康延臻，王式功,2，楊　旭，李景鑫，徐文君，尚可政

(1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅　蘭州　730000；2.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川　成都　610225；3.中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京　100081；4.中國(guó)人壽財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)蘭州分公司，甘肅　蘭州　730000)

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高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)研究進(jìn)展

康延臻1，王式功1,2，楊旭1，李景鑫3，徐文君4，尚可政1

(1.蘭州大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，甘肅省干旱氣候變化與減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000；2.成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川成都610225；3.中國(guó)氣象科學(xué)研究院，北京100081；4.中國(guó)人壽財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)蘭州分公司，甘肅蘭州730000)

高速公路交通運(yùn)輸是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和民眾出行的大動(dòng)脈，它對(duì)氣象條件具有高敏感性。不利的天氣條件易導(dǎo)致交通事故頻發(fā)，造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，已成為社會(huì)各界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文系統(tǒng)梳理了國(guó)內(nèi)外高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究發(fā)展歷程，分析幾類惡劣天氣對(duì)交通運(yùn)輸安全的影響與機(jī)理，最后探討了中國(guó)特色高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容、特點(diǎn)及趨勢(shì)。結(jié)果表明，以霧為主的低能見(jiàn)度、道路積雪和結(jié)冰、強(qiáng)降水等是影響高速公路安全運(yùn)行的主要?dú)庀笠蛩?。本研究旨在促進(jìn)我國(guó)交通氣象學(xué)科的發(fā)展，提升現(xiàn)代化高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)水平，并為科學(xué)決策道路建設(shè)、防范和應(yīng)對(duì)交通事故、保障財(cái)產(chǎn)和生命安全提供參考依據(jù)。

高速公路；交通氣象；交通安全；監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)；惡劣天氣；預(yù)警服務(wù)

引　言

交通運(yùn)輸作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，在切實(shí)保障人民基本生產(chǎn)生活、有力支撐社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面意義重大。高速公路具有較一般公路快捷、高效的特點(diǎn)，是國(guó)家交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，其發(fā)達(dá)程度是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志。現(xiàn)代高速公路運(yùn)輸體系所追求的目標(biāo)是“高速、高效、安全和舒適”，但隨著運(yùn)輸量的增加和極端天氣事件的頻繁出現(xiàn)，高速公路的安全運(yùn)營(yíng)受到嚴(yán)重影響。大霧、降水、大風(fēng)、沙塵暴、極端溫度、雷電、積雪和道路結(jié)冰、以及由暴雨天氣誘發(fā)的泥石流、塌方等地質(zhì)災(zāi)害是影響安全行車的主要?dú)庀笠蛩亍?/p>

據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)高速公路平均每年發(fā)生的600萬(wàn)起交通事故中約有170萬(wàn)是由惡劣天氣引發(fā)的，造成約80萬(wàn)人受傷和7 000人死亡[1]。2001—2007年我國(guó)高速公路因不良天氣條件引發(fā)的事故數(shù)和死亡人數(shù)呈逐年上升趨勢(shì)，每年約有30%的高速公路交通事故與不良天氣條件直接有關(guān)，不良天氣條件下高速公路交通事故傷亡人數(shù)約占交通事故總傷亡人數(shù)的20%[2-3]。近年來(lái)，全國(guó)平均每年高速公路交通事故死亡人數(shù)近12萬(wàn)人，其中約70%與氣象原因有關(guān)。如2013年1月31日，北京市凍雨和降雪天氣形成的“地穿甲”現(xiàn)象，造成道路行人摔傷和車輛刮蹭、追尾等事故，半天內(nèi)達(dá)2 000余起，造成至少4人死亡；2015年12月8日，在山西太長(zhǎng)高速公路太原方向王村橋路段，因大霧能見(jiàn)度極低，發(fā)生多起多車相撞道路交通事故，共涉及車輛33輛，造成6人死亡、4人受傷；交通運(yùn)輸部安全委員會(huì)發(fā)布的《交通運(yùn)輸安全生產(chǎn)事故報(bào)告(2013年)》顯示，由于惡劣天氣事故多發(fā)，2013年全國(guó)道路、水路運(yùn)輸以及交通運(yùn)輸工程建設(shè)領(lǐng)域共發(fā)生一次死亡3人及以上的安全生產(chǎn)事故280起(件)，死亡失蹤1 336人。另外，不良?xì)庀髼l件引起的機(jī)動(dòng)車輛交通事故保險(xiǎn)理賠案件也呈逐年增多趨勢(shì)。如2005年，北京地區(qū)的雹災(zāi)、福建地區(qū)“龍王”臺(tái)風(fēng)形成的大面積水災(zāi)，直接造成當(dāng)?shù)貦C(jī)動(dòng)車輛損失幾千萬(wàn)元；據(jù)山西省保監(jiān)局不完全統(tǒng)計(jì)，2013年4月19日山西大部分地區(qū)受罕見(jiàn)暴雪影響，因暴雪災(zāi)害引起的路滑車輛碰撞的保險(xiǎn)理賠案件2 473起，理賠金額高達(dá)925.55萬(wàn)元。

高速公路交通安全與氣象條件關(guān)系非常密切。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家早已建成了四通八達(dá)的高速公路網(wǎng)絡(luò)，因此極其重視道路交通安全對(duì)氣象條件的需求，并投入大量的人力、物力、財(cái)力進(jìn)行預(yù)報(bào)方法和服務(wù)手段的研究，取得了大量的研究成果[4]。我國(guó)自1988年第一條高速公路沈大線建成通車以來(lái)，高速公路通車?yán)锍滩粩嘣鲩L(zhǎng)，截至2015年底，高速公路總通車?yán)锍桃言鲋?2.5373×104km，機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)2.79億輛，其中汽車1.72億輛。2016—2020年(十三五時(shí)期)是高速公路加快成網(wǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，提出了高速公路建設(shè)的5個(gè)任務(wù)，從而使高速公路作為綜合交通運(yùn)輸體系的重要組成部分發(fā)揮支撐和引領(lǐng)作用。此外，根據(jù)《國(guó)家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013—2030年)》，到2030年將基本建成覆蓋全國(guó)的高速公路網(wǎng)，其中國(guó)家高速公路共36條，達(dá)11.8萬(wàn)km。

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，特別是物流等行業(yè)異軍突起，使道路交通呈現(xiàn)出交通流量高位增長(zhǎng)、交通工具日趨多元、群眾出行需求日益旺盛新格局的同時(shí)，也造成了高速公路交通事故發(fā)生率大幅攀升。高速公路交通事故的發(fā)生是人員、車輛、道路、天氣等因素綜合作用的結(jié)果，10 mm以上降水(雨、雪)、凍雨(道路結(jié)冰)、霧(大霧、團(tuán)霧)、揚(yáng)沙、沙塵暴等惡劣天氣現(xiàn)象是高速公路交通事故的重要誘因。據(jù)湖北省公安廳高速公路警察總隊(duì)統(tǒng)計(jì)[5]，高速公路40%的交通事故發(fā)生在陰天，38%的交通事故發(fā)生在雨天。以漢宜高速為例，汛期(5—9月)是交通事故高發(fā)時(shí)期，冬季(12月—翌年2月)其次，春季(3—4月)及秋季(10—11月)事故發(fā)生較少，這與汛期不利氣象條件的多發(fā)密切相關(guān)。

我國(guó)的高速公路建設(shè)發(fā)展迅速，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)防建設(shè)和人民生活水平提高等方面都發(fā)揮著重要作用。基于高速公路交通事故對(duì)氣象條件高度敏感性這一事實(shí)，迫切需要加強(qiáng)高速公路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)，而公路氣象預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)作為國(guó)家交通(公路)信息服務(wù)平臺(tái)的7大系統(tǒng)之一，其重要性正在不斷被社會(huì)認(rèn)可和提升[6]。高速公路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)首先為駕駛員、道路養(yǎng)護(hù)人員、應(yīng)急救援人員和交通指揮管理部門提供及時(shí)準(zhǔn)確的路況運(yùn)行和氣象信息，為政府部門科學(xué)決策提供依據(jù)，進(jìn)而采取積極有效的措施改善道路交通條件和使用性能，以延長(zhǎng)道路的使用壽命；其次在重大氣象災(zāi)害發(fā)生時(shí)，高速公路管理部門可提前根據(jù)交通氣象預(yù)報(bào)做出應(yīng)急安排，以便預(yù)防或減輕災(zāi)害性天氣造成的危害，確保高速公路安全暢通；再者，氣象信息有助于在建或擬建高速公路的線路規(guī)劃、工程建設(shè)及災(zāi)害防御科學(xué)決策，從源頭上預(yù)防不利天氣對(duì)高速公路安全運(yùn)行造成危害。據(jù)2011年交通運(yùn)輸部與中國(guó)氣象局評(píng)估證明，交通氣象服務(wù)對(duì)公路交通行業(yè)發(fā)展的貢獻(xiàn)率超過(guò)1.09%。實(shí)踐證明，在危險(xiǎn)天氣來(lái)臨前，準(zhǔn)確及時(shí)的道路交通天氣預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)是保障交通安全的重要舉措。高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)具有重要實(shí)用價(jià)值[7-8]。

雖然我國(guó)高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)研究與應(yīng)用得到進(jìn)一步加強(qiáng)，但在現(xiàn)有高速公路氣象監(jiān)測(cè)技術(shù)條件下，對(duì)路面溫度變化規(guī)律、不同降水類型(強(qiáng)度)形成的結(jié)冰過(guò)程、路面積水深度變化等物理變化的認(rèn)識(shí)具有一定局限性，同時(shí)大部分地區(qū)高速公路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)的研究與開發(fā)尚待完善。為滿足我國(guó)現(xiàn)代化高速公路建設(shè)和發(fā)展需求，迫切需要建立一個(gè)立體化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化、高效安全的現(xiàn)代化高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)。本文試圖在總結(jié)國(guó)內(nèi)外高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究進(jìn)展的同時(shí)，重點(diǎn)分析了惡劣天氣狀況(大霧、低能見(jiàn)度、強(qiáng)降雨、降雪、大風(fēng)、極端溫度、冰雹、雷電等)對(duì)高速公路交通運(yùn)輸安全的影響及其機(jī)理，并探析高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容及特點(diǎn)；在分析我國(guó)交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，提出有針對(duì)性的建議。旨在為保障安全運(yùn)行和減少人民生命財(cái)產(chǎn)損失、提高我國(guó)智能化高速公路建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1　高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究發(fā)展歷程

現(xiàn)代交通運(yùn)輸體系所追求的安全、快速、高效和經(jīng)濟(jì)適用，在很大程度上受到氣象因素的影響和制約。面對(duì)全球氣候變暖引起的極端災(zāi)害性天氣增多以及世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展的新常態(tài)，有效保障惡劣天氣條件下的交通安全，力求獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，提高應(yīng)對(duì)交通氣象災(zāi)害處理能力，是一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)的好壞，直接影響到高速公路運(yùn)輸系統(tǒng)和設(shè)施的安全、效率及經(jīng)濟(jì)效益，具有增強(qiáng)運(yùn)輸安全和保障經(jīng)濟(jì)效益的雙重作用。

高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)系統(tǒng)是道路交通氣象的重要組成部分，普遍受到各國(guó)政府的高度重視。隨著道路交通氣象科學(xué)研究的不斷發(fā)展及國(guó)際合作的加強(qiáng)，1984年第一個(gè)國(guó)際性交通氣象組織即歐洲交通氣象委員會(huì)(Standing Europe Road Weather Commission，SERWEC)在哥本哈根宣告成立，1992年更名為國(guó)際交通氣象委員會(huì)(Standing International Road Weather Commission，SIRWEC)，旨在進(jìn)一步促進(jìn)全球范圍內(nèi)公路交通氣象領(lǐng)域的知識(shí)交流。成員國(guó)主要集中在歐洲、北美，每2 a舉辦一次全球公路氣象大會(huì)，主要開展道路安全維護(hù)管理、氣象學(xué)、環(huán)境保護(hù)等道路氣象領(lǐng)域間的信息交流，致力于降低和減少氣象條件對(duì)交通的不利影響。合作研發(fā)的道路氣象信息系統(tǒng)(Road Weather Information System，RWIS)，已在30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用，產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。國(guó)外的交通與氣象一體化進(jìn)程及其研究成果，為我國(guó)公路交通氣象研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)已加入SIRWEC組織，并參加了14～17屆SIRWEC研討會(huì)議。

1.1國(guó)外研究現(xiàn)狀

交通氣象服務(wù)水平高低，主要依靠基于實(shí)時(shí)公路沿線觀測(cè)數(shù)據(jù)和分析預(yù)報(bào)集成系統(tǒng)。北歐、美國(guó)、加拿大、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在公路交通氣象服務(wù)方面的工作起步較早，并根據(jù)自身需求開展了大量卓有成效的工作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。一些國(guó)家建立了道路氣象信息系統(tǒng)(RWIS)，其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用傳感器收集和監(jiān)控影響安全運(yùn)行的道路小氣候數(shù)據(jù)，包括溫度、風(fēng)速、風(fēng)向、降水和濕度等變化狀況，每隔一定時(shí)間自動(dòng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)降缆饭芾硇畔⑾到y(tǒng)中。管理人員通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)分析來(lái)評(píng)價(jià)未來(lái)氣象條件對(duì)道路運(yùn)行可能帶來(lái)的影響，制定應(yīng)對(duì)措施，從而保障公路的正常、安全運(yùn)行，同時(shí)還可以為道路養(yǎng)護(hù)人員提供實(shí)時(shí)的道路信息，有助于對(duì)道路進(jìn)行合理維護(hù)管理。

1.1.1歐洲

在1980年代，德國(guó)、挪威、瑞典、芬蘭等國(guó)家先后建立了道路氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并將許多開創(chuàng)性的應(yīng)用成果逐漸推廣到世界各地。挪威主要通過(guò)雷達(dá)和衛(wèi)星對(duì)極端天氣條件下道路的天氣狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為道路管理部門提供地面監(jiān)控資料，以文本形式發(fā)布一般天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)品及惡劣駕駛條件下山地、峽谷等地的特殊天氣產(chǎn)品。近期，主要致力于研發(fā)能夠自動(dòng)生成預(yù)報(bào)結(jié)果、跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果的公路氣象條件預(yù)報(bào)模型。芬蘭氣象局和道路維護(hù)公司合作成立了道路天氣服務(wù)中心，2000年開始使用道路交通模式為道路交通提供地面結(jié)冰、霜凍、霧凇、變溫、地面雨水、凍雨、霧、降雪等天氣狀況和預(yù)報(bào)服務(wù)，用于指導(dǎo)道路維護(hù)活動(dòng)，保障行車安全，減少人員傷亡和維護(hù)成本。氣象學(xué)家、道路維護(hù)公司和汽車駕駛?cè)藛T，通過(guò)手機(jī)輸入出發(fā)時(shí)間、目的地等信息就可以查閱道路沿線的天氣狀況[9]。德國(guó)建立了公路天氣信息系統(tǒng)，利用氣象部門短期天氣預(yù)報(bào)和在公路上安裝的滑溜預(yù)警設(shè)施及公路天氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)常規(guī)氣象要素以及路面狀態(tài)。英國(guó)開發(fā)了3種道面溫度預(yù)報(bào)模型[10-12]，其中Icebreak model發(fā)展成為可提前6 h預(yù)報(bào)路面溫度狀態(tài)的自動(dòng)預(yù)報(bào)模式，誤差在1 ℃左右。且公路管理站依托氣象局在交通事故易發(fā)的陡坡、岔坡道上安裝的監(jiān)測(cè)雷達(dá)，發(fā)布位于風(fēng)暴路段的交通氣象預(yù)報(bào)，降低了不利天氣對(duì)旅客、運(yùn)輸貨物及交通設(shè)施帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，使交通事故明顯減少，為政府節(jié)約了大量資金。

1.1.2北美洲

美國(guó)和加拿大領(lǐng)土面積廣闊，自然氣候條件較西歐諸國(guó)復(fù)雜多樣，因此對(duì)高速公路預(yù)報(bào)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用更為重視。1990年代，美國(guó)聯(lián)邦高速公路局與國(guó)家氣象科研單位合作建立了道路氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)，進(jìn)行冬季公路的維護(hù)[13]。2001年美國(guó)佛羅里達(dá)州開發(fā)了道路氣象信息系統(tǒng)，首要目標(biāo)是為交通部門道路的使用者、災(zāi)害管理部門等提供及時(shí)有效的天氣預(yù)警信息，以便保證交通安全，減少與天氣相關(guān)的交通事故，提高預(yù)警管理能力。2004年，美國(guó)交通部聯(lián)邦高速公路管理局提出建立“國(guó)家范圍地面交通天氣觀測(cè)和預(yù)報(bào)系統(tǒng)的建設(shè)方案(CLARUS)”計(jì)劃，由美國(guó)交通部門、氣象部門及多所大學(xué)科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合設(shè)計(jì)完成，在進(jìn)行廣泛驗(yàn)證后已進(jìn)入推廣使用階段。另外，美國(guó)各州也積極發(fā)展適合本地區(qū)的道路氣象監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)系統(tǒng)。如華盛頓州建立了適合當(dāng)?shù)靥鞖獾牡缆仿访骖A(yù)報(bào)模式，用于路面溫度等氣象要素的預(yù)報(bào)，并利用網(wǎng)站發(fā)布道路實(shí)時(shí)天氣預(yù)報(bào)信息。田納西州的低能見(jiàn)度預(yù)警系統(tǒng)覆蓋了30.6 km道路，設(shè)置2個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)站和8套能見(jiàn)度監(jiān)測(cè)儀。美國(guó)也有很多私人公司參與制作道路氣象信息與36～48 h預(yù)報(bào)，用戶在付費(fèi)后可以隨時(shí)了解高速公路路段當(dāng)前天氣情況及未來(lái)趨勢(shì)。多年來(lái)，道路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)給美國(guó)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州依據(jù)天氣預(yù)報(bào)對(duì)第12號(hào)高速公路29英里路段進(jìn)行防冰凍預(yù)處理，減少了62%的道路維護(hù)時(shí)間和83%的研磨劑用量，事故發(fā)生率也因此降低了83%[14]。研究顯示，道路氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)所產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益約為投入成本的2倍，而間接經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)10倍。Boon等[15]通過(guò)評(píng)估華盛頓全面使用交通氣象信息服務(wù)系統(tǒng)及相關(guān)運(yùn)輸效率，進(jìn)一步確定研究費(fèi)用和產(chǎn)出效益之比為1:5。目前，美國(guó)在各州道路天氣信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，正在形成國(guó)家級(jí)的道路天氣信息系統(tǒng)，并逐漸成為智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems，ITS)的組成部分，應(yīng)用范圍和功能將進(jìn)一步擴(kuò)大。

加拿大已研制了路面狀況預(yù)報(bào)模式(Model of Environment and Temperature of Roads, METRo)[16]，該模式由路面能量平衡模塊和路面材料熱傳導(dǎo)模塊及路面水、雪、冰積聚模塊組成，可在人工與自動(dòng)2種狀態(tài)下運(yùn)行，提供每日2次的24 h路面溫度預(yù)報(bào)，其獨(dú)特的誤差耦合訂正機(jī)制使預(yù)報(bào)誤差約在±2 K左右。近年來(lái)，METRo還在歐洲斯洛伐克、斯洛文尼亞和捷克等國(guó)家得到推廣應(yīng)用，取得了良好的效果。

鑒于大部分歐美國(guó)家處于中高緯度地區(qū)，地理氣候區(qū)域特征使高速公路運(yùn)輸易受到低溫雨雪冰凍災(zāi)害的影響。因此，公路交通氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)側(cè)重于路面狀態(tài)(尤其是道路結(jié)冰)預(yù)報(bào)模式的研究。1957年，美國(guó)學(xué)者Barber[17]最早利用熱傳導(dǎo)方程來(lái)確定路面最高溫度。Christison等[18]以一維熱傳導(dǎo)方程為基礎(chǔ)，建立了基于有限差分方法求解瀝青路面狀況的預(yù)估模型，并將其模擬結(jié)果作為初始條件和邊界條件代入預(yù)估模型，最終獲得路面溫度狀況預(yù)報(bào)。1980年代后，利用交通氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)和以輻射能量平衡為基礎(chǔ)建立的路面模式溫度場(chǎng)改進(jìn)算法，再同化各種有效參量建立的路面狀況預(yù)報(bào)模型得到迅速發(fā)展[19-20]。為提高高速公路上路面溫度、降雪、結(jié)冰及積水深度的預(yù)報(bào)水平，在傳統(tǒng)的路面模式改進(jìn)過(guò)程中，基于GIS和物理模型的地形[21]、車流量[22-23]、環(huán)境風(fēng)[24]、氣溫[25]、云量[26]和工業(yè)鹽播撒[27]等影響道路表面輻射能量平衡的相關(guān)因子，已被廣泛應(yīng)用。其中在道路結(jié)冰預(yù)報(bào)時(shí)，充分考慮了路面輻射能量平衡方程、路面特性以及人為影響(諸如車流量、工業(yè)鹽播撒)，為有效、定量地確定撒鹽的時(shí)間和數(shù)量節(jié)省資金，以及提高應(yīng)急防御效率提供重要科學(xué)依據(jù)。

1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

交通氣象信息是智能交通系統(tǒng)(ITS)的基礎(chǔ)，高速公路交通基本信息可劃分為靜態(tài)信息和動(dòng)態(tài)信息。靜態(tài)交通信息，包括道路條件信息、沿線交通設(shè)施信息和環(huán)境信息等；動(dòng)態(tài)交通信息，包括實(shí)時(shí)交通狀態(tài)、公路施工、特殊管理情況和氣象環(huán)境信息等。

高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)，主要包括高速公路自動(dòng)氣象監(jiān)測(cè)、信息傳輸、數(shù)據(jù)庫(kù)、交通氣象分析預(yù)報(bào)系統(tǒng)和預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)(手機(jī)短信、高速公路顯示屏、電視網(wǎng)絡(luò)等)等。其中，網(wǎng)絡(luò)式交通氣象綜合監(jiān)測(cè)站(Transportation Meteorological Station Base Network，NTMS)是ITS系統(tǒng)的基本組成單元，其綜合信息采集、信息處理、網(wǎng)絡(luò)通訊和基站的自身安全監(jiān)控能力以及對(duì)危險(xiǎn)環(huán)境信息自識(shí)別能力等，直接影響ITS基礎(chǔ)信息的準(zhǔn)確性。華云等公司針對(duì)我國(guó)高速公路沿線氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警需求，開發(fā)的高速公路氣象監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)(Highway Meteorological Monitoring and Warning System，HMWS)，主要由高速公路氣象與環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Highway Meteorological Monitoring System，HMS)、高速公路氣象災(zāi)害預(yù)警發(fā)布系統(tǒng)(Highway Meteorological Disaster Issuing System，HMI)和高速公路氣象環(huán)境災(zāi)害預(yù)警中心站(Highway Meteorological Warning Center，HMC)構(gòu)成，已在山東、河北和貴州等城市推廣應(yīng)用。

我國(guó)交通氣象信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究雖然起步較晚，但近幾年發(fā)展速度較快，主要得益于氣象觀測(cè)技術(shù)的進(jìn)步和我國(guó)公路交通建設(shè)的快速發(fā)展。1990年代，我國(guó)公路基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。全國(guó)公路通車?yán)锍虄粼?7×104km，是1980年代凈增里程的2.6倍。特別是高速公路通車?yán)锍逃?990年代初的幾百公里增長(zhǎng)到1.6×104km，高等級(jí)公路的比重提高了9%，公路密度已達(dá)每百平方公里14.6 km。2004年我國(guó)公路通車總里程達(dá)187.1×104km，其中高速公路里程達(dá)3.4×104km，位居世界第二位。1988—2015年，我國(guó)從“2縱2橫和3個(gè)重要路段”，發(fā)展到“5縱7橫”，再到“7918”縱橫華夏大地的高速公路網(wǎng)，高速公路里程已達(dá)12.5373×104km，超過(guò)美國(guó)居于世界第一。

我國(guó)自然氣候狀況與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家有明顯差異，道路氣象條件局地性十分顯著。尤其是霧對(duì)道路交通安全的威脅較發(fā)達(dá)國(guó)家嚴(yán)重得多，因此霧對(duì)于交通安全影響的相關(guān)研究開展較早。1996年，江蘇省氣象局和滬寧高速公路運(yùn)營(yíng)管理部門緊密合作，開展了高速公路氣象條件監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)等試驗(yàn)。因冬、春季京珠高速公路粵境北段南嶺大瑤山濃霧頻發(fā)，交通部與中國(guó)氣象局熱帶海洋研究所合作，于1998年首次在高速公路設(shè)計(jì)施工階段有針對(duì)性地對(duì)危害行車安全的濃霧進(jìn)行專項(xiàng)研究。1999年，上海滬杭高速松江榮樂(lè)路段第一座交通氣象站的建立，標(biāo)志著我國(guó)正式開展道路交通實(shí)時(shí)氣象信息監(jiān)測(cè)工作。20世紀(jì)末，江蘇、安徽、上海等省份率先在高速公路沿線建成帶有能見(jiàn)度傳感器等氣象要素觀測(cè)儀器的高速公路氣象監(jiān)測(cè)站。2005年5月29日，交通運(yùn)輸部和中國(guó)氣象局首次聯(lián)合發(fā)布“全國(guó)主要干線公路交通氣象預(yù)報(bào)”，標(biāo)志著我國(guó)公路交通氣象信息服務(wù)工作步入常態(tài)化；7月27日，交通部和中國(guó)氣象局“關(guān)于開展公路交通氣象預(yù)報(bào)備忘錄”的簽署，揭開了我國(guó)交通氣象預(yù)報(bào)的歷史新篇章。

2006年12月，中國(guó)氣象局和上海區(qū)域氣象信息中心協(xié)作開展華東區(qū)域交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究，分階段在滬寧高速公路上安裝了26套我國(guó)自主研制的AMW環(huán)境氣象監(jiān)測(cè)站。2007年，北京市氣象局采用芬蘭ROSA儀器建立了18個(gè)高速公路氣象監(jiān)測(cè)站，并利用自主研制的數(shù)字化能見(jiàn)度儀建成了6個(gè)能見(jiàn)度觀測(cè)站。隨后，天津、遼寧、河北、陜西和山西等省氣象部門積極跟進(jìn)，在陸續(xù)建設(shè)公路沿線自動(dòng)氣象觀測(cè)站(包括能見(jiàn)度、風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫、濕度、雨量、路面狀況等)的同時(shí)，以多種方式告知管理人員和駕駛員等惡劣或極端天氣信息，提高安全行車水平。根據(jù)交通部和中國(guó)氣象局的通知要求，各級(jí)氣象部門也積極開展公路交通氣象信息預(yù)報(bào)服務(wù)的研究工作。

2010年8月31日，交通部與中國(guó)氣象局聯(lián)合下發(fā)了《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)公路交通氣象服務(wù)工作的通知》，要求共同推進(jìn)公路交通氣象觀測(cè)站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以霧、雨、雪、低溫冰凍、沙塵暴等影響公路交通安全的災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)為重點(diǎn)，按職責(zé)分工，在高速公路和國(guó)、省干線公路及重點(diǎn)旅游公路沿線，積極推動(dòng)建立專門的交通氣象觀測(cè)站網(wǎng)和視頻實(shí)景觀測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，還制定了我國(guó)交通氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從2010年10月起，中國(guó)氣象局開始為交通運(yùn)輸部、公安部交管局及旅游局等單位提供與交通安全相關(guān)的交通高影響天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警產(chǎn)品。但是，到2011年底，我國(guó)在高速公路沿線建成的交通氣象觀測(cè)站為1 422個(gè)，其中能見(jiàn)度和路面狀況觀測(cè)站分別為785個(gè)和305個(gè)，僅能提供不到10%的高速公路沿線氣象監(jiān)測(cè)信息，大大制約了我國(guó)交通氣象災(zāi)害預(yù)警能力的提高。

2013年8月15日，華北區(qū)域公路交通氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)(一期)通過(guò)專家驗(yàn)收，加快了我國(guó)高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的進(jìn)程。該項(xiàng)目在完善交通氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的基礎(chǔ)上，建立了高速公路交通氣象災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)體系以及精細(xì)化預(yù)報(bào)技術(shù)方法模型(包括強(qiáng)濃霧的生消預(yù)報(bào)指標(biāo)、路面溫度或道路結(jié)冰模型、爆胎氣象指數(shù)及行車氣象指數(shù)等)。同年12月31日，中國(guó)天氣網(wǎng)正式上線交通氣象頻道，推出主打交通氣象產(chǎn)品“公路天氣通”，發(fā)布國(guó)內(nèi)52條高速公路及西部主要國(guó)道、全國(guó)主要機(jī)場(chǎng)等天氣信息，以及各地交通、路況、洗車指數(shù)。根據(jù)我國(guó)高速公路沿線交通氣象觀測(cè)站建設(shè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)“密布式”道路氣象監(jiān)測(cè)站浪費(fèi)資金和能源的缺點(diǎn)，應(yīng)用熱譜地圖技術(shù)[28]，構(gòu)建優(yōu)化合理的“基站式”道路氣象站布設(shè)方案[29]，進(jìn)一步提升了高速公路氣象觀測(cè)技術(shù)水平，使我國(guó)交通氣象研究步入了新階段。另外，隨著許多重大道路交通氣象研究項(xiàng)目的相繼投入應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益。如上海世博會(huì)交通氣象預(yù)報(bào)在世博交通安全保障中發(fā)揮了積極作用；“冬季路面溫度空間分布規(guī)律”成果在京哈高速北京至山海關(guān)路段的應(yīng)用，優(yōu)化了道路氣象監(jiān)測(cè)站的布設(shè)，并搭建了路段級(jí)高速公路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

2　氣象因素對(duì)高速公路交通安全的影響及其機(jī)理

高速公路交通氣象觀測(cè)站網(wǎng)是國(guó)家公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與服務(wù)系統(tǒng)的重要組成部分，也是國(guó)家氣象監(jiān)測(cè)網(wǎng)的重要補(bǔ)充。眾所周知，10.0 mm以上降雨(雪)、凍雨、霧、大風(fēng)、揚(yáng)沙、沙塵暴、冰雹、雷電等惡劣天氣條件，不僅嚴(yán)重影響高速公路的安全運(yùn)行，而且對(duì)道路設(shè)施也有較大影響。如2014年2月7日，冀、晉、魯、豫、陜、京等地出現(xiàn)中到大雪或暴雪天氣，受持續(xù)降雪影響，部分地區(qū)出現(xiàn)道路結(jié)冰，先后造成13個(gè)省(區(qū)、市)90條高速公路113個(gè)路段封閉，北京和鄭州等20個(gè)機(jī)場(chǎng)均出現(xiàn)不同程度航班延誤。由此可見(jiàn)，準(zhǔn)確可靠的惡劣天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警信息，無(wú)論是對(duì)交管人員還是司乘人員，都顯得尤為重要。

2.1大霧與低能見(jiàn)度

在我國(guó)大部分地區(qū)引起惡性交通事故的天氣現(xiàn)象中，大霧、沙塵及沙塵暴等低能見(jiàn)度天氣影響最大。特別是造成<50 m的超低能見(jiàn)度的濃霧是引發(fā)重大交通事故的重要原因。南京地區(qū)日平均氣溫在2～12 ℃、最低能見(jiàn)度在200～500 m范圍內(nèi)，與日交通事故量呈顯著負(fù)相關(guān)[30]。這是因?yàn)殪F天易造成視程障礙，特別是“團(tuán)霧”，最容易引發(fā)惡性交通事故。大霧天氣車窗內(nèi)側(cè)易發(fā)生水汽凝結(jié)而影響視線，尤其是在適宜溫、濕條件下，路面會(huì)形成薄霜，伴隨霧滴和道路上積累的油與泥土的混合作用，嚴(yán)重降低輪胎與路面的附著系數(shù)，從而導(dǎo)致制動(dòng)距離延長(zhǎng)、行駛打滑、制動(dòng)跑偏等現(xiàn)象發(fā)生。1975年，在美國(guó)加利福尼亞通往紐約的高速公路上，發(fā)生了全球最嚴(yán)重的一起由大霧引起的交通事故，造成300多輛汽車相撞、1 000多人死傷[31]。我國(guó)高速公路因濃霧導(dǎo)致的惡性交通事故也時(shí)有發(fā)生。鄧長(zhǎng)菊等[32]指出，2007—2009年北京各條高速公路封閉的原因，其中90%以上都是由霧引起。大霧是造成低能見(jiàn)度危害的主要原因，其中濃霧和“團(tuán)霧”對(duì)交通安全與暢通的危害更大。因此，研究并揭示霧的孕育過(guò)程、觸發(fā)機(jī)制、發(fā)生發(fā)展規(guī)律，是開展能見(jiàn)度預(yù)報(bào)的關(guān)鍵著眼點(diǎn)和有效途徑。影響霧生消的因素很多，近地層水汽飽和度、中低層大氣層結(jié)穩(wěn)定度、近地面亂流和湍流狀況及地面輻射冷卻等都是影響大霧低能見(jiàn)度生成和發(fā)展的重要因素[33]。在有利天氣形勢(shì)下，水汽、降溫和凝結(jié)核是大范圍濃霧形成的基本要素。由于高速公路晝夜車流量大，汽車尾氣中包含的大量碳?xì)浠衔?、?xì)小的炭煙和汽車揚(yáng)起的大量灰塵等都可作為凝結(jié)核，有利于濃霧的形成[34]。

團(tuán)霧具有突發(fā)性、波動(dòng)性、局地性和滯后性等特點(diǎn)，其形成發(fā)展也具有季節(jié)性，并與高速公路沿線特殊地形地貌密切相關(guān)。在相同天氣背景下，山地、丘陵與河湖較多的地方易形成反復(fù)跳躍式的團(tuán)霧。局地微氣候環(huán)境的影響，或高速公路附近空氣中污染物微小顆粒的增加(如秋季秸稈焚燒、工業(yè)粉塵污染、汽車尾氣排放等)，都有利于霧霾和團(tuán)霧的形成。團(tuán)霧中數(shù)十米到上百米的局部范圍內(nèi)，出現(xiàn)的霧氣更“濃”、能見(jiàn)度更低。通常團(tuán)霧外圍視線良好，但內(nèi)部一片朦朧，預(yù)報(bào)特別困難。2013年6月4日06:00，在京港澳高速公路河南駐馬店833～841 km路段，由于突發(fā)團(tuán)霧，引發(fā)東西兩側(cè)16起交通事故，造成56輛車相撞，致14人死亡。濃霧滴對(duì)可見(jiàn)光有強(qiáng)烈的散射作用，造成嚴(yán)重視程障礙，當(dāng)能見(jiàn)度降到30～40 m及以下時(shí)，駕駛員容易對(duì)車速、車距產(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)，從而造成交通事故。隨著城市空氣污染的加重，發(fā)生在霧霾天氣條件下的低能見(jiàn)度災(zāi)害逐漸增多[35]，一方面霧和霾影響能見(jiàn)度的物理機(jī)制顯著不同，另一方面二者的協(xié)同效應(yīng)對(duì)能見(jiàn)度影響的物理機(jī)制更為復(fù)雜，這需要在加強(qiáng)高速公路天氣預(yù)報(bào)研究的同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)與之相關(guān)聯(lián)的環(huán)境氣象預(yù)報(bào)研究工作。

唐亞平等[36]利用沈山高速公路沿線10個(gè)交通氣象站的氣象觀測(cè)資料，采用多元逐步線性回歸、最小二乘曲線擬合以及MLP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)北方公路路面溫度、能見(jiàn)度以及冰雪路面等交通氣象環(huán)境進(jìn)行判識(shí)和預(yù)報(bào)。得到不同能見(jiàn)度下安全行車速度(表1)和交通安全指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及路況(表2)。由此可見(jiàn)，能見(jiàn)度的好壞受多種氣象條件的影響，且不同能見(jiàn)度條件下安全行車速度差別很大。

2.2大風(fēng)、沙塵與雷電

大風(fēng)、沙塵暴等天氣多發(fā)生在我國(guó)西北、華北甚至華東地區(qū)，強(qiáng)風(fēng)將地面大量沙塵吹起,造成空氣渾濁，水平能見(jiàn)度較低，嚴(yán)重危害交通安全。2014年4月23日上午，10級(jí)以上大風(fēng)、沙塵暴在新疆輪臺(tái)縣境內(nèi)的庫(kù)庫(kù)高速公路(巴州輪臺(tái)縣至阿克蘇庫(kù)車縣)497 km處發(fā)生6車追尾事故，造成1人死亡、2人重傷、28人輕傷。大風(fēng)、揚(yáng)沙或沙塵暴天氣除對(duì)交通設(shè)施造成危害，甚至掩埋公路，嚴(yán)重影響高速公路的安全運(yùn)行外，還會(huì)增加車輛行駛阻力，影響行車方向控制和穩(wěn)定性，側(cè)向風(fēng)過(guò)大時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致車輛側(cè)翻。

雷電也是影響高速公路交通安全的氣象因素之一。其危害主要體現(xiàn)在對(duì)高速公路沿線通信設(shè)備(如交通信號(hào)燈、公告牌等)的損害，造成通信中斷，影響安全運(yùn)營(yíng)。

表1　不同能見(jiàn)度下安全行車速度[36]

表2　交通安全指數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及路況[36]

2.3強(qiáng)降水與冰雹

路面狀況通常指道路表面的清潔狀況及潮濕程度。路面狀況隨氣候、地理位置、周圍環(huán)境、交通量以及各種人為因素的不同而發(fā)生變化。路面結(jié)冰是造成交通事故頻發(fā)的惡劣路況之一，可分為降雨結(jié)冰、降雪結(jié)冰和雨夾雪結(jié)冰[37]。降水(包括雨、雪、冰雹等)天氣引發(fā)的交通事故是一般天氣的2～3倍。Andrey等[38]指出，降水本身可以影響路面摩擦系數(shù)，降低路面附著力，造成路面積水和濕滑，增加制動(dòng)距離，成為誘發(fā)道路交通事故的重要因素，若在此過(guò)程中出現(xiàn)雨凇或凍雨會(huì)使路面摩擦系數(shù)進(jìn)一步降低，顯著增大交通事故的發(fā)生率。相關(guān)研究表明，交通事故傷亡人數(shù)與降水量、相對(duì)濕度之間呈顯著正相關(guān)，而與能見(jiàn)度、氣壓之間呈顯著負(fù)相關(guān)[39]。田艷等[40]指出，在冰雪路面、積水路面與正常干燥路面3種情況下，其交通事故發(fā)生概率之比為4.2∶1.6∶1，在寒冷地區(qū)這種現(xiàn)象更為嚴(yán)重。北方地區(qū)冰雪天氣對(duì)交通影響很大，尤其是東北地區(qū)，嚴(yán)寒及冰雪路面對(duì)交通影響明顯超過(guò)霧天氣。劉勇洪等[41]指出，冰雪強(qiáng)度(Is)一般與降雪量、積雪深度、積雪持續(xù)時(shí)間、雪后降溫程度等諸多因素有關(guān)。在結(jié)冰道路上，汽車驅(qū)動(dòng)輪很容易打滑或空轉(zhuǎn)，上坡、起步、停車時(shí)還會(huì)出現(xiàn)溜車現(xiàn)象。橋梁或風(fēng)口路段由于降溫較快，路面更易結(jié)冰，極易造成交通事故。另外，降雪伴隨著大風(fēng)天氣形成的風(fēng)吹雪可以造成視程障礙和背風(fēng)積雪障礙2種危害，在路段背風(fēng)區(qū)可在較短時(shí)間內(nèi)埋沒(méi)路基及車輛，是冬季風(fēng)吹雪地區(qū)阻斷交通的最重要原因[42]，尤其是在我國(guó)西北地區(qū)的新疆等省份，風(fēng)吹雪是冬季公路交通阻塞的主要天氣因素。研究表明，冰雪環(huán)境下，道路交通事故傷亡率增加25%，事故發(fā)生率上升100%。如2008年初我國(guó)遭遇50 a一遇大范圍的低溫、雨雪和冰凍災(zāi)害，其影響范圍和災(zāi)害程度最嚴(yán)重[43]，給貴州、湖北、湖南、安徽、江西和廣西等20個(gè)省(區(qū)、市)造成重大災(zāi)害。據(jù)民政部統(tǒng)計(jì)，此次災(zāi)害受災(zāi)人口達(dá)1億多人，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)500多億元。其中京珠高速受阻車龍最長(zhǎng)達(dá)90 km，滯留人員上萬(wàn)；京廣線、京九線以及17個(gè)受災(zāi)省份的高速公路也不同程度地中斷或關(guān)閉。

強(qiáng)降雨對(duì)道路安全的威脅也不容忽視，暴雨及以上量級(jí)的降雨過(guò)程能毀壞高速公路的基本交通設(shè)施，造成山洪泥石流、山體滑坡、道路受阻、路基塌方和橋梁毀壞等危害。當(dāng)高速公路沿線平均日雨量達(dá)到中到大雨時(shí)，事故發(fā)生率明顯增加。暴雨天氣容易產(chǎn)生高速水膜滑行現(xiàn)象，此時(shí)車輪不是與路面接觸，而是托在水膜上滑行，輪胎的摩擦力幾乎接近于零，易造成剎車失控、方向盤不靈；當(dāng)車輛急剎車、急轉(zhuǎn)彎時(shí)，容易橫向滑移、滑溜甚至翻車；短時(shí)強(qiáng)降雨可使能見(jiàn)度急速降低，汽車擋風(fēng)玻璃被雨水遮蓋，模糊不清，嚴(yán)重影響駕駛員視線，極易引發(fā)交通事故。此外，強(qiáng)降雨常伴有雷電，在無(wú)避雷措施附近的路段行駛時(shí)，司乘人員和車輛易遭雷擊。

春夏之交、夏秋季節(jié)是我國(guó)雹災(zāi)的多發(fā)時(shí)段。冰雹天氣具有較強(qiáng)的突發(fā)性，其危害主要表現(xiàn)在冰雹從高空急速落下的沖擊力很大，具有很強(qiáng)的破壞力和造成道路障礙的能力。如2010年5月2日15:00，一場(chǎng)突如其來(lái)的冰雹襲擊了甬臺(tái)溫高速公路奉化尚田路段以及甬金高速公路洞橋出口，冰雹突襲造成擋風(fēng)玻璃破碎、多輛車追尾，受損車輛近100輛。

總之，影響道路交通的氣象因素是多方面的。李迅等[44]對(duì)G2京津塘高速公路交通氣象安全指數(shù)的預(yù)報(bào)研究結(jié)果表明，平均萬(wàn)輛車流的交通事故與同步綜合氣象參數(shù)呈正拋物線的偏右側(cè)相關(guān)、自然指數(shù)相關(guān)或線性相關(guān)，即萬(wàn)輛車流的交通事故隨不利氣象參數(shù)的加大而增多。因此，在進(jìn)行路面狀況預(yù)報(bào)時(shí)，首先應(yīng)該結(jié)合常規(guī)的天氣預(yù)報(bào)方法對(duì)高速公路沿線區(qū)域做出精準(zhǔn)的降水預(yù)報(bào)，確定降水類型；其次，根據(jù)高速公路路面動(dòng)力、熱力、水汽條件，沿線自然環(huán)境、地形地貌、車流量大小及理化參數(shù)和結(jié)構(gòu)特征等，預(yù)報(bào)重點(diǎn)路面結(jié)冰時(shí)間、結(jié)冰厚度、冰膜與車輛間的摩擦系數(shù)等；此外，在進(jìn)行結(jié)冰持續(xù)時(shí)間和結(jié)束時(shí)間預(yù)報(bào)時(shí)，也要充分考慮播撒工業(yè)鹽對(duì)結(jié)冰融化產(chǎn)生的影響。

2.4極端溫度

交通事故的發(fā)生概率隨著熱應(yīng)力條件的增加而增大。氣溫不僅可以很好地表征區(qū)域的氣候變化特點(diǎn)，也被公認(rèn)為是評(píng)價(jià)道路使用性能最重要的環(huán)境影響因素之一。路面溫度與氣溫的日變化規(guī)律很相近，凌晨降到最低值，午后達(dá)到最高值。然而，路面最高溫度出現(xiàn)時(shí)間通常比最高氣溫早1 h左右，且數(shù)值明顯比后者高；而路面最低溫度和最低氣溫出現(xiàn)時(shí)間和數(shù)值卻差異不大。當(dāng)高速公路沿線平均高溫>33 ℃時(shí)，事故率會(huì)突發(fā)性增加；0～3 ℃的低溫對(duì)事故災(zāi)害程度也影響較大。干燥路面，當(dāng)溫度>20 ℃時(shí)摩擦系數(shù)較大，但隨溫度的升高變化較??；當(dāng)溫度在-5.0～20.0 ℃之間，摩擦系數(shù)隨溫度的下降而明顯減小，尤其在-5.0～0.0 ℃之間具有顯著的突變特征；當(dāng)溫度<-5 ℃，摩擦系數(shù)隨溫度的下降反而有所增大，這主要與瀝青路面的獨(dú)特物理特性有關(guān)。

高速公路上溫度過(guò)高會(huì)造成車輛輪胎內(nèi)部氣壓顯著升高，從而降低輪胎與路面間的摩擦系數(shù)，并增大爆胎幾率，甚至還會(huì)引起汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自燃、自爆等嚴(yán)重道路交通事故。最高氣溫在28～35 ℃且相對(duì)濕度≥85%的悶熱天氣條件下，駕駛員會(huì)感覺(jué)頭腦不清醒、體力不支、甚至中暑，從而明顯降低緊急情況下駕駛員的反應(yīng)速度和控制能力。而強(qiáng)降溫或寒潮、低溫天氣除容易引起道路結(jié)冰積雪外，還會(huì)使汽車機(jī)械性能變差，給車輛操縱帶來(lái)諸多困難，如低溫造成汽車燃油發(fā)粘、不易霧化，在汽缸內(nèi)難以點(diǎn)燃，以及汽車水箱凍壞等；氣溫一旦<0 ℃，汽車擋風(fēng)玻璃上往往會(huì)結(jié)霜，在空氣濕度大的地方還會(huì)在路面形成白霜，從而影響司機(jī)視線、降低機(jī)動(dòng)車制動(dòng)效能。

此外，路面溫度過(guò)高時(shí)，由于瀝青路面含有較多石蠟，熱穩(wěn)定性差，尤其是酷夏季節(jié)的中午，瀝青路面表層溫度接近70 ℃，而溫度>60 ℃時(shí)瀝青極易軟化，引起路面粘著力增強(qiáng)，造成車輛運(yùn)行速度和路面承載力大大降低的同時(shí)，還會(huì)使路面發(fā)生大面積損壞形變，影響其使用壽命和行車制動(dòng)能力；水泥混凝土路面也會(huì)因受熱膨脹而縫擁起凸?？傊?，通過(guò)對(duì)大量路面病害現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，不論是高溫還是低溫天氣都會(huì)引起路面上各種裂縫類病害，縮短路面的使用壽命。

3　我國(guó)高速公路交通氣象預(yù)報(bào)研究的特點(diǎn)與趨勢(shì)

我國(guó)幅員遼闊，南北氣候、地形差異大，公路交通氣象觀測(cè)站網(wǎng)建設(shè)和利用相對(duì)滯后，觀測(cè)站點(diǎn)密度較低，監(jiān)測(cè)能力不足，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分散，嚴(yán)重制約了公路交通氣象服務(wù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。雖然我國(guó)高速公路交通氣象研究工作取得了許多成果，但是研究水平與所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益較發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。

國(guó)外高速公路氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)的應(yīng)用，大多已精細(xì)考慮了交通流量、路面測(cè)站的天空可視因子對(duì)太陽(yáng)輻射的影響等。國(guó)際上主要有3種路面參數(shù)預(yù)報(bào)模型：統(tǒng)計(jì)模型[45]、基于GIS模型[46-47]和物理模型[48-49]。其中，物理模型因主要考慮了路面能量平衡、路面特性和人為熱的影響等而被廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，主要采用氣象因子與交通安全的天氣學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)值預(yù)報(bào)模式等方法，來(lái)進(jìn)行能見(jiàn)度(霧、區(qū)域性大風(fēng)、沙塵及沙塵暴)造成的視程障礙預(yù)報(bào)和強(qiáng)降水、降雪、路面高溫、道路結(jié)冰等對(duì)路面狀況影響等預(yù)報(bào)以及氣象災(zāi)害對(duì)交通運(yùn)輸影響的評(píng)估等。

3.1高速公路環(huán)境對(duì)交通氣象預(yù)報(bào)的影響

雖然氣象條件對(duì)高速公路交通的影響很大，但在道路交通氣象預(yù)報(bào)時(shí)，路況信息對(duì)局地天氣條件的反饋?zhàn)饔靡膊蝗莺鲆??？諝馀c瀝青路面的比熱有顯著差異，一般情況下極端路面最高溫度高于極端最高氣溫；相反，極端路面最低溫度低于極端最低氣溫，表明路面溫度的日較差明顯大于氣溫日較差。高速公路及其周圍不同的下墊面類型也會(huì)顯著影響路面附近空氣與路面的水熱交換平衡；公路路基朝向、海拔高度、形狀分布、充填方式和結(jié)構(gòu)組成以及不同地形條件下的獨(dú)特設(shè)計(jì)也會(huì)影響局地風(fēng)向與風(fēng)速。另外，高速公路上車流量的變化會(huì)引起汽車尾氣排放量的變化，由此對(duì)局地環(huán)境、空氣溫度和流動(dòng)狀況也會(huì)造成一定的影響。

3.2中國(guó)特色的高速公路交通氣象預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)

由于高速公路交通氣象因素變化具有很強(qiáng)的地域性，其對(duì)交通安全高效運(yùn)行的影響也不相同。如華北等地的大霧等低能見(jiàn)度、道路結(jié)冰等天氣事件，對(duì)交通安全的影響更為頻繁和嚴(yán)重；而華南等低緯熱帶地區(qū)，山區(qū)低能見(jiàn)度、高溫、暴雨和臺(tái)風(fēng)等是高速公路主要的氣象安全保障問(wèn)題。多年來(lái)，我國(guó)高速公路交通氣象預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行，主要圍繞京珠高速公路、滬寧高速公路和華北等地高速公路而開展。

3.2.1京珠高速公路

1998年，交通部與中國(guó)氣象局熱帶海洋研究所合作，在京珠高速公路粵境北段濃霧多發(fā)路段進(jìn)行了2期大規(guī)模的綜合野外觀測(cè)。利用外場(chǎng)觀測(cè)資料，分析了南嶺山地濃霧的氣候背景[50]、大霧天氣個(gè)例的微物理特征[51-52]、邊界層結(jié)構(gòu)特征[53]、霧水和雨水的化學(xué)組分[54-55]、濃霧的能見(jiàn)度、宏微觀特征、氣溶膠的分布特點(diǎn)及其湍流擴(kuò)散能力[56-57]，探討了濃霧形成的動(dòng)力條件，并對(duì)其生消機(jī)制進(jìn)行數(shù)值模擬研究[58-59]。研究發(fā)現(xiàn)，冬春季南嶺山地出現(xiàn)的霧是由復(fù)雜的微物理過(guò)程、局地地形、水汽輸送與天氣系統(tǒng)(華南準(zhǔn)靜止鋒)等相互作用的結(jié)果，屬于平流霧、爬坡霧類型，與輻射霧明顯不同，局地山地抬升造成的水汽冷卻凝結(jié)對(duì)霧的形成也起著重要作用。在上述研究的基礎(chǔ)上，確定霧區(qū)可預(yù)測(cè)參數(shù)，提出霧與能見(jiàn)度的4種預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，成功開發(fā)出準(zhǔn)確率較高的南嶺山地高速公路霧區(qū)能見(jiàn)度集成預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并確定了交通監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成和外場(chǎng)設(shè)備布設(shè)規(guī)則[60-61]。在高速公路上自動(dòng)站與能見(jiàn)度儀布設(shè)后，利用觀測(cè)資料對(duì)該路段霧區(qū)的能見(jiàn)度[62]、路面溫度[63]與氣象因子的相關(guān)性和演變特征進(jìn)行深入分析，進(jìn)一步豐富對(duì)該路段復(fù)雜氣象條件的認(rèn)識(shí)。

3.2.2滬寧高速公路

1990年代末，滬寧高速公路股份公司與江蘇省氣象局合作，并聯(lián)合一些科研機(jī)構(gòu)、高等院校協(xié)同攻關(guān)，開展滬寧高速公路無(wú)錫段濃霧監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)的試驗(yàn)研究，初步揭示了滬寧高速公路濃霧形成的若干特征，設(shè)計(jì)了制作臨近預(yù)報(bào)的流程，探討了在高速公路沿線布設(shè)自動(dòng)氣象觀測(cè)站的基礎(chǔ)上制作低能見(jiàn)度預(yù)測(cè)的可行性[64-65]。2005年7月20日，南京交通氣象研究所正式成立，是我國(guó)交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)警預(yù)報(bào)與服務(wù)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)。2006年12月16日，中國(guó)氣象局上海區(qū)域氣象中心區(qū)域交通氣象業(yè)務(wù)中心在南京正式揭牌，主要負(fù)責(zé)華東區(qū)域交通氣象業(yè)務(wù)工作。南京交通氣象研究所與交通部門長(zhǎng)期合作，在建成交通與氣象部門之間信息共享網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出高速公路濃霧等低能見(jiàn)度為主的氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警及臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)[66]，在氣象信息資源和業(yè)務(wù)系統(tǒng)的支持下，進(jìn)行氣象服務(wù)信息的發(fā)布和服務(wù)，共同構(gòu)成了滬寧高速公路氣象決策支援系統(tǒng)[67]。隨著高速公路氣象監(jiān)測(cè)資料增多和研究的深入，一些學(xué)者將WRF模式應(yīng)用于霧的模擬研究中，取得了良好的效果[68-70]。利用自動(dòng)氣象觀測(cè)站資料，開展了高速公路路面溫度極值預(yù)報(bào)的數(shù)值模型[71]、基于逐步回歸的最低路面溫度統(tǒng)計(jì)模型[72]，在路面溫度預(yù)報(bào)中發(fā)揮了積極有效的作用。另外，在強(qiáng)降水對(duì)交通的影響研究方面，確定了短時(shí)強(qiáng)降雨的預(yù)警閾值，制定了中短時(shí)強(qiáng)降雨預(yù)報(bào)預(yù)警的臨近預(yù)報(bào)流程[73]，探明了水平能見(jiàn)度與降水強(qiáng)度之間的負(fù)指數(shù)關(guān)系[74]。

3.2.3華北地區(qū)

我國(guó)華北地區(qū)由于地理緯度較高，冬季降水時(shí)往往伴隨著道路結(jié)冰。早期開展的北京地區(qū)高速公路氣象條件的相關(guān)研究，主要依賴于常規(guī)氣象觀測(cè)站的資料[75-76]。但是，高速公路上高速且密集的車流、路面的熱力特性和反照率、道路狀況(橋梁和坡度等)、周邊的綠化帶和護(hù)欄等都會(huì)強(qiáng)烈影響氣象要素，導(dǎo)致高速公路上的氣象要素與周圍環(huán)境存在很大的梯度。氣象站點(diǎn)與高速公路一般相距較遠(yuǎn)，且觀測(cè)數(shù)據(jù)代表周圍環(huán)境的平均狀況，盡可能避開極值易發(fā)區(qū)；并且沒(méi)有道面狀態(tài)、道面溫度的相關(guān)觀測(cè)，因此單純使用氣象站點(diǎn)常規(guī)觀測(cè)資料無(wú)法很好地反映高速公路的真實(shí)情況。自從芬蘭Vaisala公司生產(chǎn)的ROSA道路氣象站在北京周邊高速公路上大量布設(shè)后，通過(guò)質(zhì)量檢查和控制的道面氣象監(jiān)測(cè)資料，成為高速公路氣象狀況研究的首要參考依據(jù)，由此開展了高速公路大氣能見(jiàn)度演變特征和物理因子分析[77]，以及與大尺度動(dòng)力場(chǎng)、熱力場(chǎng)間的關(guān)系[78]、京津塘公路霧氣候特征與環(huán)流特征的關(guān)系[79]等一系列研究，并研發(fā)出京秦高速公路沿線濃霧和強(qiáng)濃霧天氣生消的預(yù)報(bào)指標(biāo)[80]，實(shí)現(xiàn)了高速公路低能見(jiàn)度霧的分級(jí)客觀化預(yù)報(bào)[33]。另外，以快速更新循環(huán)預(yù)報(bào)系統(tǒng)(BJ-RUC)為基礎(chǔ)[81]，基于通用陸面模式(CoLM)發(fā)展了精細(xì)化路面參數(shù)數(shù)值預(yù)報(bào)模型(BJ-ROME)[82]，實(shí)現(xiàn)了路面溫度、積雪厚度、積冰厚度和積水厚度的業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)[83]。還將路表溫度資料同化到模式的初始場(chǎng)中，提高了雨天路面溫度的預(yù)報(bào)效果，并增加了路面積水深度、降雪、道面結(jié)冰的預(yù)報(bào)。

另外，遼寧[84-85]、陜西[86-87]、甘肅[88-89]等省份也相繼開展了不利氣象條件與交通安全氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究，均取得了一些有價(jià)值的成果。

3.3高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

實(shí)踐證明，霧(大霧、團(tuán)霧)、降雪、強(qiáng)降雨、大風(fēng)、極端溫度、冰雹、雷電等惡劣天氣條件，不僅嚴(yán)重影響高速公路的安全運(yùn)行，還對(duì)道路設(shè)施產(chǎn)生較大影響。為有效維護(hù)國(guó)家交通運(yùn)輸設(shè)施，提高公路運(yùn)輸體系效率，未來(lái)高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)技術(shù)將逐漸向精細(xì)化、專業(yè)化、規(guī)范化方向發(fā)展，主要有以下發(fā)展趨勢(shì)：

(1)依靠大量的道面氣象監(jiān)測(cè)站和四通八達(dá)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以及飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)，可建立高分辨率的氣象數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，為建設(shè)交通氣象資料數(shù)據(jù)庫(kù)奠定基礎(chǔ)；

(2)在現(xiàn)代智能化交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)(平臺(tái))和公路交通氣象專業(yè)預(yù)報(bào)模式研發(fā)過(guò)程中，重視衛(wèi)星云圖、雷達(dá)、GPS、閃電定位儀等非常規(guī)資料的應(yīng)用，并結(jié)合沿線自動(dòng)氣象觀測(cè)站的實(shí)時(shí)資料和地理信息系統(tǒng)，針對(duì)不同地區(qū)，研發(fā)當(dāng)?shù)氐穆访鏆庀髷?shù)值預(yù)報(bào)模型和交通氣象中強(qiáng)濃霧的生消預(yù)報(bào)指標(biāo)、路面溫度和道路結(jié)冰模型、爆胎氣象指數(shù)、行車氣象指數(shù)等預(yù)報(bào)方法；

(3)道路氣象信息集成分發(fā)技術(shù)，未來(lái)將向著與精細(xì)化地理信息相結(jié)合的WEB自動(dòng)化方向發(fā)展。在評(píng)估信息的可靠性和應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)性的基礎(chǔ)上，同時(shí)提供滿足多種需求的預(yù)報(bào)或預(yù)警信息，并將專業(yè)術(shù)語(yǔ)轉(zhuǎn)化為用戶可以理解和應(yīng)用的有效信息，通過(guò)多種方式(高速公路沿線的可變信息標(biāo)志、警示標(biāo)志牌以及廣播、電視、短信、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)布)分發(fā)傳播，讓用戶和交通運(yùn)輸系統(tǒng)的決策者得到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、及時(shí)的氣象信息。

總之，未來(lái)先進(jìn)的高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)技術(shù)，將有利于科學(xué)防范和應(yīng)對(duì)道路交通事故、保障財(cái)產(chǎn)和生命安全、促進(jìn)我國(guó)智能交通運(yùn)輸?shù)慕ㄔO(shè)和發(fā)展，提供高水平的氣象保障服務(wù)水平，從而更好地服務(wù)于“一帶一路”建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

4　結(jié)論及建議

(1)10.0 mm以上降雨(雪)、凍雨(道路結(jié)冰)、霧(大霧、團(tuán)霧等)、大風(fēng)、沙塵(沙塵暴)、冰雹、雷電等惡劣天氣是導(dǎo)致高速公路交通事故、道路阻塞、路產(chǎn)損失的主要原因之一。在SIWEC成立之初，主要致力于研制道路天氣信息系統(tǒng)(RWIS)，用以記錄道路天氣狀況并盡早做出影響交通的惡劣天氣預(yù)報(bào)，減少交通事故，保障運(yùn)輸安全；通過(guò)國(guó)內(nèi)外大量卓有成效的工作，完成了RWIS規(guī)范匯編、通信標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)集成與共享指南、路面?zhèn)鞲衅鞯臉?biāo)定測(cè)試方法以及標(biāo)準(zhǔn)化天氣與路況信息系統(tǒng)，為高速公路氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)奠定良好的基礎(chǔ)；與此同時(shí)，高速公路交通氣象預(yù)報(bào)技術(shù)發(fā)展的重要性和服務(wù)效益，也逐漸引起社會(huì)各界的高度重視。

(2)鑒于我國(guó)道路氣象監(jiān)測(cè)站建設(shè)時(shí)間較短，其觀測(cè)資料普遍沒(méi)有達(dá)到氣候尺度的時(shí)間序列長(zhǎng)度。在未來(lái)的相關(guān)工作中，一方面要加強(qiáng)道路氣象信息監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化布設(shè)，建立穩(wěn)定可靠的高速公路氣象信息采集體系和機(jī)制；另一方面要開展國(guó)家氣象觀測(cè)站與道路氣象監(jiān)測(cè)站資料的綜合應(yīng)用研究，結(jié)合氣象衛(wèi)星、雷達(dá)、GPS、閃電定位儀等非常規(guī)觀測(cè)資料進(jìn)行高速公路交通氣象要素的反演應(yīng)用及同化，豐富交通氣象監(jiān)測(cè)信息內(nèi)容，為道路交通數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式系統(tǒng)的建立與業(yè)務(wù)化提供精細(xì)化初始場(chǎng)。

(3)以霧(大霧、團(tuán)霧等)為主要因素的低能見(jiàn)度、道路積雪結(jié)冰是影響高速公路安全運(yùn)行的重要因素。準(zhǔn)確及時(shí)的高速公路沿線路面狀況預(yù)報(bào)預(yù)警模式的開發(fā)和完善，有利于科學(xué)防范和應(yīng)對(duì)交通事故，進(jìn)而成為財(cái)產(chǎn)和生命安全的重要保障。目前，我國(guó)對(duì)大范圍平流霧的預(yù)報(bào)已經(jīng)相當(dāng)準(zhǔn)確，但對(duì)于道路安全行駛造成極大危害的小范圍能見(jiàn)度驟降的團(tuán)霧和短歷時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率仍較低。近年來(lái)，隨著環(huán)境污染的加劇，霧霾逐漸成為重要的低能見(jiàn)度天氣現(xiàn)象，也是未來(lái)交通氣象研究中一個(gè)值得關(guān)注的課題。

(4)加強(qiáng)現(xiàn)代化交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)(平臺(tái))和公路交通氣象專業(yè)預(yù)報(bào)模式的研發(fā)。特別是路況預(yù)報(bào)時(shí)，要注意普通高速公路路段和高架橋、山區(qū)等特殊路段間的氣象環(huán)境場(chǎng)的差異，在模式預(yù)報(bào)中還應(yīng)考慮人工播撒融雪劑后路況的變化，并對(duì)比模式預(yù)報(bào)結(jié)果與觀測(cè)值的差異來(lái)不斷改進(jìn)模式的初始場(chǎng)及算法，發(fā)展完善路面氣象預(yù)報(bào)系統(tǒng)與中尺度短期數(shù)值預(yù)報(bào)系統(tǒng)、臨近預(yù)報(bào)系統(tǒng)的雙向耦合技術(shù)，以便有效提高路面交通氣象預(yù)報(bào)產(chǎn)品的普適性和針對(duì)性，進(jìn)一步提升服務(wù)水平。

(5)要強(qiáng)化氣象與交通部門之間的交流合作，開展精細(xì)化高速公路交通氣象預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)研究及應(yīng)用，特別是短時(shí)臨近災(zāi)害性天氣預(yù)警服務(wù)，努力實(shí)現(xiàn)及時(shí)高效的分時(shí)段、分路段、不同路況的交通氣象預(yù)報(bào)服務(wù)。同時(shí)要明確氣象部門、交通部門預(yù)報(bào)預(yù)警信息制作和應(yīng)用方面的責(zé)任和職責(zé)，為廣大用戶提供高速公路交通氣象信息服務(wù)及產(chǎn)品相關(guān)的教育、培訓(xùn)。采用科學(xué)客觀的方法開展交通氣象服務(wù)效益評(píng)估，有利于更好地改進(jìn)和完善服務(wù)水平，更好地為我國(guó)高速公路交通事業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展保駕護(hù)航。

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注：本文共查閱了國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究論文180多篇，以上列出的僅是具有代表性的89篇參考文獻(xiàn)

Progress of Traffic Meteorological Researches About Monitoring and Forecasting Services on Express Highways

KANG Yanzhen1, WANG Shigong1,2, YANG Xu1，LI Jingxin3, XU Wenjun4, SHANG Kezheng1

(1.CollegeofAtmosphericSciences,LanzhouUniversity,KeyLaboratoryofAridClimateChangeandDisasterReducingofGansuProvince,Lanzhou730000,China; 2.CollegeofAtmosphericSciences,ChengduUniversityofInformationTechnology,SichuanKeyLaboratoryforPlateauAtmosphereandEnvironment,Chengdu610225,China; 3.ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beijing100081,China; 4.ChinaLifePropertyInsuranceCo.,LTD.,LanzhouBranch,Lanzhou730000,China)

As an important department of the country, the expressway transport plays an increasingly significant role in economy development and resident trip. The highway traffic is highly sensitive to weather condition, and the adverse weather is easy to cause traffic interruption and accidents, and lead to property loss and casualties. Therefore, the highway traffic safety has become a new hot spot. In the paper, the research progresses of traffic meteorology on expressways about monitoring and forecast service in China and abroad were systematically combed. Firstly, the developments of traffic meteorology on highways about monitoring and forecast service in China and abroad were mainly introduced in detail. Then, the influences and mechanisms of several adverse weather conditions on traffic transportation safety were summarized. Finally, the content, characteristics and trend of the intelligent traffic meteorological monitoring and warning service system on highways in China were discussed. The results showed that the low visibility (fog mostly), heavy rainfall, road surface icing and snow were the main influential factors for the freeway operation and safety. The paper aims to promote the development of traffic meteorology in China, further improve the service ability of the monitoring, forecast and early warning of traffic meteorology on modern highways, and provide the reference for the scientific layout of road and prevention and response to traffic accidents to ensure the security of property and lives.

expressway; traffic meteorology; traffic safety; monitoring and forecast; adverse weather; early warning service

10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-04-0591

2016-01-14；改回日期：2016-03-31

國(guó)家基礎(chǔ)科技條件平臺(tái)建設(shè)“交通安全與健康出行氣象保障服務(wù)專題”(rkpt-2015)、公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY201306047)和蘭州大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(lzujbky-2013-m03)共同資助

康延臻(1992- )，男，山東鄄城人，碩士研究生，主要從事現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究. E-mail:kangyz10@lzu.edu.cn

王式功(1955- )，男，山東安丘人，教授，主要從事現(xiàn)代天氣預(yù)報(bào)技術(shù)研究. E-mail:wangsg@lzu.edu.cn

1006-7639(2016)-04-0591-13DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-04-0591

P49

A

康延臻，王式功，楊旭，等.高速公路交通氣象監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù)研究進(jìn)展 [J].干旱氣象，2016，34(4)：591-603, [KANG Yanzhen, WANG Shigong, YANG Xu, et al. Progress of Traffic Meteorological Researches About Monitoring and Forecasting Services on Express Highways[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(4):591-603],