SYNOPTIC CAUSE OF A CONTINUOUS CONDUCTOR ICING EVENT ON ULTRA-HIGH-VOLTAGE TRANSMISSION LINES IN NORTHERN GUANGXI IN 2015
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摘要: 广西区是我国南方电网西电东送输电的重要通道, 2015年1月26日—2月8日期间广西区北部桂林地区发生了一次大范围超高压输电线路的连续覆冰事件, 其最大覆冰厚度可达24.83 mm。利用ERA5再分析资料和气象观测资料结合南方电网超高压输电线路覆冰观测资料, 从天气形势、温湿垂直层结、局地气象要素以及大气环流指数等方面综合分析了此次电线覆冰的天气学成因。结果表明, 东亚大槽偏强, 阻塞高压引导脊前偏北气流南下, 冷空气入境与西太平洋副热带高压带来的暖湿气流汇合, 在北方寒潮与南方水汽的共同作用下, 地处高海拔的输电线塔杆易出现覆冰。冷暖气团在桂林北部山区上空相互对峙形成准静止锋时出现两种覆冰变化特征: 当冷空气强盛且水汽充沛时, 过冷却雨滴冻结或者雾滴凝华形成电线积冰; 而在暖气团主导下电线覆冰则自然融化。准静止锋的锋区移动在很大程度上影响着电线的覆冰增长过程, 特别地, 冷暖空气的交替主导是电线反复积冰的主要原因。Abstract: Guangxi Province is important for China Southern Power Grid to transmit power from west to east. From January 26 to February 8, 2015, a large scale and continuous conductor icing event of ultrahigh-voltage(UHV) transmission lines occurred in Guilin, Guangxi, with a maximum icing thickness of24.83 mm. Using ERA5 reanalysis data and meteorological observational data combined with the icing observational data of UHV transmission lines from China Southern Power Grid, the current research comprehensively analyzes the synoptic cause of this conductor icing event with a focus on synoptic situation, vertical stratification of temperature and humidity, local meteorological elements, and atmospheric circulation index. Resultsshow that when the East Asian trough is strong, the blocking high pressure guides the northerly cold airflow from the front of the ridge to the south, and the cold air merges with the warm and humid air flow brought by the western Pacific subtropical high. The transmission line towers located in the high altitude are prone to freezing under the joint influence of the cold wave from the north and the water vapor from the south. There are two opposite changes in conductor icing when the cold and warm air confront over the mountainous areas in northern Guilin, forming a quasi-stationary front. When the cold air is strong and moisture is abundant, the supercooled raindrops freeze or the fog droplets condensate to form conductor icing. However, when the warm air dominates, conductor icing melts spontaneously. The movement of the front area significantly affects the growth of the icing of the wire; in particularly, the alternating dominance of the cold and warm air is the main cause of the repeated icing of the wire.
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表 1 该覆冰过程塔杆A和B的三次最大覆冰概况
塔杆 时间 最大覆冰厚度/mm 温度/℃ A 2015/1/31T04:50 24.82 -4.1 2015/2/1T10:40 10.98 -1.7 2015/2/4T22:10—22:40 4.35 -1.7 B 2015/1/30T14:54 14.71 -3.0 2015/1/31T21:02 16.40 -3.2 2015/2/4T14:05 4.14 -0.6 表 2 各项指数逐日变化与日最大覆冰厚度变化的超前和滞后相关系数负(正)延时表示环流指数与日最大覆冰厚度的超前(滞后)相关。
延时/天 西伯利亚高压 东亚大槽 西太副高强度 西太副高面积 西太副高西脊点 850 hPa副高 -5 0.566 0.561 0.231 0.086 0.679 -0.109 -4 0.565 0.562 0.488 0.310 0.538 0.126 -3 0.572 0.572 0.666 0.618 0.466 0.481 -2 0.610 0.612 0.670 0.818 0.541 0.641 -1 0.646 0.648 0.658 0.815 0.613 0.491 0 0.659 0.661 0.669 0.728 0.615 0.178 1 0.658 0.661 0.686 0.643 0.576 -0.180 2 0.622 0.624 0.660 0.504 0.530 -0.497 3 0.454 0.455 0.491 0.315 0.393 -0.481 4 0.237 0.238 0.266 0.170 0.214 -0.207 5 0.096 0.097 0.105 0.117 0.086 0.020 -
[1] 马宁, 李跃凤, 琚建华. 2008年初中国南方低温雨雪冰冻天气的季节内振荡特征[J]. 高原气象, 2011, 30(2): 318-327. [2] 周悦. 电线积冰形成机理研究: 观测和模拟[D]. 南京: 南京信息工程大学, 2012. [3] 邹海波, 刘熙明, 吴俊杰, 等. 定量诊断2008年初南方罕见冰冻雨雪天气[J]. 热带气象学报, 2011, 27(3): 345-356. [4] 崔洋. 2008年我国南方冰冻雨雪天气大气环流异常分析[J]. 黑龙江气象, 2016, 33(2): 5-7+31. [5] 李艳, 王嘉禾, 王式功. 极涡、阻塞高压和西伯利亚高压在极端低温事件中的组合性异常特征[J]. 兰州大学学报(自然科学版), 2019, 55(1): 51-63. [6] 高洋, 吴统文, 陈葆德. 导致2008年1月我国南方冻雨过程的热力异常及其形成原因[C]//中国气象学会. 第28届中国气象学会年会——S17第三届研究生年会[C]. 厦门: 中国气象学会, 2011: 23. [7] 廖圳. 中国南方持续性低温雨雪冰冻事件环流分型特征[D]. 北京: 中国气象科学研究院, 2017. [8] 吴俊杰, 袁卓建, 段炼, 等. 前秋雪盖和海温异常对2008年1月南方低温雨雪天气的影响[J]. 热带气象学报, 2014, 30(2): 345-352. [9] 李长顺, 林辉阳, 王珊珊, 等. 福建省电线结冰的天气气候条件研究[C]//中国气象学会. 第33届中国气象学会年会S1灾害天气监测、分析与预报[C]. 北京: 中国气象学会, 2016: 7. [10] 殷水清, 赵珊珊, 王遵娅, 等. 全国电线结冰厚度分布及等级预报模型[J]. 应用气象学报, 2009, 20(6): 722-728. [11] 牛生杰, 周悦, 贾然, 等. 电线积冰微物理机制初步研究: 观测和模拟[J]. 中国科学: 地球科学, 2011, 41(12): 1 812-1 821. [12] 刘善峰, 陆正奇, 韩永翔, 等. 2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究——基于天气研究和预报(WRF)模式耦合电线积冰预报系统[J]. 科学技术与工程, 2019, 19(8): 303-309. [13] CHEUNG, HOFFMAN H N, ZHOU W. Implications of ural blocking for East Asian winter climate in CMIP5 GCMs. Part Ⅰ: Biases in the Historical Scenario[J]. 2015, J Climate, 28(6): 2 203-2 216. [14] 熊守权, 杨元建, 吴蓉, 等. 长江中游地区霾日的年际和年代际变化及其城乡差异成因研究[J]. 气象与环境科学, 2020, 43(2): 33-40. 10.1002/joc. 4572. [15] LU D, YANG Y, FU Y. Interannual variability of summer monsoon convective and stratiform precipitations in East Asia during 1998-2013 [J]. Int J Climatol, 2016, 36(10): 10.1002/joc. 4572. [16] LU R. Interannual variability of the summertime North Pacific Subtropical High and its relation to atmospheric convection over the warm pool[J]. J Meteor Soc Japan ser ii, 2002, 79(3): 771-783. [17] LU R, FU Y. Intensification of East Asian Summer rainfall interannual variability in the twenty-first century simulated by 12 CMIP3coupled models[J]. J Climate, 2010, 23(12): 3 316-3 331. [18] HOUSTON T G, CHANGNON S A. Freezing rain events: a major weather hazard in the conterminous US[J]. Natural Hazards, 2007, 40(2): 485-494. [19] STEWART R E, KING P. Freezing precipitation in winter storms[J]. Mon Wea Rev, 1987, 115(7): 1 270. [20] 孙建华, 赵思雄. 2008年初南方雨雪冰冻灾害天气静止锋与层结结构分析[J]. 气候与环境研究, 2008, 13(4): 368-384. [21] 陶玥, 李宏宇, 刘卫国. 南方不同类型冰冻天气的大气层结和云物理特征研究[J]. 高原气象, 2013, 32(2): 2 501-2 518. [22] 索渺清, 丁一汇, 鲁亚斌, 等. 中国南方准静止锋对冬季大范围冻雨的影响[J]. 气象学报, 2018, 76(4): 35-48. [23] 张春艳, 张耀存. 2008年初持续性低温雨雪冰冻事件的东亚高空急流特征[J]. 热带气象学报, 2013, 29(2): 306-314. [24] 张玲, 智协飞. 2008年初中国南方冰冻雨雪天气的多模式集成预报[J]. 热带气象学报, 2013, 29(3): 393-402. -