1月31日至2月5日,我國中東部地區遭遇今冬以來大范圍、長時間的雨雪天氣過程。其中,2月1日至4日,河南南部、湖北中西部、安徽北部、江蘇北部、山東南部、湖南西北部、貴州東部等地部分地區有凍雨,這也是今冬以來出現凍雨省份最多的一次過程。
“滴水成冰”的凍雨到底是什么?它跟擁有雪的內核、冰的身形的霰是一回事嗎?為啥凍雨對陸路交通的影響如此大?一起來看關于凍雨的天氣解析。
專家顧問:
中央氣象臺高級工程師?張峰
中國氣象局公共氣象服務中心工程師?苗蕾
凍雨天氣檔案
凍雨,是南方朋友口中的“下冰凌”天氣,在北方則被稱為“地油子”。道路結冰、電線覆冰……都是凍雨帶來的影響。今年以來,南方地區多地出現凍雨天氣,對生產生活造成嚴重影響。作為“雨”的一種,凍雨是怎樣形成的?它有何特點?如何防范其不利影響?一起來看凍雨的檔案。
面部識別——美麗且危險
凍雨是由過冷卻水滴組成,與溫度低于0℃的物體碰撞后立即凍結的降水形態。簡單來說,溫度低于0℃的雨滴,在溫度略低于0℃的空氣中能夠保持過冷狀態,其外觀與一般雨滴相同,但當接觸到溫度為0℃以下的物體時,會迅速凍結成光滑堅硬的透明冰層——雨?。磧鲇甑哪畚铮?。通常,凍雨的厚度可達10—20毫米,最厚的有30—40毫米。
凍雨下落時,如果遇到毛毛雨,出現的凝聚物也稱為粒凇,其表面粗糙、粒狀結構清晰可辨;如遇較大雨滴或降雨強度較大時,往往形成明冰凇,明冰凇表面光滑、透明密實,常在與電線、樹枝等接觸后邊下落邊凝結,形成長長的冰掛,具備一定觀賞性。
凍雨看似美麗,實則危險。作為災害性天氣,凍雨對交通運輸、農業生產、電力輸送、通訊網絡及人民群眾生命財產安全等均會造成較嚴重的危害。
解鎖細節——成因和分布
凍雨的形成需要特定的天氣條件。當較強的冷空氣南下遇到暖濕氣流時,冷空氣就像楔子一樣插在暖空氣的下方,近地層氣溫驟降到0℃以下,濕潤的暖空氣被抬升,在云層中形成雨滴。雨滴從空中落下時,如果遇到近地面的冷空氣層,便會形成凍雨。
這樣的過程常發生在初冬或冬末春初時節,山區和濕潤地區更為常見。凍雨的形成不僅需要冷空氣,還需要一個溫度略高于0℃的暖層。上層云中的過冷卻水滴、冰晶和雪花在下落過程中先融化成液態水滴,然后再進入凍結層,最終形成凍雨。
我國的凍雨天氣分布如何?受凍雨危害最頻繁的地方在哪兒?在我國,凍雨南北皆有,總體上呈現南多北少的分布規律。在南方,江淮大部、江南地區北部及西南地區東部常見凍雨。高海拔地區也曾出現凍雨,如貴州、四川、江西、湖北及福建等地的高海拔地區。其中,貴州是凍雨出現最頻繁的地區,威寧又是受凍雨危害最大的城市,有“凍雨之鄉”的稱號。
2月19日,安徽省宿州地區出現凍雨,多地作物結冰。孫良鑫?攝影
應對手冊——威力與防范
凍雨造成的地面結冰會使交通受阻,大大增加交通事故的發生概率;飛機在有過冷卻水滴的云層中飛行時,會造成機翼等飛機表面積冰,威脅飛行安全;電線覆冰后遇冷收縮,伴隨凍雨重量的不斷增加,可能會出現繃斷,使通信和電路輸送中斷;在農業生產方面,凍雨會使大田結冰,造成返青的冬小麥被凍斷,或早春播種的作物幼苗被凍死。
2008年1月,我國南方地區遭遇嚴重的低溫雨雪冰凍災害,湖南、貴州、安徽等多省市道路交通出現擁堵,致使上萬車輛滯留。2020年11月,東北三省出現罕見凍雨天氣,當地通訊網絡、電力供應大面積癱瘓,局地斷電、斷網超過10小時。
如何盡量避免或減輕凍雨帶來的危害?在凍雨天氣時,公眾應盡量減少外出,外出時要采取防寒保暖和防滑措施,行人要注意遠離或避讓機動車和非機動車輛。駕駛員要盡量安裝輪胎防滑鏈,不要超車、加速、急轉彎或者緊急制動。同時,有關部門也需要及時清理積冰。(劉丹)
凍雨、冰粒、霰和冰雹——
辨認冬日天氣家族的“低調”成員
提起春運期間南方復雜的天氣,除了我們所熟知的雨、雪、冰雹之外,還偶有一些“低調”不?,F身的,比如凍雨、冰粒,還有霰……這些似雪非雪、形狀大小各異、降水相態復雜的天氣是如何形成的?有哪些異同之處呢?
出場條件:冷暖空氣夾心結構是關鍵
從形成條件來看,凍雨、冰粒和霰都具備同一條件,即在近地面的冷空氣之上存在強盛的暖濕氣流,形成逆溫的暖層,這個暖層被高空的冷層與近地面的冷層夾在中間,使得整個對流層形成“冷-暖-冷”的夾心結構。只不過,“三明治”夾心層的逆溫暖層薄厚不一會影響最后的呈現形態——在這樣的結構下,高空冷層的雪或冰晶降落到暖層便會融化成雨;如果逆溫的暖層比較厚,而地面的冷層較薄,雨落地之后才會結冰,就形成了“凍雨”;反之,如果逆溫層比較薄,地面的冷層較厚,雨在落地之前便會在空中重新凍結,再落下來就成了“冰?!?;當大氣結構更加不穩定時,由冰晶大量碰撞過冷水滴,使之凍結合并,才會出現“霰”。
體態特征:個頭質地有差異
從視覺上看,“凍雨”是以液體形態下掛在戶外冰冷的物體上并瞬間凍結的,外表光滑而透明,并封住物體或呈雨滴“懸掛”的形態。而冰粒、霰以及我們所熟知的冰雹長得有些類似,很容易混淆。不過抓住以下特征,還是可以區分的——冰粒是透明的不規則固態顆粒,直徑通常小于5毫米,質地較硬,落地易反彈;霰是冰晶在云內發生多次翻滾碰并而成的,混合較為均勻,多以白色不透明球形為主,直徑通常在2至5毫米,落地易碎。
但又有一個可能會疑惑的點來了:霰看著不就是小號冰雹嗎?其實還是有顯著區別的——冰雹的形成條件與上述的“夾心結構”不同。冰雹的產生要具備強烈的上升運動和充足的水汽補充條件,強烈的上升運動可以托著雹核不斷向上,并在上升過程中使其體積越滾越大,直到上升氣流無法托舉冰雹的重力時,它們便一落千丈。冰雹的直徑一般在5毫米至50毫米,但也偶有可長達幾厘米甚至幾十厘米,這種大冰雹需在斜升氣流很強、液態水含量很充沛的雷暴云中才能產生。因此,冰雹雖然也偶會出現在冬季,但大多出現在強對流天氣多發的夏季;而霰通常出現在冬季下雪前或下雪之初溫度還不算很低的時候??傊?,無論大小冰雹,都與霰有本質不同。
防范策略:“一事一策”常警惕
凍雨的危害不容小覷。凍雨落到室外物體上后迅速結冰,使得馬路如同冰面、軌道結冰、裹住電線、形成冰掛型凍雨,為出行帶來不便和安全風險,也容易壓垮電線,造成電力和通信中斷。
危害不亞于凍雨的,就是冰雹。其對農業影響極大,輕者減產,重者絕收。冰雹因其體積大且堅硬,在下落時還易砸傷行人,砸毀車輛和房屋。萬幸的是,隨著氣象預報水平和防雹技術的發展,在下冰雹之前發布的預警信息可助力農民及時搶收作物,或通過人工防雹技術,向雹云中播撒大量的凝結核,實現大雹塊轉化成霰和雨滴降落到地面,使其危害得以有效減緩。
至于冰粒和霰,由于體積甚小且落地后易融,從交通出行和人身安全角度,危害不如凍雨和冰雹。但由于冰粒、霰的出現往往伴隨寒潮、降雪等寒冷天氣,它們對于植物與農作物來說如同“大敵”,樹木、植物被凍傷后,嫩枝、嫩芽、葉片會萎蔫、變黑或死亡;低溫天氣對人體健康也存在影響,可能會造成機體免疫力下降、引發呼吸系統疾病和心腦血管疾病等問題,且雪地反射的紫外線易對人的眼睛造成傷害。(于桐)
2月6日,江西省出現凍雨,國網瑞昌市供電公司工作人員對線路設備進行除冰。魏東升?攝影
凍雨對交通的“攻擊值”有多大?
近期,隨著冷空氣不斷侵襲,南方不少地區遭受“濕冷魔法”的攻擊。
有網友拍到綠皮火車與高鐵在風雪中一路前行的畫面,大家稱“這就是中國速度遇到中國溫度”。那么,凍雨是如何對高鐵和綠皮火車產生影響的?
中國氣象局公共氣象服務中心工程師苗蕾介紹,凍雨天氣會給不同的交通出行方式帶來不同影響。接觸網結冰是凍雨影響高鐵運行的主要原因之一,高鐵的運行依靠電能保障,列車通過車頂的受電弓裝置與上方的架空接觸網摩擦獲得動力,但凍雨落下來就會瞬間讓接觸網結冰,使得列車無法順利獲得電能輸入,從而導致高鐵降速甚至停運。
其次,軌道結冰也是凍雨影響鐵路運行的重要原因。凍雨在鐵路軌道上形成冰層,會降低列車的牽引力和制動系統效率,同時造成列車更換岔道不便,從而增加列車運行中的安全風險。
苗蕾介紹,綠皮火車和高鐵的動力來源不同。高鐵以電力驅動為主,通過電力牽引傳動系統,將電能轉化為機械能讓列車產生動力。而綠皮火車的動力主要依賴于機車,包括內燃機車和電力機車兩種類型。遇到凍雨天氣,接觸網結冰導致高鐵運行受到影響,但內燃機車靠燃燒柴油驅動而無需靠外部供電,因此能夠在凍雨影響下繼續行駛。同時,由于行駛速度相對較慢,它能夠碾碎鐵軌上的冰塊,減小對列車的破壞,降低行車安全風險。
除了影響鐵路交通,凍雨對公路交通出行的影響也很大。凍雨造成路面結冰,降低摩擦系數,行駛中的車輛容易打滑甚至失控,增加了事故風險。此外,凍雨還可能引發交通擁堵或阻斷,降低運輸效率。
為了降低凍雨天氣對公眾交通出行的影響,氣象部門提供了精細的交通氣象服務——針對雨雪冰凍天氣,及時開展交通專業氣象預報研判,制作高速公路交通氣象災害風險預報;針對影響關鍵區域及關鍵時間節點,與交通運輸部路網中心加密會商,聯合發布《重大公路氣象預警》,為交通運輸部門做好惡劣天氣防范應對工作提供決策支撐;每日制作發布《全國主要公路氣象預報》,提供未來24小時受雨、雪、霧、凍雨等天氣影響的全國主要公路路段氣象預報,為公眾出行提供科學參考。
此外,氣象部門也會及時為公眾出行提供防范建議,若選擇開車出行,需提前查看沿途及目的地交通路段天氣預報和路況信息,行駛過程中隨時關注沿途天氣情況,減速慢行,必要時安裝輪胎防滑鏈;在長距離行程時,應提前做好線路規劃,出行避開雨雪最強時段和凍雨較重地區;密切關注鐵路、航空方面的動態信息,及時調整出行計劃。(趙寧)
(責任編輯:張明祿)