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你的雨我的雨好像不一样——
探秘冻雨

发布时间:2024年03月01日 来源:

1月31日至2月5日,我国中东部地区遭遇今冬以来大范围、长时间的雨雪天气过程。其中,2月1日至4日,河南南部、湖北中西部、安徽北部、江苏北部、山东南部、湖南西北部、贵州东部等地部分地区有冻雨,这也是今冬以来出现冻雨省份最多的一次过程。

“滴水成冰”的冻雨到底是什么?它跟拥有雪的内核、冰的身形的霰是一回事吗?为啥冻雨对陆路交通的影响如此大?一起来看关于冻雨的天气解析。

专家顾问:

中央气象台高级工程师 张峰

中国气象局公共气象服务中心工程师 苗蕾

冻雨天气档案

冻雨,是南方朋友口中的“下冰凌”天气,在北方则被称为“地油子”。道路结冰、电线覆冰……都是冻雨带来的影响。今年以来,南方地区多地出现冻雨天气,对生产生活造成严重影响。作为“雨”的一种,冻雨是怎样形成的?它有何特点?如何防范其不利影响?一起来看冻雨的档案。

面部识别——美丽且危险

冻雨是由过冷却水滴组成,与温度低于0℃的物体碰撞后立即冻结的降水形态。简单来说,温度低于0℃的雨滴,在温度略低于0℃的空气中能够保持过冷状态,其外观与一般雨滴相同,但当接触到温度为0℃以下的物体时,会迅速冻结成光滑坚硬的透明冰层——雨凇(即冻雨的凝聚物)。通常,冻雨的厚度可达10—20毫米,最厚的有30—40毫米。

冻雨下落时,如果遇到毛毛雨,出现的凝聚物也称为粒凇,其表面粗糙、粒状结构清晰可辨;如遇较大雨滴或降雨强度较大时,往往形成明冰凇,明冰凇表面光滑、透明密实,常在与电线、树枝等接触后边下落边凝结,形成长长的冰挂,具备一定观赏性。

冻雨看似美丽,实则危险。作为灾害性天气,冻雨对交通运输、农业生产、电力输送、通讯网络及人民群众生命财产安全等均会造成较严重的危害。

解锁细节——成因和分布

冻雨的形成需要特定的天气条件。当较强的冷空气南下遇到暖湿气流时,冷空气就像楔子一样插在暖空气的下方,近地层气温骤降到0℃以下,湿润的暖空气被抬升,在云层中形成雨滴。雨滴从空中落下时,如果遇到近地面的冷空气层,便会形成冻雨。

这样的过程常发生在初冬或冬末春初时节,山区和湿润地区更为常见。冻雨的形成不仅需要冷空气,还需要一个温度略高于0℃的暖层。上层云中的过冷却水滴、冰晶和雪花在下落过程中先融化成液态水滴,然后再进入冻结层,最终形成冻雨。

我国的冻雨天气分布如何?受冻雨危害最频繁的地方在哪儿?在我国,冻雨南北皆有,总体上呈现南多北少的分布规律。在南方,江淮大部、江南地区北部及西南地区东部常见冻雨。高海拔地区也曾出现冻雨,如贵州、四川、江西、湖北及福建等地的高海拔地区。其中,贵州是冻雨出现最频繁的地区,威宁又是受冻雨危害最大的城市,有“冻雨之乡”的称号。

2月19日,安徽省宿州地区出现冻雨,多地作物结冰。孙良鑫 摄影

应对手册——威力与防范

冻雨造成的地面结冰会使交通受阻,大大增加交通事故的发生概率;飞机在有过冷却水滴的云层中飞行时,会造成机翼等飞机表面积冰,威胁飞行安全;电线覆冰后遇冷收缩,伴随冻雨重量的不断增加,可能会出现绷断,使通信和电路输送中断;在农业生产方面,冻雨会使大田结冰,造成返青的冬小麦被冻断,或早春播种的作物幼苗被冻死。

2008年1月,我国南方地区遭遇严重的低温雨雪冰冻灾害,湖南、贵州、安徽等多省市道路交通出现拥堵,致使上万车辆滞留。2020年11月,东北三省出现罕见冻雨天气,当地通讯网络、电力供应大面积瘫痪,局地断电、断网超过10小时。

如何尽量避免或减轻冻雨带来的危害?在冻雨天气时,公众应尽量减少外出,外出时要采取防寒保暖和防滑措施,行人要注意远离或避让机动车和非机动车辆。驾驶员要尽量安装轮胎防滑链,不要超车、加速、急转弯或者紧急制动。同时,有关部门也需要及时清理积冰。(刘丹)

冻雨、冰粒、霰和冰雹——

辨认冬日天气家族的“低调”成员

提起春运期间南方复杂的天气,除了我们所熟知的雨、雪、冰雹之外,还偶有一些“低调”不常现身的,比如冻雨、冰粒,还有霰……这些似雪非雪、形状大小各异、降水相态复杂的天气是如何形成的?有哪些异同之处呢?

出场条件:冷暖空气夹心结构是关键

从形成条件来看,冻雨、冰粒和霰都具备同一条件,即在近地面的冷空气之上存在强盛的暖湿气流,形成逆温的暖层,这个暖层被高空的冷层与近地面的冷层夹在中间,使得整个对流层形成“冷-暖-冷”的夹心结构。只不过,“三明治”夹心层的逆温暖层薄厚不一会影响最后的呈现形态——在这样的结构下,高空冷层的雪或冰晶降落到暖层便会融化成雨;如果逆温的暖层比较厚,而地面的冷层较薄,雨落地之后才会结冰,就形成了“冻雨”;反之,如果逆温层比较薄,地面的冷层较厚,雨在落地之前便会在空中重新冻结,再落下来就成了“冰粒”;当大气结构更加不稳定时,由冰晶大量碰撞过冷水滴,使之冻结合并,才会出现“霰”。

体态特征:个头质地有差异

从视觉上看,“冻雨”是以液体形态下挂在户外冰冷的物体上并瞬间冻结的,外表光滑而透明,并封住物体或呈雨滴“悬挂”的形态。而冰粒、霰以及我们所熟知的冰雹长得有些类似,很容易混淆。不过抓住以下特征,还是可以区分的——冰粒是透明的不规则固态颗粒,直径通常小于5毫米,质地较硬,落地易反弹;霰是冰晶在云内发生多次翻滚碰并而成的,混合较为均匀,多以白色不透明球形为主,直径通常在2至5毫米,落地易碎。

但又有一个可能会疑惑的点来了:霰看着不就是小号冰雹吗?其实还是有显著区别的——冰雹的形成条件与上述的“夹心结构”不同。冰雹的产生要具备强烈的上升运动和充足的水汽补充条件,强烈的上升运动可以托着雹核不断向上,并在上升过程中使其体积越滚越大,直到上升气流无法托举冰雹的重力时,它们便一落千丈。冰雹的直径一般在5毫米至50毫米,但也偶有可长达几厘米甚至几十厘米,这种大冰雹需在斜升气流很强、液态水含量很充沛的雷暴云中才能产生。因此,冰雹虽然也偶会出现在冬季,但大多出现在强对流天气多发的夏季;而霰通常出现在冬季下雪前或下雪之初温度还不算很低的时候。总之,无论大小冰雹,都与霰有本质不同。

防范策略:“一事一策”常警惕

冻雨的危害不容小觑。冻雨落到室外物体上后迅速结冰,使得马路如同冰面、轨道结冰、裹住电线、形成冰挂型冻雨,为出行带来不便和安全风险,也容易压垮电线,造成电力和通信中断。

危害不亚于冻雨的,就是冰雹。其对农业影响极大,轻者减产,重者绝收。冰雹因其体积大且坚硬,在下落时还易砸伤行人,砸毁车辆和房屋。万幸的是,随着气象预报水平和防雹技术的发展,在下冰雹之前发布的预警信息可助力农民及时抢收作物,或通过人工防雹技术,向雹云中播撒大量的凝结核,实现大雹块转化成霰和雨滴降落到地面,使其危害得以有效减缓。

至于冰粒和霰,由于体积甚小且落地后易融,从交通出行和人身安全角度,危害不如冻雨和冰雹。但由于冰粒、霰的出现往往伴随寒潮、降雪等寒冷天气,它们对于植物与农作物来说如同“大敌”,树木、植物被冻伤后,嫩枝、嫩芽、叶片会萎蔫、变黑或死亡;低温天气对人体健康也存在影响,可能会造成机体免疫力下降、引发呼吸系统疾病和心脑血管疾病等问题,且雪地反射的紫外线易对人的眼睛造成伤害。(于桐)

2月6日,江西省出现冻雨,国网瑞昌市供电公司工作人员对线路设备进行除冰。魏东升 摄影

冻雨对交通的“攻击值”有多大?

近期,随着冷空气不断侵袭,南方不少地区遭受“湿冷魔法”的攻击。

有网友拍到绿皮火车与高铁在风雪中一路前行的画面,大家称“这就是中国速度遇到中国温度”。那么,冻雨是如何对高铁和绿皮火车产生影响的?

中国气象局公共气象服务中心工程师苗蕾介绍,冻雨天气会给不同的交通出行方式带来不同影响。接触网结冰是冻雨影响高铁运行的主要原因之一,高铁的运行依靠电能保障,列车通过车顶的受电弓装置与上方的架空接触网摩擦获得动力,但冻雨落下来就会瞬间让接触网结冰,使得列车无法顺利获得电能输入,从而导致高铁降速甚至停运。

其次,轨道结冰也是冻雨影响铁路运行的重要原因。冻雨在铁路轨道上形成冰层,会降低列车的牵引力和制动系统效率,同时造成列车更换岔道不便,从而增加列车运行中的安全风险。

苗蕾介绍,绿皮火车和高铁的动力来源不同。高铁以电力驱动为主,通过电力牵引传动系统,将电能转化为机械能让列车产生动力。而绿皮火车的动力主要依赖于机车,包括内燃机车和电力机车两种类型。遇到冻雨天气,接触网结冰导致高铁运行受到影响,但内燃机车靠燃烧柴油驱动而无需靠外部供电,因此能够在冻雨影响下继续行驶。同时,由于行驶速度相对较慢,它能够碾碎铁轨上的冰块,减小对列车的破坏,降低行车安全风险。

除了影响铁路交通,冻雨对公路交通出行的影响也很大。冻雨造成路面结冰,降低摩擦系数,行驶中的车辆容易打滑甚至失控,增加了事故风险。此外,冻雨还可能引发交通拥堵或阻断,降低运输效率。

为了降低冻雨天气对公众交通出行的影响,气象部门提供了精细的交通气象服务——针对雨雪冰冻天气,及时开展交通专业气象预报研判,制作高速公路交通气象灾害风险预报;针对影响关键区域及关键时间节点,与交通运输部路网中心加密会商,联合发布《重大公路气象预警》,为交通运输部门做好恶劣天气防范应对工作提供决策支撑;每日制作发布《全国主要公路气象预报》,提供未来24小时受雨、雪、雾、冻雨等天气影响的全国主要公路路段气象预报,为公众出行提供科学参考。

此外,气象部门也会及时为公众出行提供防范建议,若选择开车出行,需提前查看沿途及目的地交通路段天气预报和路况信息,行驶过程中随时关注沿途天气情况,减速慢行,必要时安装轮胎防滑链;在长距离行程时,应提前做好线路规划,出行避开雨雪最强时段和冻雨较重地区;密切关注铁路、航空方面的动态信息,及时调整出行计划。(赵宁)

(责任编辑:张明禄)