华山电线积冰观测及其气象条件分析

华山电线积冰观测及其气象条件分析
摘要：本文利用1990年10月至2019年4月的气象资料，分析华山电线积冰的时间分布特征，类型特征，及其与气象要素的关系，分析表明：
（1）华山6月至9月无电线积冰，1-3月、11-12月积冰日数最多，4-5月和10月次之。

（2）华山电线积冰以雾凇型为主，同一测站最大积冰直径、厚度和重量均是南北方向大于或等于东西方向的居多。

（3）30年资料分析得出：华山电线积冰常出现在气温＜0℃，相对湿度＞70%，风向多为偏西风，且绝大多数情况下伴随有降水或雾的气象组合条件下。

一．概述
1.电线积冰的概念及测量
雨凇、雾凇凝附在导线上，或湿雪冻结在导线上的现象称为电线积冰。

电线积冰是一种气象灾害，对电力输送、通讯线路等方面的设施危害极大，给国民经济带来了巨大损失。

从积冰架上的导线开始形成积冰起，至积冰消失止，称为一次积冰过程。

有电线积冰观测任务的气象站，须视机测定每一次积冰过程的最大直径和厚度，以毫米(mm)为单位，取整数。

当所测的直径达到规定数值时，尚须测定一次积冰最大重量，以克/米(g/m)为单位，取整数[1]。

2.华山气象站电线积冰资料
华山气象站位于海拔2082米的华山西峰之巅，积冰架位于观测场西南角，南部濒临悬崖，分为东西向与南北向两组。

本文对华山气象站1990年10月至2019年4月的相关气象资料进行分析。

二．时间分布特征分析
1.年分布特征
据统计分析可得，华山电线积冰的年际变化较大，30年间，电线积冰日数
达30天及其以上的有5年，其中2004年最多，有37天，其次是1996年，有34天；电线积冰日数仅为10天及其以下的有2年，分别为2017年的9天，和2013年的10天；年平均电线积冰出现日数有近22天。

从图1可以看出，自2004年起，华山电线积冰出现次数大致呈下降趋势。

图1：华山电线积冰年分布特征图
2.月分布特征
从30年数据可以看出，电线积冰最早出现在10月，最晚出现在5月。

6至9月无电线积冰，1、2、3、11、12月电线积冰日数较多，4月、5月和10月电线积冰次之。

其中，各月出现电线积冰的频率自高到低分别为：3月约为22%，1月约为21%，12月约为20%，11月约为16%，2月约为9%，4月约为6%，10月约为5%，5月约为1%。

图2为华山电线积冰月分布特征图，图上可知，月平均电线积冰日数最多约为4~5天。

图2：华山电线积冰月分布特征图
3.持续时间
华山电线积冰持续时间较短，长则3至4天，较短的仅为几小时，一般持续
1天时间。

最长连续积冰日为3~4天的日数仅占总日数的1.9%，大部分出现在11
月-3月期间。

三．积冰类型分析
从数据统计分析可知，华山电线积冰以单纯的雾凇凝附而形成的电线积冰数
量较多，约占30年积冰总数的88.02%，其次是雨凇雾凇形成的混合积冰，约占9.83%，单纯雨凇凝附而成的积冰次数较少，仅有2.15%。

从直径厚度重量方面来比较，南北方向的积冰状况较东西方向来说更为严重。

在1990至2019年这30年间，东西方向仅厚度大于南北方向的次数约占26.42%，东西方向的直径大于南北方向的次数约占2%，南北方向直径厚度均大于东西方向
的次数约占71.58%。

1990年10月至2019年4月间，华山电线积冰的最大积冰直径约在90至
120mm之间，其中最大的为2018年11月的一次积冰过程，南北方向直径为
127mm，厚度为49mm，重量为600g/m,东西方向直径为103mm，厚度为55mm，重
量为500g/m。

四．电线积冰气象条件分析
1.电线积冰与温度的关系
通过对有电线积冰现象时的日最高最低气温，及相应小时气温分析可得，出
现电线积冰现象时，气温一般小于0℃，而其中较大一部分电线积冰出现在气温
小于-2℃的情况。

以1月和5月的电线积冰日为例，图3、图4表明，不论在哪
一个月份，只有当气温下降至0℃以下时，才有生成电线积冰的可能，温度越低，生成电线积冰的可能性越大。

图3：1月电线积冰日的日最高最低气温分布图
图4：5月电线积冰日的日最高最低气温分布图
2.电线积冰与水汽分布的关系
从总体上来看，电线积冰一般出现在有降水现象或有雾的天气背景下，也就表明了电线积冰生成环境对水汽的要求较高。

对30年间存在电线积冰时的相对湿度分析可得，出现电线积冰现象时，相对湿度一般大于70%，而在电线积冰现象持续时，相对湿度保持在90%以上的情况较多。

3.电线积冰与风向风速的关系
对30年来电线积冰日的两分钟平均风向进行统计分析，发现西西北风向的次数最多，约占28%，其次是偏西风，约占24%，再其次是西北风与西西南风，各为9%。

对30年来电线积冰日的两分钟平均风速进行统计分析，发现两分钟平均风速的变化范围较大，有时可达4~5级，2007年12月的积冰过程中，最大两分钟平均风速甚至达15.2m/s。

但是在电线积冰生成的初始阶段，风速一般不会超过3级。

4.电线积冰出现、增长、崩塌与相关气象要素的关系
以2004年11月12日至14日的一次积冰过程为例，对电线积冰出现、增长、崩塌与相关气象要素的关系进行分析。

12日07时40分开始出现降雪
天气，持续至13日凌晨，12日13时出现雾，持续至13日中午，雾凇则出现在
12日13时，结束于14日14时。

电线积冰最大直径厚度出现在13日，南北方向
直径为35mm，厚度为12mm，重量为75g/m,东西方向直径为17mm，厚度为12mm，
重量为35g/m。

根据图5、图6、图7分析，在气温低于-2℃，相对湿度大于80%，2min平均风速小于3m/s的环境下，积冰架上开始形成电线积冰，随着气温逐渐
下降，相对湿度逐渐增大，电线积冰逐渐增长至本次过程的最大值，而当气温逐
渐上升，相对湿度逐渐减小时，电线积冰则开始崩塌。

图5：12日13时-14日14时气温分布图
图6：12日13时-14日14时相对湿度分布图
图7：12日13时-14日14时2min平均风速分布图
根据统计分析的结果，一般来说，在气温较低且变化较小，湿度较高且基本保持稳定的情况下，电线积冰可以维持或增长。

五．小结
1.华山6月至9月无电线积冰，1-3月、11-12月积冰日数最多，4-5月和10月次之。

2.华山电线积冰以雾凇型为主，同一测站最大积冰直径、厚度和重量均是南北方向大于或等于东西方向的居多。

3.华山电线积冰常出现在气温＜0℃，相对湿度＞70%，风向多为偏西风，且绝大多数情况下伴随有降水或雾的气象组合条件下。

在气温较低且变化较小，湿度较高且基本保持稳定的情况下，电线积冰可以维持或增长。

参考文献：
[1]中国气象局.地面气象观测规范[M]北京:气象出版社，2003: 92-95.
作者：赵昕（1996-3），女，汉族，陕西渭南人，本科学历，助理工程师，从事：地面气象综合观测。