雨凇,俗称“树挂”,也叫冰凌、树凝,是指过冷却的液态降水(冻雨)碰到地面物体后直接冻结而成的毛玻璃状或透明的坚硬冰层,其外表光滑或略有隆突。形成雨凇的雨称为
冻雨。
定义
雨凇,是冻雨的结果,是一种灾害或景观。为超冷却的降水碰到温度等于或低于0℃的物体表面时所形成玻璃状的透明或无光泽的表面粗糙的冰覆盖层。
形态
雨凇比其它形式的
冰粒坚硬、透明而且密度大(0.85克/立方厘米),和雨凇相似的
雾凇密度却只有0.25克/立方厘米。雨凇的结构清晰可辨,表面一般光滑,其
横截面呈楔状或椭圆状,它可以发生在水平面上,也可发生在垂直面上,与风向有很大关系,多形成于树木的
迎风面上,尖端朝风的来向。根据它们的形态分为梳状雨凇、椭圆状雨凇、匣状雨凇和波状雨凇等。
景观
雨凇组成的冰花世界,点点滴滴裹嵌在草木之上,结成各式各样美丽的冰凌花,有的则结成钟乳石般的冰挂,满山遍野一片银装素裹的世界。茫茫群峰是座座
冰山,那造型奇特的松树、遍地的灌木,此时也成为银花盛开的玉树,仿佛银枝玉叶,分外诱人;满枝满树的冰挂,犹如珠帘长垂,山风拂荡,分外晶莹耀眼,如进入了琉璃世界;冰挂撞击,叮当作响,宛如曲曲动听的仙乐,和谐有节,清脆悦耳;山峦、怪石之上,茫茫一片,似雪非雪,仿佛披上一层晶莹的玉衣,光彩照人,在冬天灿烂的阳光下,分外晶莹剔透、闪烁生辉,蔚为奇观。
危害
综述
虽然雨凇使大地银装素裹,晶莹剔透,美轮美奂,风光无限,但雨凇却是一种
灾害性天气,不易铲除,破坏性强,它所造成的危害是不可忽视的。
雨凇与地表水的
结冰有明显不同,雨凇边降边冻,能立即粘附在裸露物的外表而不流失,形成越来越厚的坚实冰层,从而使物体负重加大,严重的雨凇会压断树枝、农作物、电线,房屋,妨碍交通。
雨凇最大的危害是使供电线路中断,
高压线高高的钢塔在下雪天时,可以会承受2-3倍的重量,但是如果有雨凇的话,可能会承受10-20倍的电线重量,电线或树枝上出现雨凇时,电线结冰后,遇冷收缩,加上
风吹引起的震荡和雨凇重量的影响,能使电线和电话线不胜重荷而被压断,几公里以致几十公里的电线杆成排倾倒,造成输电、通讯中断,严重影响当地的工农业生产。历史上许多城市出现过高压线路因为雨凇而成排倒塌的情况。
雨凇也会威胁飞机的飞行安全,飞机在有过冷水滴的云层中飞行时,机翼、
螺旋桨会积水,影响飞机
空气动力性能造成失事。因此,为了冬季飞行安全,现代飞机基本都安装有除冰设备。当路面上形成雨凇时,公路交通因地面结冰而受阻,交通事故也因此增多,山区公路上地面积冰也是十分危险的,往往易使汽车滑向
悬崖。
由于冰层不断地冻结加厚,常会压断树枝,因此雨凇对林木也会造成严重破坏。坚硬的冰层也能使覆盖在它下面的庄稼糜烂,如果
麦田结冰,就会冻断
返青的
冬小麦,或冻死早春播种的作物幼苗。另外,雨凇还能大面积地破坏幼林、冻伤果树。农牧业和交通运输等方面受到较大程度的损失。严重的冻雨也会把房子压塌,危及人们的生命财产安全。
雨凇造成灾害的可能性与程度,都大大超过雾凇,在
高纬度地区,雨凇是常出现的灾害性天气现象。消除雨凇灾害的方法,主要是在雨凇出现时,采取人工落冰的措施,发动输电线沿线居民不断把电线上的雨凇敲刮干净,并对树木、
电网采取支撑措施;在飞机上安装除冰设备或干脆绕开冻雨区域飞行。可部分减轻雨凇带来的危害。
总之,冻雨是冬季的一种低温
灾害,为了出行安全,交通运输、航空、铁路、公路、电力、电信、邮政等部门以及广大民众都应十分重视。
危害实例
●二十世纪
1954年12月至1955年1月,湖北省洞庭湖区平原出现雨凇,积冰厚达70~80mm。海拔150~600m处的中低山地的湖南电网,导线覆冰厚度最大达70~80mm,为历史罕见。2005年2月13日至2月16日,湖南500
kV电网先后有3条线路出现覆冰倒塔断线事故。
1962年11月24日发生在衡山
南岳的一次雨凇积冰,每米导线上积了16872克,即16.872公斤的重量,是中国全部记录中的冠军。其他重量较大的纪录有:湖南雪峰山15616克,黄山12148克,庐山5468克和
金佛山5440克等。河南省
商丘县1966年3月5~9日的一场雨凇,最大直径160厘米,最大积冰直径1400克/米,则是60年代平原气象站中的罕见记录了。
广东北部1969年初的一场严重的冻雨,使工业集中的粤北地区电讯交通中断,工矿
停电停产一个多星期。
1972年2月1~8日湖南、贵州、江西等地出现了一次大范围的冻雨天气,最严重的地段电线结冰近10厘米厚。使电报、电话都不通。
1973年12月,新疆维吾尔自治区
奇台县一次雨凇最大直径24厘米,厚度18厘米,每米重量224克,
吉木乃一次雨凇持续60小时,最大直径7厘米,都压断了电线,造成通讯中断。乌鲁木齐通往
塔城的通讯架空明线,每年冬季常需组织人力破凇打冰,才能保障通信联络的正常。
河北省的
承德市
塞罕坝林场于1977年10月27--28日出现了一次罕见的雨凇,受灾面积40万亩,占当时有林地面积一半以上,使60多万棵树折断,其中
折干、
折冠、
劈裂、严重弯曲的重灾区面积20万亩,损失成林5000多万株、蓄积30多万立方米。折合木材损失约96万立方米,人民币约2700~2800万元之巨。
1979年1月28日至2月3日,山东省青岛市的市区和部分县连续遭受雨凇灾害,致使 鲁东电网的
平度段终止供电,
胶南县雨凇达20~70毫米,损失达200余万元。
山东临沂一次雨凇曾使一根lm长的电话线上冻结重达3.5kg的冰层,造成巨大损失。
1997年12月26~30日,河北省
围场县某林场出现历史上罕见的雨凇,每两根电线杆之间的八根电线结冰重达1吨,电线被压断、电杆被压倒、树木被冻伤,损失严重。
1998年12月1日,江苏省的
宿迁、
新沂、邳州、东海4个县市出现了雨凇天气,积冰直径达4~16mm。徐州市10kV高压线路有11处断杆断线,刮倒电话线杆40根,损坏电话线路2.3km。
●二十一世纪
2002年12月25--26日,广西壮族自治区
桂林市遭受一次雨凇灾害,
临桂以北各县、区均出现冰冻和明显的雨凇,对桂林市
常绿果树造成较大影响,局部地区造成严重损失,尤其是
柑桔、
枇杷等果树,均出现树冠结冰,枝、叶以及枇杷幼果、
夏橙、留树保鲜的柑桔果实受到严重
冻伤。
2005年2月6日,鄂西南、
江汉平原、鄂东北地区共有18个县市出现雨凇,6小时积冰直径在2~8mm间。最大雨凇积冰直径6小时达到20mm。致使
五峰110伏线塔倒塌40多座,4条110千伏输电线路受到破坏,供电瘫痪,电网结构遭到破坏,对华中电网运行造成了极大威胁。同时雨凇天气使交通事故增加。
黄冈市2月交通事故较去年同期多发10个百分点。五峰公路路面因防滑链碾压损坏600公里。
长阳县因冰雪天气导致
318国道贺家坪至榔坪段交通阻塞,南线公路的
天柱山段
封路,王渔线的
金子山段12日也封闭一天。十堰汉十高速公路的
丹江口境内多次封闭;
二高山地区路面长时间积雪和路面结冰,其南三县交通中断3至5天。
2005年2月8日,位于重庆市东南的
酉阳地区雨雪天气持续不断,重庆电网酉阳、
武隆等地区分别遭遇了20多年不遇的恶劣天气和低温,形成大范围的雨凇,很多电力
线路覆冰超过了50毫米以上,致使110KV黔秀龙线的多基铁塔倒塌,导致大面积停电,严重影响了酉阳地区工农业生产和人民的正常生活用电。
2008年1月月下旬我国中部就出现了严重的线路覆冰,造成10多个省的部分电力供应中断,甚至有电力工作人员在进行抢修时牺牲。
来自湖南省送变电公司的消息,2008年1月26日下午14:40,该公司下属送电三分公司在执行华电长沙电厂沙坪变电站500千伏线路人工除冰任务时,因线路覆冰太厚,铁塔不堪重负发生坍塌,导致三名抢修作业人员死亡。
按照湖南送变电公司安排,送电三分公司于26日组织对该线路进行人工除冰。当时,铁塔上绝缘子串及导地线覆冰厚度大大超过设计标准。罗海文、罗长明、周景华三个人为一组,负责43号铁塔的覆冰清除任务。
他们在离地面50多米高的导线上和绝缘子串上,用木棒、扳手敲掉冰块。当作业进行到下午14时40分,因铁塔不堪冰雪重负,44号、43号、41号铁塔顷刻倒下,当时正在43号塔上作业的
周景华被锋利的角铁截断了系在身上的保险绳和安全带,从50多米的高空坠落,当即死亡。在同一塔上敲冰的罗长民、
罗海文也随铁塔轰然倒下,身受重伤。闻讯赶来的抢险队员,将他俩迅速送往
163医院抢救,终因伤势过重,抢救无效死亡。
2008年初雪灾时,广西北部全州、灌阳、资源等地,平时手指头粗的电线,受到冰雪袭击后,裹上了一整圈厚厚的冰凌,比手臂还粗,很多地方的电线杆歪歪斜斜,不堪重负。每隔2-3公里,就能看到倒伏的电线杆。1月22日以来,全州、灌阳、资源三县就无法持续供电。
在湖南,电网骨干线路覆冰总长度近6000公里,上万名电力职工奔波在风雪交加的山区抢修“冻伤”的电网。在受冰雪灾害最为严重的贵州省,全省电网500千伏网架基本瘫痪,41个市县受到停电影响。
形成机制
雨凇形成时为典型天气是微寒且有雨,风力强、雾滴大,多在冷空气与暖空气交锋,而且暖空气势力较强的情况下才会发生。雨凇和雾凇的形成机制差不多,通常出现在
阴天,多为
冷雨产生,持续时间一般较长,日变化不很明显,昼夜均可产生。雨凇是在特定的天气背景下产生的降水现象。
从冰晶层掉下来的雪花通过暖层时融化成雨滴,接着当它进入靠近地面的冷气层时,雨滴便迅速
冷却,成为过冷却雨滴(大气中有这样的物理特性:气温在零下几十度(℃)时,仍呈液态,被称为“
过冷却”水滴,如过冷却雨滴、过冷却雾滴)。形成雨凇的雾滴、水滴均较大,而且
凝结的速度也快。由于这些雨滴的直径很小,温度虽然降到摄氏零度以下,但还来不及
冻结便掉了下来。
当这些过冷雨滴降至温度低于0℃的地面及树枝、电线等物体上时,便集聚起来布满物体表面,并立即冻结。冻结成
毛玻璃状透明或
半透明雨夹雪凝附和冻结而形成的时候,即由外表非晶体形成的冰层和晶体状结冰共同混合组成,一般这种雨凇很薄而且存在的时间不长。
时间空间分布
雨凇以山地和
湖区多见。中国大部分地区雨凇都在12月至次年3月出现。中国年平均雨凇日数分布特点是南方多、北方少(但
华南地区因冬暖,极少有接近零度的低温,因此既无
冰雹也无雨凇);潮湿地区多而干旱地区少(尤以高山地区雨凇日数最多)。中国年平均雨凇日数在20~30天以上的台站,差不多都是高山站。而平原地区绝大多数台站的年平均雨凇日数都在5天以下。
雨凇大多出现在1月上旬至2月上、中旬的一个多月内,起始日期具有北方早,南方迟,山区早、平原迟的特点,结束日则相反。地势较高的山区,雨凇开始早,结束晚,雨凇期略长。如皖南的黄山
光明顶,雨凇一般在11月上旬初开始,次年4月上旬结束,长达5个月之久。据统计,
江淮流域的雨凇天气,沿淮的
淮北地区2~3年一遇,淮河以南7~8年一遇。但在山区,山谷和山顶差异较大,山区的部分谷地几乎没有雨凇,而山势较高处几乎年年都有雨凇发生。
在60年代里,广州没有出现过雨凇,上海、北京、哈尔滨平均每年仅分别出现0.1、0.7和0.5天。中国雨凇日数最多的台站是
峨眉山气象站,平均每年出现141.3天(最多年份167天),其次是
金佛山70.2天(最多年份93天),第三位湖北
巴东的绿葱坡61.5天(最多年份90天)等,都出现在南方高山地区。北方的雨凇既不多也不严重,干旱地区尤少。北方雨凇日数最多的地方就是甘肃省通谓的
华家岭、
华山和
长白山天池,它们平均每年分别出现29.6、19.8和18.5天,也都是高山台站。
雨凇最多的季节,冬季严寒的北方地区以较温暖的春秋季节为多,如长白山天池气象站雨凇最多月份是5月,平均出现5.7天,其次是9月,平均雨凇日3.5天,冬季12月至3月因气温太低没有出现过雨凇。而南方则以较冷的冬季为多,如
峨眉山气象站12月雨凇日数平均多达26.4天,1月份也达24.6天,甚至有的年份12月、1月和3月都曾出现过天天有雨凇的情况。
雨凇的危害程度与雨凇持续时间也有关系。上海市1957年1月15~16日曾出现一次雨凇,持续了30小时09分钟;北京最长连续雨凇时数是30小时42分钟,发生在1957年3月1~2日;哈尔滨最长持续28小时29分钟,发生在1956年10月18~19日。中国雨凇连续时数最长的地方也发生在峨眉山,从1969年11月15日一直持续到1970年3月28日,即持续3198小时54分钟之多。其次是
衡山南岳1370小时57分钟(1976年12月24日~1977年2月19日),第三为湖南的
雪峰山1192小时09分(1976年12月25日~1977年2月12日)。
雨凇积冰的直径一般为40—70毫米,也有的几百毫米,中国雨凇积冰最大直径出现在衡山南岳,达1200毫米,其次是巴东绿葱坡711毫米,再次为湖南雪峰山的648毫米。
气象站观测雨凇积冰直径用的方法是:由于雨凇在结冰的过程中,
导线变得越来越粗,但当雨凇积累到一定直径时,“雨凇冰棍”必然逐渐碎裂,这时气象观测人员就干脆全部清除残冰,让雨凇重新在导线上冻结。在高山上,也许要连续清除几次以至十几次,雨凇过程才告停止。按气象部门规定,各次碎裂时最大直径之和就是全部雨凇过程的最大积冰直径。