风吹雪(天气现象)

2023-06-14 41阅读

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风吹雪

天气现象

风吹雪是一种由气流挟带起分散的雪粒在近地面运行的多相流的天气现象,又称风雪流,简称吹雪,俗称白毛风。根据强度的大小等方面分为低吹风、高吹风和暴风雪三类。它是一种较为复杂的特殊流体,有较大的危害性。风吹雪多发生在高纬度、高海拔和地形起伏变化较大的积雪地区,在我国新疆主要发生在北疆和天山地带,“风吹雪”现象常发生在雪停之后,通常会出现在晴朗天气。2012年12月,乌鲁木齐市遭遇“风吹雪”,致G30新疆乌奎连接线路段300余辆车受困。

中文名 风吹雪
别名 风雪流、白毛风
简称 吹雪
定义 较为复杂的特殊流体
特点 有较大的危害性
形成 气流挟带起分散的雪粒

简介

风吹雪,指大风携带雪运行的自然现象。由气流挟带起分散的雪粒在近地面运行的多相流,又称风雪流,简称吹雪。它是一种较为复杂的特殊流体,有较大的危害性。

形成

起动风速和雪的输送是风吹雪的主要形成过程。前者是指使雪粒起动运行的临界风速,它的大小既和雪的密度、粒径、粘滞系数等有关,又与太阳辐射、气温、地面粗糙度等外界条件相关,一般情况下,气温从-23℃升至-6℃时,1米高处地面雪的起动风速是在4米/秒左右。

达到起动风速后,气流沿积雪表面呈现为水平与垂直方向的微小涡旋群把雪粒卷起,并以跳跃、滚动、蠕动和悬浮形式在地面或近地气层中运行,气流对雪的输送长度可从数十米到数百米,取决于风蚀雪面的状况。风吹雪输送率与风速成函数关系。

风吹雪,以0~10厘米这一层雪粒最多,且随高度的变化具有成层分布的规律。

风吹雪对自然积雪有重新分配的作用,它所形成的积雪深度要比自然积雪厚 3~10倍。雪粒如吹经平坦开阔地面,则风力以摩擦损失为主,能量损失少,雪粒便随风运行并形成各种吹蚀微形态。若吹经起伏变化大的地面,不仅摩擦阻力增大,同时形成因地形(物)局部变化,产生的涡旋阻力,使风速急剧减小,导致雪粒的大量堆积。堆积形态多种多样,如雪檐、雪堤、雪丘、雪舌、波浪式雪堆等。

风吹雪多发生在高纬度、高海拔和地形起伏变化较大的积雪地区,在新疆主要发生在北疆和天山地带,乌鲁木齐市的一些路段也是“风吹雪”发生的主要区域。“风吹雪”现象常发生在雪停之后,通常会出现在晴朗天气。

类型

依据雪粒的吹扬高度、吹雪的强度及对能见度的影响,可分成3类:

①低吹雪,指地面上的雪被气流吹起贴地运行,吹扬高度在2米以下。

②高吹雪,指较强气流将地面雪卷起,吹扬高度达2米以上,水平能见度小于10公里。

③暴风雪,指大量的雪随暴风飘行,风速达17.2米/秒以上,伴有强烈降温,水平能见度小于1公里(天空是否有降雪难以判定)。

风吹雪既有季节性的,也有全年不停的风吹雪。

主要分布在欧亚大陆、北美、格陵兰及南极冰盖等地区,而且频繁出现。中国分布在西北、内蒙古、东北、青藏高原和西南地区。

危害

风吹雪

风吹雪严重影响交通运输、工矿建设和农牧业生产。

1978年2月新英格兰暴风雪,造成10亿美元的损失。

1985年10月,吹雪灾害影响青藏高原,受灾面积相北中国的江苏和山东两省面积之和。

2012年12月22日,在极度的严寒与大风天气双重作用下,G30新疆境内乌奎连接线路段遭遇“风吹雪”现象。近六公里的路段上,300余辆车被堵,数百人受困。路段已经实施双向交通管制,数十吨融雪物资已经紧急运往受阻路段,四台大型清雪车辆在受堵路段附近待命,只待风力减小即可投入道路抢通工作中。

12月22日清晨,新疆出现风吹雪天气。乌鲁木齐市区气温降至零下28度,午后G30线新疆境内乌奎连接线路段出现九级以上大风天气。严寒与大风天气的双重影响致使这一路段路面出现大面积“风吹雪”现象,路面积雪厚达2米,受堵车辆自乌拉泊立交桥开始直至仓房沟立交桥,近六公里路面双向堵死。

乌鲁木齐公路管理局接到路况报告后立即组织应急队员上路抢救,部分工作人员22日17时紧急赶往受困路段,劝说受困人员将车辆放置路面,并组织人员撤离受阻路段;其余工作人员将清雪机械调往“风吹雪”路段待命,并准备了大量融雪剂等清雪物资。

预防

我国已在风吹雪物理研究等方面取得进展,并在野外观测、风洞模拟实验及大型防护工程等方面取得一些成效,总结出“导”(各种型式和规格的导雪设施,如下导风栅等)“改”(提高路基、修善边坡、开挖储雪场等)、“阻”(不同规格和结构的阻雪栅和防雪林等)、“除”(机械除雪与物理化学融雪)等一套有效的综合治理措施。

公路设计

风吹雪

在积雪地区,特别是风吹雪严重的山区,如路线设计不当,则会造成很大的后患,给养护、运输工作带来困难。由于风吹雪东部山区的公路设计有许多特殊要求,工程量大,投资多,因此,在测设时须作深入细致的调查工作,慎重选择路线,路基设计则应根据不同的积雪类型,提出相应的防治措施。

1、设计要点

(1)路线应尽量选择地处沿溪和山脊线,此处风力较大,不易积雪。

(2)路线应尽量最大可能设在阳坡,便于积雪后能够尽快融化。

(3)路线应尽量利用四面通风的开阔地、台地、山梁、陇岗等有利地形。对于严重积雪的地段,必须避让。当必须通过时,则应在设计中采取相应措施,并应尽量少设路堑,多设填方。

(4)尽量使路线走向与风雪流的主导方向交角小于30°。在转弯处,平曲线半径应大于400米,以免形成旋涡。当增大半径有困难时,可挖去弯道内侧山坡的部分土方,加宽边沟,并利用废方在外侧加宽路基,以加大储雪场地。

(5)展线地段宜将路线拉开,避免上下线重叠。回头弯路段宜采用高填方,否则须将上下线之间的“孤岛”削平,使弯道全部敞开。

(6)应尽量少的设置路堑,多设置填方,设置路堑时,浅路堑可考虑放缓边坡,把路基敞开;一般路堑则须考虑结合地形设置储雪场,整修内侧山坡等防雪措施。

(7)应尽量避免高路堤和深路堑相连接。

(8)填方路段的取土坑可用作储雪场。在背风坡上的路线,取土坑可用作储雪场。在背风坡上的路线,取土坑应设在路线的上面;在迎风坡上的路线,取土坑应设在下风面。

(9)路基最小高度应比当地最小积雪深度高出0.5米,并清除路基两侧15—20米范围内凸出的障碍物,如乱石堆、小土丘、草墩、灌木丛等。

(10)应尽可能将路堤迎风面的边坡加大,使其沿主导方向的坡度大于1:4。

(11)路线纵坡要尽量小些,最小纵坡不宜大于7%,路拱不宜大于2%,弯道的超高横坡小于4%。

(12)平曲线半径应尽量加大,对一些小山包,石嘴要大胆切削,不宜绕行,绕行山凹等不通风处,要采用高路堤。

(13)绿化设计时,栽植防雪林,防止风吹雪。

(14)路线、路基设计,在积雪段,要有1—2个冬季的现场观测资料作为依据,至少应在冬季进行现场积雪情况调查,以便对设计进行必要的修改完善。

(15)在山区还可以通过设置导风板来避免积雪的发生。当风雪流经过时,由于导风板的作用使风道断面减小,风速增大,即可将雪从路面上吹走或改变风雪流的方向,路面上就不会形成积雪,但导风板的造价较高,因而应与其他措施比较后采用。

2、勘测要点:

(1)调查当地的气象,地形和地貌特点,分析大风及降雪天气的形成原因及其规律。

(2)调查沿线冬季风力,风向及其频率与持续时间,总降雪量、一次最大降雪量、最大及平均积雪深度,冬季气温及冻融时间等资料,分析确定各个路段风雪流的主导风向,风吹雪类型及其危害程度。由于一般气象台、站都设在城镇附近,与路线上的情况出入较大,故应尽可能进行实地观测。

(3)实地测量1:2000~1:5000路线地形图,其范围每侧不少于200米,并在图上逐段标出冬季主导风向。

(4)对于修筑高路堤:开挖储雪场以及整修山坡等地段应仔细进行工程地质、水文地质调查,做好必要的路基排水与防护工程设计。

进行公路设计时,应该结合当地当年的积雪情况,结合现行规范的要求,尽可能地避免风吹雪害的影响,最大限度地保持路线的通行能力和安全。

参考资料

1.风吹雪·天气网

2.新疆:风吹雪致通行受阻 多部门联合作业保障道路畅通·新疆青年网

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