江苏高速公路局地团雾气象特征分析

田 华，郜婧婧，李蔼恂，吴 英，朱承瑛，赵鲁强，张慧辰

（1.中国气象局公共气象服务中心，北京100081；2.江苏省气象科学研究所，江苏 南京210008；3.公安部交通管理科学研究所，江苏 无锡214000）

近年来在高速公路上出现的重大伤亡交通事故中，三分之一左右与大雾，尤其是团雾有关联。2013年6 月4 日京港澳高速驻马店段受团雾影响发生多起连环相撞事故，涉及车辆50 余辆，造成95 名人员被困，近千辆车拥堵。2016 年12 月16 日宁洛高速因团雾引发11 起交通事故，涉及车辆20 余辆，造成1 人死亡6 人受伤。2017 年11 月15 日滁新高速因团雾引发多点多车交通事故，涉及车辆70 余辆，造成18 人死亡。团雾对公路行车安全的影响引起国内学者的关注，在团雾的发生规律、预测方法、对交通安全的影响机理等方面开展了一些研究。如丁秋冀等[1]考虑团雾局地性特征，将单站出现的雾定义为团雾，基于沪宁高速沿线交通气象站资料，探讨了团雾发生的气象和地形地貌条件，并比较了不同环境条件下的路段的团雾特征差异。万小雁等[2]利用不同陆面方案对沪宁高速公路团雾过程进行了模拟。王月琴等[3]采集高速公路部分站点的风向、风速、温度、相对湿度、气压和能见度作为团雾产生的6 个要素指标，基于BP 神经网络建立团雾预测模型，但是由于样本较少，模型的实用性还要进一步检验。钱伟等[4]分析了宁镇常局地性浓雾和团雾的特征，建立了概念预报模型。杨成里[5]提出以团雾发生概率为基础的易发路段等级划分和预警机制。胡思涛等[6-7]分析了团雾天气下高速公路交通事故特征，从驾驶员的角度开展团雾对高速公路交通安全的影响研究。由于团雾发生与局地微气候环境相关，常规气象观测很难监测，目前，气象部门对雾（浓雾）的成因和特征研究较多[8-13]，此外，利用卫星、微波辐射等资料的大雾监测、预报工作也正在开展[14-19]，但对团雾的研究工作还很有限，团雾的预报预警方法也很薄弱。

江苏省高速公路路网密集，团雾事故多发。本文针对江苏高速公路发生的5 次团雾事故，运用公路沿线交通气象监测站和全省气象站资料，分析团雾发生的地理环境和天气背景，团雾发生时能见度、相对湿度、风等气象条件特征，探讨团雾发生规律和预报着眼点，拟为后续开展团雾预报预警工作，预防和减少高速公路团雾事故发生提供帮助。

1 资料

江苏省2013 年和2015 年5 次团雾事故资料主要是通过互联网搜集，并经相关交警部门核实，内容包括事故时间、发生路段位置等（表1）。江苏省2013 — 2017 年雾事故资料来源于公安部交通管理科学研究所，包括事故时间、发生路段位置等。江苏省交通气象站逐10 min 资料包括气温、降水、湿度、风向、风速、能见度等。江苏省气象站逐3 h 资料包括天气现象、能见度、风向、风速、云量等。气象资料来源于江苏省气象信息中心，经过了严格的质量控制。

表1 团雾事故信息

2 团雾事故发生时间特征

从5 次团雾事故发生月份和时间来看，5 次团雾事故主要发生在5—6 月和11—12 月。另外，事故发生时间主要集中在北京时间00：00—07：00 和20：00—24：00 左右（图1）。

3 团雾发生背景分析

3.1 地理环境

5 次事故有3 次发生在沈海高速公路上，2 次发生在沪蓉高速公路上。沈海高速为江苏沿海高速，途经连云港、盐城、南通。沪蓉高速西起南京东至上海，横穿镇江、常州、无锡、苏州。沈海高速雾事故发生次数很高且主要发生在连云港段和盐城段，两路段近5 a 累计均发生10 次。沪蓉高速雾事故发生次数相对较少，主要在南京段、镇江段、常州段和苏州段，各段近5 a 累计次数均不高于2 次（图2）。

从高速公路地貌来看，沈海高速连云港段处于沿海平原区，平均海拔3～5 m。盐城段属于滨海平原地貌，东台境内地势较高，平均海拔4～5 m，向北逐渐低落，到射阳河处为1～1.5 m 左右。沈海高速连云港和盐城段地势低洼，沿途河网水系密集，加之东临黄海，水汽来源充沛，具备很好的成雾条件。沪蓉高速镇江丹阳段属于太湖平原湖西部分，海拔7 m 左右。苏州段平均海拔3～4 m，阳澄湖一带2 m 左右。沪蓉高速丹阳和苏州段，地势低平，临近太湖，水汽来源充沛，也具备较好的成雾地理条件。

图1 江苏省2013 年和2015 年5 次团雾事故发生时间

图2 2013—2017 年江苏高速公路雾事故累年发生次数统计

3.2 天气背景

从5 次团雾过程发生当日周边地区天气实况来看，2013 年6 月13 日、2013 年11 月15 日、2015 年5 月23 日以及2015 年12 月7 日江苏全省在02：00—08：00 天空以晴或少云为主，风力小于2级，全省大部或东部沿海地区有轻雾或雾出现，表明4 次团雾发生在雾背景条件下。而2013 年11 月23日20：00—23：00 江苏全省天空以阴天为主，风向以偏东风或偏南风为主，风速2 m/s 左右，江苏北部和西部有弱降水，太湖附近霾转轻雾或雨。当日苏州市空气质量为轻度污染，表明此次团雾主要是在弱降水背景条件下，与霾（局地污染）共同形成的。总的来看，5 次团雾过程有4 次（2013 年6 月13 日、2013 年11 月15 日、2015 年5 月23 日以及2015 年12 月7 日）发生在雾背景条件下，1 次发生（2013 年11 月23 日）在弱降水和霾（局地污染）背景条件下。

3.3 能见度特征

从团雾发生当日全省公路沿线逐10 min 最低能见度实况分布（图3）上看，2013 年6 月13 日江苏中部多条高速能见度均＜200 m，沈海高速盐城东台到射阳局地路段能见度低于100 m。2013 年11 月15 日，江苏中西部和中南部多条高速能见度低于500 m，沪蓉高速镇江丹阳段局地能见度在100 m以下。2015 年5 月23 日江苏北部多条高速能见度低于200 m，沈海高速连云港段能见度低于100 m。2015 年12 月7 日江苏东北部和南部多条高速能见度低于200 m，沈海高速盐城射阳到响水局地路段能见度低于100 m。而2013 年11 月23 日江苏大部高速公路能见度都在1000 m 以上，仅沪蓉高速局地路段能见度低于1000 m，苏州段局地能见度低于500 m。由此可见，雾背景条件下，团雾事故点周边高速公路都有较大范围的低能见度出现，并且最低能见度低于100 m。而弱降水和霾（局地污染）条件下，仅有事故点附近出现了较低能见度，且强度偏弱，范围偏小。

对比分析事故点公路沿线交通气象站能见度变化（图4）。可知，雾背景条件下，4 次团雾事故点相邻交通气象站都有低能见度（浓雾或强浓雾）出现，都呈现能见度急剧下降和快速回升的特征。但同一公路上不同站点间低能见度（强浓雾或浓雾）出现的时间不同，导致公路沿线能见度强度分布不均匀。当车辆在高速公路上快速行使穿过雾区时，驾驶人员会感觉雾一会儿浓一会儿淡。另外，2013 年11 月23日沪宁高速苏州梅林段除事故点临近交通气象站（苏州东站）在夜间出现低于500 m 的低能见度外，其他相邻站点能见度都在1000 m 以上，这也表明弱降水和霾（局地污染）条件引发的团雾虽然能见度强度不强，但局地性特征更明显。

图3 团雾发生当日江苏省公路沿线最低能见度分布

图4 团雾事故点公路沿线能见度变化特征

4 团雾事故发生时的气象特征

4.1 能见度变化特征

5 个事故点临近交通气象站能见度强度和持续时间有一定的差异（图5）。雾背景条件下，有3 次团雾事故（2013 年6 月13 日、2013 年11 月15 日、2015 年5 月23 日）发生时最低能见度在100 m 左右，能见度低于1000 m 的持续时间为4～7 h；1 次团雾事故（2015 年12 月7 日）发生时最低能见度则在400 m 左右，能见度低于1000 m 的持续时间为2 h左右。另外，能见度变化也有差异。2013 年6 月13日、2013 年11 月15 日的共同特征是能见度在1 h左右的时间内从1000 m 左右快速下降到100 m 左右，然后波动式的缓慢下降并维持一定时间，最后又在1 h 左右时间内快速回升到1000 m 以上。2015年5 月23 日能见度在20 min 内从2000 m 左右迅速下降到300 m 左右，然后在3 h 左右的时间内波动式下降至100 m 左右，短暂维持后，在1 h 内快速回升1000 m 以上。2015 年12 月7 日虽然最低能见度强度不是很强，但是能见度变化更为复杂，出现4次能见度好转差转好的变化，且能见度均在30 min内由差转好快速回升到1000 m 以上。而弱降水和霾（局地污染）背景条件下，团雾（2013 年11 月23日）能见度在1 h 左右的时间内从10 000 m 左右快速下降到500 m 左右，并维持一定时间，最后又在20 min 内快速回升到10 000 m 以上。可见，5 次团雾过程向低能见度发展时具有较明显的爆发性增强的特征[9-10]，另外，能见度由差转好快速回升到1000 m 以上时，强度较弱的2 次团雾（2015 年12月7 日，2013 年11 月23 日）回升速度更快。

此外，团雾事故发生时间都处于能见度急剧变化期，其中有3 次处于能见度急剧下降期间，2 次处于能见度急剧上升期间。虽然，2013 年11 月23 日事故发生时最低能见度仅在400 m 左右，但由于是夜间能见度突降，造成驾驶人员视程障碍，从而诱发交通事故。

4.2 相对湿度变化特征

相对湿度是反映空气潮湿程度的一个气象要素，是成雾的最重要影响因子之一。5 次团雾过程除弱降水和霾（局地污染）背景条件下的团雾（2013 年11 月23 日）相对湿度维持在70%～80%外，雾背景条件下的4 次团雾的相对湿度均在92%以上（图6）。相关研究[1]指出持续时间较长、能见度低、湿度小的低能见度过程大多是由于秸秆焚烧、工业粉尘污染、汽车废气排放等因素诱发的雾霾混合现象。另外，田小毅等[18]曾对沪宁37 个站次雾形成时的相对湿度做过统计，发现单纯的霾不会使能见度很低（＜200 m），当相对湿度介于80%～90%就要关注雾霾并存以及低能见度出现的可能性，相对湿度达到90%左右就可能出现能见度小于200 m 的低能见度现象。综合2013 年11 月23 日能见度和相对湿度变化情况，也表明当日的团雾是由霾（局地污染）造成的。

图5 团雾事故点临近交通气象站能见度变化

图6 团雾事故点临近交通气象站相对湿度变化

4.3 气温和路面温度变化特征

雾背景条件下的4 次团雾过程气温日变化明显（图7a、7b、7c、7d），前一日最高气温与团雾事故发生前后气温温差较大，气温降幅大约在7～10 ℃。另外，2013 年6 月13 日、2013 年11 月15 日、2015 年5 月23 日团雾事故发生时刻路面温度和气温差约为2 ℃以上。而2015 年12 月7 日温差略偏小，约为1 ℃。弱降水和霾（局地污染）背景条件下的团雾过程（图7e）气温日变化不大，日降幅偏小，约在5 ℃，17：00 以后气温高于路面温度，团雾事故发生时刻路面温度和气温差约为-1 ℃，较雾背景条件下的路气温差明显偏小。这是由于当日以阴天为主，天空覆盖云系在阻挡地面有效辐射散失的同时，又可发射向下的长波辐射，对地面损失的热量进行补偿，因而导致地面辐射降温不如雾背景条件下的显著，使得气温日变化不大，路气温差偏小。综合来看，路气温差大小对团雾强度的判别有一定的参考意义。路面温度大于气温，且温差在2 ℃以上时有利于能见度更低的团雾发生。这是因为路面温度高于气温，且温差较大，一方面会产生辐射降温，有利于近地层空气冷却和水汽的凝结，另一方面会增强近地层空气湍流作用，有利于低层凝结水汽向高层交换，增强雾的浓度。

4.4 风速和风向变化特征

风速与雾的形成关系密切。一般认为晴朗微风有利于辐射冷却，使近地面水汽凝结而形成雾。研究表明[19]完全静风条件又可导致近地面湍流运动较弱，使水汽无法向上扩散，不利于雾层的形成。所以，小于一定强度的风速是雾形成和发展的有利因素。从图8 中可见，几次团雾从形成前至消散期间风速均维持在0.5～2 m/s 左右且变化幅度不大。

图7 团雾发生过程中事故点临近交通气象站气温和路面温度变化

风向与雾的发展和消散关系也很密切。适合的风向会将暖湿空气向冷的地表输送，使暖湿空气冷却凝结而形成雾并逐渐发展加强。分析4 次雾背景条件下的团雾发展和消散时风向变化很明显。2013年6 月13 日团雾生成前和维持期间都以偏北风为主，6：00 以后团雾消散期风向转为偏东风。2013 年11 月14 日夜间到15 日凌晨团雾形成前期风向变化较大，1：00—2：00 团雾能见度爆发增长期以偏南风为主，低能见度维持期风向变化不大，以偏西风为主，7：00 以后消散期则转为南风或西南风。2015 年5 月23 日1：00—2：00 团雾爆发增长期和2：00—6：00 团雾维持期间风向以偏北风为主，6：00 以后的团雾消散期则转为偏东风。2015 年12 月6 日22：00—7 日凌晨团雾爆发增长期风向为偏西风，凌晨至1：00 消散期则转为偏南风，1：00—2：00 爆发增长期风向又转为偏北风，2：00—4：00 团雾维持期风向转为西风，4：00—5：00 左右消散期风向转为偏北风，5：00—6：00 爆发增长期转为西风，7：00 以后消散期转为偏北风。总的来看，雾背景条件的团雾能见度生消变化与风向变化关系较为密切。团雾爆发增长期和维持期风向多为偏北或偏西风，消散期风向则多为偏东或偏南风。而弱降水和霾（局地污染）背景条件下的团雾（2013 年11 月23 日）在形成前期至消散期风向变化不大，主要以偏南或偏东风为主。

图8 团雾事故点临近交通气象站风向风速变化

5 结论

（1）团雾可在雾或弱降水和污染的背景条件下发生，其中，雾背景条件下更易多发，造成的低能见度强度更强。降水前充足的水汽条件，加之局地污染和地势低平，水网密集的地理环境，也为团雾发生提供有利条件。团雾形成是公路沿线能见度强度分布不均匀的原因。

（2）雾背景条件下，团雾发生的主要特征是相对湿度＞92%，日气温降幅＞7 ℃，风力＜2 m/s。另外，地面温度和气温温差大小对于判别团雾强度有一定的参考意义，地面温度大于气温，且温差在2 ℃以上时有利于强度更强的团雾发生。雾背景条件的团雾能见度生消变化与风向变化关系较为密切。团雾爆发增长期和维持期风向多为偏北或偏西风，消散期风向则多为偏东或偏南风。

（3）团雾事故多发生在能见度急剧变化期，能见度急剧下降和上升期间都可能诱发交通事故。

（4）基于江苏5 次团雾事故分析了团雾气象特征，得出一些对团雾预报具有一定参考意义的结论。由于样本数据有限，后续还应积累大量的团雾事故资料进一步分析验证。