江苏省高速公路强风和强横风发生规律及个例数值模拟

发布时间：2018-03-25 02:13

本文选题：江苏省高速公路　切入点：强风　出处：《南京信息工程大学》2017年硕士论文

【摘要】：强风和强横风对汽车安全行驶影响较大,为提高预报准确率,减轻风灾损失,全面地了解强风和强横风的发生规律、形成及维持机制尤为重要。1.本文首先利用江苏省典型高速公路2012～2015年交通天气自动监测系统观测数据,分析了江苏省沪宁、宿淮盐、沿海和京沪高速公路强风和强横风的时空分布特征,探讨了地理环境等因素对强风和强横风发生的影响,在此基础上,对江苏省典型高速公路的风压进行分级,揭示风压的空间分布特征。研究表明:(1) 一天中强风和强横风发生频率最高的时间段为12～14时;一年7月份频率最高。(2)各站点强风和强横风发生日数频率一致,均呈现沿海高速发生频数较高的站点最多,范围最大,宿淮盐高速最少的特点。强风盛行风向与强横风风向基本一致,偏北风频率最高。频率最高的极大风风向为22.5°,最大风风向为0°。(3)月极端风速除宿淮盐2012年秋季外均超过10m/s,最大值达到22.6m/s。(4)综合考虑风向、风速等变化因素,将风压按从大到小顺序分为10、9、8、7、6、5、4、3、2、1级。其中风压达到4级以上频率最高的公路为沿海高速公路。(5)地理环境对各高速公路不同路段强风、强横风和风压等级均有不同程度的影响。2.对2013年3月9～10日发生在江苏省的一次冷空气过境引发的强横风天气过程进行了数值模拟,得到结论:(1)本次强横风过程高空有深厚的低槽,槽后强冷空气控制,地面冷高压不断发展和东移南压,高低空温压场结构配置较好,有利于近地层出现强风。(2)高低空散度场的有效配合及冷锋过境时产生的锋面大风是出现此次强横风过程的重要因素。(3)北方冷高压向南推进,与南方暖湿空气相遇,将其抬升形成锋面大风,并伴随产生了降水,此时路面湿滑且风雨交加时车辆行驶更为危险。(4)对流有效位能较小而对流抑制能量较大,本次强风过程对流交换较小。(5)在强风发展中期小范围出现冷暖平流交互,该处大气层结不稳定,冷锋后冷平流控制了底层大气,暖平流控制了高层大气,使得大气层结比较稳定,该系统得以维持。3.对2012年8月7～10日发生在江苏省的一次由台风过程引发的强横风天气过程进行了数值模拟,得到结论:(1)本次强风过程主要影响江苏南部、浙江北部和安徽南部地区,模拟效果十分理想。(2)台风登陆时台风中心辐合辐散值很大,随着台风在陆地上移动,逐渐减弱,登陆6～8小时后辐合辐散值急速下降。(3) 400hPa以下大范围地区水汽丰富,相对湿度大于80%,当台风减弱时,水汽仍作用于江苏上空,降水的减弱滞后于风力的减弱。(4)台风天气发生过程中,高对流有效位能区代表未来暴雨区范围,CAPE值的时间变化可以为暴雨的预报提供很好的启示作用。(5)可根据暖平流和冷平流明显分辨出气旋中心气流上升处和四周气流下沉处。4.对2013年7月31日发生在江苏省的一次由强对流天气引发的强横风过程进行了数值模拟,得到结论:(1)本次强风和强横风过程是由强对流天气产生的,影响范围较为分散,局地性较强。与系统性大风和台风过程模拟结果相比,本次模拟效果不是太理想,但江苏省高速公路代表站风场模拟值与实测值之间的相关系数都能达到0.6以上。(2)本次强横风过程发生时表现为低层辐合、高层辐散,强对流性天气的风速大、发生范围小使其对局地的影响更严重。(3)本次强横风过程的水汽垂直结构呈上干下湿的分布配置,易形成对流性不稳定层结,触发和维持强对流天气。(4)不稳定能量的积累,高CAPE和低CIN提供了有利的能量环境,不稳定结构配合下沉运动,是造成强横风天气的重要条件。(5)本次强横风过程发生时,形成了上冷下暖的不稳定层结,促进了对流系统的形成,产生动量交换,使地面风速增大。
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【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：U492.8

【参考文献】