G6京藏高速盆地（柴达木腹地北线）春季路面温度与气温要素影响分析

达海钰 李宝华 雷春苗 郑玲 孙芙荣

（青海省气象服务中心，青海 西宁 810001）

0 引言

高速公路以其高效、快捷等优点在我国交通运输领域发挥着举足轻重的作用。交通运输作为国民经济和社会发展的重要基础，在切实保障人民基本生产生活、有力支撑社经济发展方面意义重大，其发展水平标志着一个国家现代化的发展水平［1−2］。京藏高速即北京到拉萨高速公路，简称京藏高速（国家高速公路编号为G6），该高速公路是国家高速公路网的重要组成部分。柴达木盆地属高原大陆性气候，气温变化剧烈，绝对年温差可达60℃以上，日温差也常在30℃左右，夏季夜间可降至0℃以下［3］。

现代公路运输体系所追求的快速、高效和安全，很大程度上受到气象因素的影响和制约。研究表明，公路安全运行与气象条件密切相关，随着国民经济的高速发展，灾害性天气如强降水、积雪、结冰、大风、高温、低温、沙尘暴、雾霾等，对公路安全运行的影响越来越严重，所造成的损失越来越大［4−10］。青海省的交通运输主要依靠公路，其公路建设的快速发展促进了地方经济的高速发展。调查显示，近些年道路结冰是青海省主要气象衍生灾害之一，在影响交通安全的恶劣天气中排在第一位［11］，但是相比较其他地区，对于青藏高原地区道路结冰的研究相对较少。温度对高速公路路面产生的影响较大。高温时，黑色沥青凝土路面吸收热量，当地表温度高于空气温度时，路面将出现变软或泛油现象，此时路面承重能力减弱，容易变形，这种情况下，行车的舒适度将受到严重影响，容易导致司机无意中变换车道，大大增加了交通事故的发生概率。当最低温度低于5℃时，空气中湿度偏高，容易出现白霜，且霜一般发生在夜间至凌晨，此时路面的摩擦系数接近于雪地，因此夜间及拂晓行车应格外注意安全。当最低温度低于0℃后，在桥梁及涵洞路段，路面很容易结冰、结霜，导致车辆打滑失控进而发生交通事故，气温越低，沥青路面摩擦系数越小，高速行车的危险性越大［12］。

1 研究资料和方法

本研究选取2018年5月1日—2020年5月31日京藏高速柴达木腹地公路北线沿线察汗诺收费站、乌兰小垭口和德令哈东收费站3个交通自动气象观测站气象资料，包括逐日最高（低）气温、逐日路面最高（低）温度，其中最高（低）气温为距地面1.5 m处百叶箱中所观测到的气温，路面最高（低）温度为红外线测温仪监测的路面0 cm温度，分析研究了京藏高速柴达木腹地北部部分路段最高（低）气温和路面最高（低）温度变化特征，并用统计学线性趋势相关方法，分别分析了上述3站路面最高（低）温度与日最高（低）气温间的相关关系，并建立了一元线性回归模型；在本研究中将3—5月划分为春季，站点详细信息见表1。

表1 交通气象站基本信息

2 气温对路面温度影响分析

2.1 路面最低温度与气温相关关系

本研究利用2018年5月1日—2020年5月31日3站逐日最低气温和路面最低温度资料，研究了3站春季逐日路面最低温度与最低气温间的相关关系。图1、图2、图3分别为3站路面最低温度与最低气温相关关系图，图中关系式中y表示路面最低温度，x表示观测点最低气温。察汗诺收费站春季各月相关系数分别为0.90、0.84、0.73，乌兰小垭口站各月相关系数分别为0.81、0.88、0.85，德令哈东收费站各月相关系数分别为0.91、0.93、0.87。3站四季路面最低温度与气温的相关性方程见表2，各方程均通过0.01的显著性检验。

表2 3站路面最低温度与气温相关性方程

侯巴迪［13］曾指出：4月份，西北五省绝大多数地区（除个别高山站）的月平均气温都在0℃以上。由于4月是由冬季向夏季过渡的时期，太阳辐射变化大，冷暖气团交锋频繁，天气多变，时冷时暖。春季是降水相态转变，且早晚温差较大的季节，容易发生道路结冰。此外，虽然道路结冰更容易出现在夜间，但如果白天出现道路结冰，当日其他时次也会出现比较严重的道路结冰，对交通的影响将比仅在夜间出现影响更大。综上所述，应更加注重春季路面低温预报的改进。通过相关性统计分析发现，察汗诺收费站、乌兰小垭口和德令哈东收费站3站路面最低温度与最低气温间有显著的相关性，平均相关性系数约为0.86，其中德令哈东收费站的相关性最为显著，平均相关性系数约为0.90，因此均具有较好的推广性和实用性，均可进行业务化使用。

2.2 路面最高温度与气温相关关系

利用2018年5月1日—2020年5月31日3站逐日路面最高温度和最高气温资料，统计春季逐日路面最高温度与最高气温的相关关系。图4、图5、图6分别是3个交通自动站路面最高温度与最高气温相关关系图，图中关系式中y表示路面最高温度，x表示观测点最高气温。察汗诺收费站春季各月相关系数分别为0.63、0.93、0.45，乌兰小垭口站各月相关系数分别为0.76、0.76、0.81，德令哈收费站各月相关系数分别为0.76、0.60、0.67。3个站点春季路面最高温度与气温的相关性方程见表3，各方程均通过0.01的显著性检验。

表3 3个站点春季路面最高温度与气温相关性方程

单纯的气温变化对交通的影响主要表现在高温和低温条件下，对车辆自身的发动机等部件运行状态的影响以及对长时间在车内的司乘人员的身体状况的影响。当气温达到35℃以上时，汽车水箱易开锅，发动机过热或难以发动；长时间行驶易造成爆胎并引发交通事故。另外，异常的气温对路面摩擦系数也有一定的影响。如果气温超过30℃，晴天时市内水泥和柏油路面的温度可达到40℃以上,柏油路面变得软、粘，摩擦系数增大，影响行车速度，增加耗油量［5］。而柴达木腹地处于沙漠戈壁地区，因此应更加注重路面高温预报的改进。

3 结论

本研究通过分析京藏高速柴达木腹地公路沿线察汗诺收费站、乌兰小垭口和德令哈东收费站交通自动气象观测站春季不同月份路面温度变化及气温变化特征的基础上，利用统计方法建立了其路面最高（低）温度与日最高（低）气温之间的相关性方程，得到以下结论。

①通过相关性统计分析发现，察汗诺收费站、乌兰小垭口和德令哈东收费站3站春季各月路面最低温度与最低气温间有显著的相关性，平均相关性系数约为0.86，其中德令哈东收费站路面最低温度与最低气温间的相关性最为显著，平均相关性系数约为0.90。

②采用统计方法建立的3站春季路面最低温度和最低气温间的相关性方程具有较好的使用价值，均通过了0.01的显著性检验，可在实际业务工作中推广应用。

③通过相关性统计分析发现，察汗诺收费站、乌兰小垭口和德令哈东收费站3站春季各月路面最高温度与最高气温间均通过了0.01的显著性检验，但显著性较低，应更加注重路面高温预报的改进。