2008年湖南电网冰灾气象成因分析_陆佳政

0 引言
2008 年我国发生了罕见的雨雪冰冻灾害，给国 民经济和人民生命财产造成了重大损失，其中湖南 受灾严重。 湖南电网在雨淞的影响下， 遭到了重 创。 对于雨凇，很多科技工作者做了大量的研究工 作[1-13]。 但是，这些研究都还没有揭示雨淞成因的所 有方面，都还不足以为雨凇的预报提供充分的依据。 为了对本次冰灾有一个科学的认识， 并在未来能比 较准确地进行预测， 本文对此次湖南电网覆冰主要 从气象成因方面进行了比较系统的分析。
杆断杆 33 万多基，断线近 37 万处。 在冰冻期间，造 成了衡阳、郴州等地区大面积停电事故，使湖南电网 受了有史以来最严峻的威胁， 直接经济损失数十亿 元。
2 冰灾发生气候背景
2.1 全球气候持续变暖 自 1860 年有气象仪器观测记录以来，全球平均
温度升高了 0.6±0.2 ℃[14]。 最暖的 13 个年份出现在 1983 年以后。20 世纪北半球温度的增幅可能是过去 1 000 年中最高的。 近百年来我国气温上升了 0.5～ 0.8 ℃[15]，以冬季和西北、华北、东北最为明显。 1985 年以来，我国已连续出现了 16 个大范围暖冬。 我国 气候变化趋势与全球气候变化总趋势基本一致，正 经历以变暖为主要特征的变化。 我国气候变暖的幅 度由南向北增加。不少地区降水出现增加趋势。气候 变化的影响是多尺度、全方位、多层次的，正面和负 面影响并存， 但它的负面影响更受关注。 到目前为 止，气候变暖已经成为全球科学界的共识。 2008 年 冰灾就是在这一背景下发生的。 2.2 拉尼娜事件正在形成
2007～2008 年冬季
2.3 湖南气温持续多年正距平
湖南近几年气温上升非常明显。 以长沙为例，
1997～2006 年，年平均气温都是正距平，气温平均偏 高 0.66 ℃，最大正距 平 出 现 在 1998 年 ，为 1.23 ℃。 1997～2006 年，近 10 年来，偏暖非常显著，年平均气 温异常偏高的出现频次明显增多。 1998 年是近 56 年来平均气温最高的一年，2006 年的年平均气温仅 次于 1998 年，气温距平约为 1.03 ℃。 长沙市历年年 平均气温距平图见图 1。
1 湖南电网冰灾受损情况
2008 年年初，受冷暖空 气 共 同 影 响 ，我 国 南 方 地区遭受了严重的冰冻灾害天气，造成 500 kV 交直 流线路倒塔 678 基、 停运 119 条，220 kV 线路倒塔 （杆）1 432 基、 停运 343 条，500 kV 变电站停运 15 座，220 kV 变电站停运 86 座。
第6期
2008 年 湖 南 电 网 冰 灾 气 象 成 因 分 析
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图 2 郴州地面气温的变化
3.3 稳定的大气环流形势
寒潮爆发后，高空出现了稳定的大气环流形势： 即贝加尔湖附近有一个东西向的横槽， 其东西跨度 近 10 000 km，为所在纬圈周长的 1/4。此横槽可西延 到巴尔客什湖。鄂霍茨克海以东有一个冷低压，同时 有一个冷中心与之配合；乌拉尔山有一个阻塞高压； 中低纬度为平直环流，这种环流形势在 20 多天里一 直没有明显的变化。这是冰灾长期维持的主要原因。
第 30 卷 第 6 期 第 6 期2009 年 6 月
电力建设 Electric Power Construction
Vol ． 30 No． 6
Jun, 2009
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·电网技术·
2008年湖南电网冰灾气象成因分析
陆佳政，彭继文，张红先，李 波，方 针
(国 家 电 网 公 司 输 电 线 路 防 灾 技 术 实 验 室 （湖 南 省 电 力 公 司 试 验 研 究 院 ），长 沙 市 ，410007)
-0.8 -1.11 -0.59 -0.97 -1.2
湖南严重雨淞
1954～1955 年冬季 1955～1956 年冬季 1956～1957 年冬季
1963～1964 年冬季
1966～1967 年冬季
1968～1969 年冬季
1971～1972 年冬季 1973～1974 年冬季
1976～1977 冬季 1980～1981 年冬季 1983～1984 年冬季 1984～1985 年冬季
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电力建设
第 30 卷
中东太平洋海温进入拉尼娜状态后迅速发展，至 2008 年 1 月， 前 6 个月海表温度较 常 年 同 期 偏 低 1.2 ℃。 2008 年 4 月中旬末，赤道太平洋大气和海洋 状况的监测表明， 对流层底层西风距平正由赤道印 度洋传向西太平洋，并有可能进一步向东传播，因此 4 月下旬及以后的一段时期内， 拉尼娜会再次显著 减弱；2008 年 4 月赤道中东太平洋次表层热容量已 由较强的负距平大幅回升到历史同期的平均状态， 表明海洋的拉尼娜特征正在消退。 分析表明，这次 拉 尼 娜 现 象 是 1951 年 以 来 发 展 最 为 迅 速 的 一 次 ， 也是强度最强的一次。 拉尼娜事件是影响我国东部 大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因之一。 2008 年的电网覆冰灾害是 拉 尼 娜 事 件 发展到极盛 时发生的。
建国以来的拉尼娜事件与湖南雨淞的关系统 计，见表 1。可以看出：12 次拉尼娜事件中，有 5 次其 后的冬季有严重雨淞；13 次有严重雨淞的年份 中 ， 有 5 次是发生在拉尼娜事件开始之后。 关于拉尼娜 事件对我国雨淞的影响，目前国内学术界尚无定论， 仍然有待进一步研究。
表 1 拉尼娜事件与湖南严重雨淞的关系
冰 灾 发 生 时 ， 在 北 纬 25～35°有 一 个 明 显 的 锋 区。 在冰灾整个过程中，这个锋区一直存在，一直以 北纬 30°为中线， 南北摆动。 锋区中的 0 ℃等温线 10～11 日 在 河 南 境 内 ，12～17 日 维 持 在 湘 北 ，18～23 日 推 进 到 湘 中 ，24～2 月 1 日 在 湘 南 ，2～3 日 南 压 到 湖南与两广的交界处，4 日北抬到湘中，5 日南压到 湘南，6 日在两广，7 日迅速北抬到河南。 从 1 月 12 日到 2 月 1 日，0 ℃等温线一直在湖南境内。 边界层 锋区也一直维持在湖南的上空。 使得湖南的地面气 温难以回升，一直维持在 0 ℃以下。
3.4 强大的冷高压稳定少变
要维持较长时间的冰冻， 必须有源源不断的冷 空气。提供这种条件的是一个庞大的冷高压，此高压 控制着中亚和东亚的大部分地区， 中心在贝加尔湖 附近，中心气压达到了 1 060 hPa 以上，是一个异常 强大的冷高压，湖南省处于它的南缘。 在 20 多天的 时间里，这个冷高压的位置，强度和它所控制的范围 都没有太大的变化。 这就保证了冰冻区里有源源不 断的冷空气补充，使得气温一直维持在 0 ℃以下。
图 1 长沙市历年年平均气温距平图
从上面的分析可以看出，2008 年的冰灾是在全 球持续变暖拉、尼娜事件发展到极盛、湖南气温连续 10 年偏暖的情况下发生的。
3 湖南电网冰灾成因分析
3.1 有利的地形
湖南地处我国东南腹地， 长江中游， 位于东经 108°47′～114°15′，北纬 24°38′～30°08′之间。 湘西为 海拔在 1 000～1 500 m 之间的武陵山、雪峰山，其中 雪峰山既是资水和沅水的分水岭，也是湖南东、西自 然条件的分界线。 湘南有海拔在 1 000 m 以上、向东 西方向延伸的南岭山脉。 湘东有海拔 500～1 000 m、 东北-西南走向的幕阜、连云、九岭、武功、万洋、诸 广等山。 湘中为海拔 500 m 以下的丘陵、台地。 湘北 为洞庭湖及湘、资、沅、澧四水尾闾的河湖冲积平原。 全省东、西、南三面山地环绕，逐渐向中部及东北部 倾斜，形成向东北开口不对称的马蹄形。冷空气一般 都从洞庭湖侵入湖南省，沿湘江河谷到达南岭后，由 于山脉的阻挡，常常形成静止锋，这就是有名的“南 岭静止锋”，它是形成冰冻的重要原因之一。
3.5 西太平洋副热带高压偏北偏强
在冰灾发生前，副高脊线明显偏北。有一次明显 的副高北抬的过程。 寒潮爆发后，副高开始南退。 冰 灾就是在这种情况下发生的。副高虽然南退，但除了 24 日和 25 日外，一直维持在偏北的位置上。
3.6 南支槽频繁东出
由于中低纬度环流平直， 所以容易产生比较小 的波动。 特别是在青藏高原南侧会出现一个接一个 的南支低槽。从 1 月 10 日 08 时到 2 月 6 日 08 时的 26 天中，共形成了 12 个南支槽，平均 2 天就有一个 南支槽东移影响湖南，南支波动出现的频率非常高。 这 12 个南支槽使槽前的西南暖湿气流输送大量的 水汽到江南地区，造成长时间的阴雨天气，为覆冰的 形成提供了降水条件。
湖南电网是本次冰灾中受灾最为严重的省级电 网公司之一，湖南电网在冰灾期间，发生 500 kV 线 路倒塔 182 基，变形 68 基，导线断线或受损 159 处， 地 线 断 线 或 受 损 322 处 ；220 kV 线 路 倒 塔 633 基 ； 110 kV 线 路 倒 塔 1 427 基 ；35 kV 线 路 倒 塔 1 064 基；10 kV 线路倒杆 63 036 基；10 kV 及以上线路发 生断线超过 5 万处；损坏配变 3 380 台，低压线路倒
3.2 寒潮的爆发导致冰冻的发生 2008 年 1 月上旬末，我国南方普遍升温。 以长
沙为例，9 日 17 时，地面气温上升到 18.9 ℃。 10 日 乌拉尔山阻塞高压南跨，一股强冷空气侵入我国。11 日 17 时长沙气温下降到 3.5 ℃，48 h 内下降了 15.4 ℃，达到了寒潮标准。 其后，冷空气继续南侵，13 日 14 时，长沙气温为-0.9 ℃。 郴州地面气温的变化也 是如此，见图 2。 由于这次寒潮的入侵，湖南的气温 降到了有利于覆冰形成的条件， 导致了冰冻灾害的 开始。
拉尼娜现象是指在赤道东太平洋东部和中部海 水表面温度持续超过 6 个月低于气候平均值 0.6 ℃ 以上的海水大范围持续异常变冷 现 象 。 1951 年 至 今，共发生 12 次拉尼娜事件。 自 2007 年 8 月，赤道