性不强。本文结合贵州的气候特点及降雨类型对降雨与能见度的关系进行如下分类：①雨雾型：降雨强度不大，能见度较低，持续时间较长，由于空气中雨滴较小，直径接近雾滴，漂浮在空中或缓慢下降，对能见度的影响类似于雾；②对流性降水型：随着降雨强度的增大，能见度陡然下降，降雨强度越大能见度越低，低能见度持续时间一般较短，且具有突发性，低能见度出现的时间与强降雨出现的时间一致；③对流性降水转雨雾型：兼有对流性降水型和雨雾型的特点，降雨初期能见度随雨强的增大而降低，后期虽然降雨强度减弱，仍维持较长时间的低能见度天气。

5.1 雨雾型

图4 2013年9月2日15时30分—18时30分梅花山1 min能见度和1 min雨量

雨雾型的特点是降雨强度不大，相对湿度接近或达到饱和，低能见度维持时间较长，雨雾型多出现在贵州的冬季、秋季和春季，尤其贵州西部山区最为常见。由图4可知，2013年9月2日15时37分梅花山开始出现能见度低于500 m的视程障碍天气，随后弱降水天气维持，能见度也较低，是因为9月2日贵州地区受弱冷空气影响，在贵州西部形成静止锋，锋面附近弱降水导致能见度的下降，整过雨雾天气过程中，相对湿度接近饱和温度变化不大，一般情况下只有静止锋移动或减弱消失后低能见度天气才结束。

5.2 对流性降水型

图5 2013年6月9日00时30分—03时30分大山1 min能见度和1 min雨量

对流性降水型的特点是随着降雨强度的增大，能见度陡然下降，降雨强度越大能见度越低，降雨结束后能见度开始回升，对流性降水型主要出现在夏季。从图5可看出，大山2013年6月9日00时49分开始出现短时强降雨，温度明显下降，湿度开始升高，能见度陡然下降，能见度随1 min雨强的大小而波动，降雨结束后，能见度有所回升，其中01时36分的1 min雨强达3.1 mm，能见度达到最低的87 m。

5.3 对流性降水转雨雾型

图6 2013年4月29日16时30分—18时大山1 min能见度和1 min雨强

对流性降水转雨雾型兼有对流性降水型和雨雾型的特点，降雨初期能见度随雨强的增大而降低，后期虽然转为弱降水，但仍维持较长时间的低能见度天气，对流性降水转雨雾型春季和秋季较为常见。由图6可看出，大山2013年4月29日16时39分开始出现短时强降雨，温度明显下降，湿度开始升高，能见度陡然下降，能见度随1 min雨强的大小而波动，17时后转为弱降水，但依然维持低能见度天气。

6 讨论与结论

①贵州地区短时强降雨主要集中在4—9月，其中6月出现的频率高达25%，贵州地区存在西南、东南、东北3个短时强降雨中心，其中西南中心出现的频率最高。

②短时强降雨对能见度的影响，最关键是1 min雨强，1 min雨强越大，能见度越低，当降雨强度R≥0.3 mm·min-1时，能见度V<1 000 m，R≥0.7 mm·min-1时，能见度V<500 m，R≥1.1 mm·min-1时，能见度V<300 m。

③由于贵州山区复杂的地形地貌及独特的气候背景，降雨对能见度的影响不仅取决于雨强，低云、雨雾等因子对能见度的影响也较大。

④贵州山区因降雨引起低能见度天气存在雨雾型、对流性降水型及对流性降水转雨雾型3种典型类型；雨雾型的特点是降雨强度不大，相对湿度接近或达到饱和，低能见度维持时间较长，雨雾型多出现在贵州的冬季、秋季和春季，尤其贵州西部山区最为常见；对流性降水型的特点是随着降雨强度的增大，能见度陡然下降，降雨强度越大能见度越低，降雨结束后能见度开始回升，对流性降水型主要出现在夏季；对流性降水转雨雾型兼有对流性降水型和雨雾型的特点，降雨初期能见度随雨强的增大而降低，后期虽然转为弱降水，但仍维持较长时间的低能见度天气，对流性降水转雨雾型春季和秋季较为常见。

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1003-6598(2015)03-0047-04

TP311

B

1 引言

2014-07-15

廖波(1982―)，男，工程师，主要从事中短期天气预报服务及相关研究工作。

中国气象局预报员专项项目(CMAYBY2013-061)；贵州省科技基金项目(黔科合J字[2013]2148号)；贵州省气象局青年基金项目(黔气科合QN[2014]09号)。

贵州位于云贵高原东部，境内地势西高东低，自中部向北、东、南三面倾斜，平均海拔1 100 m左右，因此贵州以山地居多，素有“八山一水一分田”之说。贵州省地形复杂，道路条件较差，气象灾害发生十分频繁，对道路交通的安全与畅通有很大影响。

早在1988年，Harold等研究认为雨天高速公路的事故发生率较平时增大2-3倍[1]，Kevin等也对澳大利亚墨尔本1989—1996年间的天气要素对交通影响进行了研究，并指出降水是相关最大的天气