舒斯，曾琦，魯靜，譚靜，何明瓊，陳英英，成丹，王麗娟

（1.湖北省氣象服務(wù)中心，武漢430205；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院，武漢430074）

滬渝高速（三岔口大橋）路面溫度特征及模型研究

舒斯1，曾琦2，魯靜1，譚靜1，何明瓊1，陳英英1，成丹1，王麗娟1

（1.湖北省氣象服務(wù)中心，武漢430205；2.中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）環(huán)境學(xué)院，武漢430074）

利用滬渝高速公路恩施－宜昌路段恩施附近的三岔口大橋（海拔708 m）自動站監(jiān)測2013年6—8月（夏季）及2013年12月至2014年2月（冬季）逐日逐時次氣象要素資料，統(tǒng)計分析夏季、冬季路面溫度與氣溫的變化特征及路面溫度與氣象因子的關(guān)系，基于逐步引入因子線性回歸分析方法建立路面溫度統(tǒng)計模型，并對模型的預(yù)報效果進行實驗研究。結(jié)果表明：夏季路面最高溫度受多種氣象要素的影響，與日最高氣溫、日平均氣溫、前一日路面最高溫度、前一日路面平均溫度呈正相關(guān)，與相對濕度、24 h累計降水呈負相關(guān)。冬季路面最低溫度與最低氣溫呈顯著性相關(guān)。通過模型的效果實驗，發(fā)現(xiàn)夏季路面最高溫度用日最高氣溫、日最小相對濕度及前一天物理量建立的模型預(yù)報結(jié)果與實況的變化趨勢最為接近；冬季路面最低溫度用日最低氣溫、日最小相對濕度、日平均風(fēng)速及前一天物理量建立的模型預(yù)報結(jié)果與實況的變化趨勢最為接近。

夏季路面最高溫度；冬季路面最低溫度；氣象要素；相關(guān)分析；模型效果檢驗

舒斯，曾琦，魯靜，等.滬渝高速（三岔口大橋）路面溫度特征及模型研究［J］.暴雨災(zāi)害，2016，35（4）：378-385

SHU Si，Zeng Qi，LU Jing，et al.Characteristics of Road Surface Temperature of Sanchakou Bridge and the Study of Its Model［J］.Torrential Rain and Disaster，2016，35（4）：378-385

引言

氣象環(huán)境對高速公路的行車安全、正常運行起著舉足輕重的作用，近年來引起許多學(xué)者的關(guān)注，他們就災(zāi)害性天氣對公路交通的影響及交通事故與氣象條件關(guān)系等方面開展了一些研究工作。氣象條件是影響交通運輸安全的關(guān)鍵因素之一，其對高速公路行車的安全運行起著非常重要的作用［1］。夏季高溫容易使瀝青路面軟化，承載能力降低，影響路面的壽命和行車的舒適性；高溫時段長時間行車容易發(fā)生爆胎、自燃等，同時也容易導(dǎo)致駕駛員的疲勞［2］。冬季低溫易導(dǎo)致路面縮裂，并且凍雨、降雪、結(jié)冰等天氣現(xiàn)象常常造成車輛打滑、行走困難，尤其是路面結(jié)冰對輪胎摩擦系數(shù)造成顯著影響，使得汽車的行駛和制動性能發(fā)生故障，對交通運輸和人民生命財產(chǎn)等造成造成嚴重危害［3］。目前氣象部門日常預(yù)報業(yè)務(wù)不做路面溫度的預(yù)報。因此研究路面溫度與氣象條件的關(guān)系，開展路面溫度預(yù)報服務(wù)，對有效預(yù)防和減少交通事故的發(fā)生具有積極作用。

國外在路面溫度預(yù)報方法研究方面起步較早，加拿大、丹麥、德國等國家現(xiàn)在已經(jīng)具備較完善的路面監(jiān)測系統(tǒng)和路面溫度預(yù)報模式系統(tǒng)。近些年，國內(nèi)外諸多學(xué)者針對不同路面的路面溫度預(yù)報方法進行了研究。綜合各國學(xué)者的研究方法，大致可以分為兩類。一是根據(jù)氣象學(xué)和熱傳學(xué)的基本原理采用數(shù)值分析方法建立瀝青路面溫度場的預(yù)測模型，即理論分析法［4］。例如Shao等［5］利用能量守恒方法研制了自動實時的路面溫度和路面狀況預(yù)報模型。賈璐等［6］根據(jù)熱傳導(dǎo)基本原理建立了瀝青路面溫度場的數(shù)值預(yù)報模型，并利用有限差分方法進行求解。朱承瑛等［7］基于地表熱量平衡方程，考慮了太陽短波輻射、大氣和地面長波輻射、感熱和潛熱，建立了高速公路路面溫度機理模型。二是根據(jù)路面溫度的實測數(shù)據(jù)和氣象資料采用回歸分析方法建立路面溫度場與環(huán)境因素之間的定量關(guān)系，即統(tǒng)計分析法［4］。這種方法計算相對簡單，所建立的預(yù)報模型也具備一定的適度性和精度。如吳晟等［8］分析研究了南嶺山地高速公路的路面溫度特征及其與天氣狀況、氣溫、風(fēng)速等氣象條件的關(guān)系并討論了地形對南嶺山地高速公路路面溫度的影響。田華等［9］利用滬寧高速公路沿線梅村和仙人山2套自動站1 a的監(jiān)測數(shù)據(jù)對梅村和仙人山不同季節(jié)和不同天氣狀況下路面溫度的日變化特征進行了分析并應(yīng)用逐步回歸方法分別建立了路面最高溫度和路面最低溫度統(tǒng)計模型。曲曉黎等［10］針對京石高速公路沿線保定、望都和正定3套自動氣象站2 a的監(jiān)測資料對京石高速路面溫度特征進行分析且研究多種氣象因子與路面溫度的相關(guān)關(guān)系。第二類方法，普遍認為氣溫和路面溫度的相關(guān)性最好［9，11，12］。

滬渝高速公路，東部起點在上海長寧區(qū)、閔行區(qū)，終點在重慶渝北區(qū)，它是重慶第二條出海大通道，它的貫通不僅拉近了重慶至上海的距離，還使得重慶到宜昌、武漢、黃石、安慶等中部城市的時空距離也大大縮短。滬渝高速湖北段途經(jīng)恩施、宜昌、荊州、仙桃、武漢、黃石、黃梅7座城市，它是整個滬渝高速的重要組成部分，但是該路段夏季路面高溫和冬季低溫冰雪時有發(fā)生。因此本文利用滬渝高速公路恩施－宜昌路段恩施附近的三岔口大橋橋頭（海拔708 m）交通自動監(jiān)測站2013年6—8月（以下簡稱2013年夏季）及2013年12月至2014年2月（以下簡稱2013年冬季）（北京時，下同）逐日逐時次的氣象要素資料來研究夏季路面高溫和冬季路面低溫的變化特征，基于逐步引入因子線性回歸分析方法來建立夏季路面最高溫度、冬季路面最低溫度統(tǒng)計模型并對模型的預(yù)報結(jié)果進行效果檢驗，為滬渝高速湖北段夏季路面高溫和冬季低溫冰雪預(yù)報提供一定參考。

1　資料與方法

滬渝高速公路湖北段全長821.7 km，包括滬蓉西高速段、漢宜高速段，武黃高速段、黃黃高速段，該路段所在地區(qū)人口稠密，經(jīng)濟發(fā)達。滬渝高速湖北段路面材料選用了具有良好的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性的密級配中粒式瀝青混凝土上層路面。整個湖北段高速公路沿線共設(shè)定了46個常規(guī)氣象要素自動監(jiān)測站和10個安裝有路面溫度觀測儀器的氣象要素自動監(jiān)測站。觀測的物理量為路面溫度、氣溫、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、能見度、降水等。

本文主要利用安裝在滬渝高速公路恩施－宜昌路段恩施附近的三岔口大橋橋頭的自動監(jiān)測站（位于高速公路上）2013年夏季及冬季逐日逐時次的路面溫度、氣溫、相對濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、降水等氣象要素資料來研究路面溫度的變化特征及夏季路面高溫和冬季路面低溫與多個氣象要素的相關(guān)關(guān)系，基于逐步引入因子線性回歸分析方法建立路面溫度統(tǒng)計模型，并對模型的預(yù)報效果進行實驗研究。最后引入華中區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報中心數(shù)值產(chǎn)品對路面溫度進行預(yù)報，如今數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品無論物理量場還是預(yù)報時效、高度分層均不斷擴展，已成為廣大預(yù)報員制作天氣預(yù)報的主要參考依據(jù)［13-17］。

逐步引入因子線性回歸方法與逐步回歸方法有差異，它通過相關(guān)分析，首先用最相關(guān)的因子建立統(tǒng)計模型，再逐步加入其他因子，保留了重要因子，具有一定的物理意義。

另外，本文雖然只用了一年夏季和冬季交通站資料建立模型，但是2013年夏季路面溫度存在58.8℃、59.1℃等近60℃的極端高溫天氣（圖1a），冬季路面溫度存在-3.8℃的極端低溫天氣（圖1b），可以很好的反映高速路面溫度的情況。

2　夏季、冬季路面溫度變化特征

2.1夏季、冬季路面溫度日變化特征

利用2013年夏季及2013年冬季恩施附近的三岔口大橋橋頭自動氣象站所監(jiān)測的逐分鐘氣象要素資料，分析夏季、冬季路面溫度和氣溫的日變化特征。由圖2可發(fā)現(xiàn)，無論夏季、冬季路溫和氣溫均在早晨達到最低值，日出后路溫升溫較快，位相超前于氣溫，這主要是因為日出后地面吸收太陽短波輻射后會迅速增溫，而后通過地氣相互作用加熱空氣，因此路溫高于氣溫并且比氣溫到達最高值的時間早。當路溫達到最高值后立即呈現(xiàn)下降趨勢，而氣溫則在最高值附近維持一段時間才逐步下降。這主要是因為路面的長波輻射使路溫下降明顯，而氣溫則是在其影響下才逐漸下降。

如圖2a，夏季最高氣溫出現(xiàn)在16:00為30.6℃，路溫出現(xiàn)在14:00為45.1℃；最低氣溫出現(xiàn)在06:00為21.8℃，路溫出現(xiàn)在06:00為24.2℃。如圖2b，冬季最高氣溫出現(xiàn)在15:00為8.3℃，路溫出現(xiàn)在14:00為12.9℃；最低氣溫出現(xiàn)在7:00為3.1℃，路溫出現(xiàn)在07: 00為3.4℃。夏季（11:00—16:00），路溫與氣溫的最大差值：12.0～15.4°C；而冬季（11:00—15:00），路溫與氣溫的最大差值：3.3～5.2℃；最大差值均出現(xiàn)在13:00。

不管夏季還是冬季，路面溫度與氣溫最低值在出現(xiàn)時間和數(shù)值上差異較小，但最高值出現(xiàn)時間前者比后者早1～2 h，并且數(shù)值明顯比后者高。這說明路面溫度與氣溫關(guān)系密切，用氣溫來建立路面溫度的模型可行。

2.2不同天空狀況下夏季、冬季路面溫度日變化特征

路面溫度與氣溫的差異同天氣條件密切相關(guān)，不同天空狀況下路面升溫有所區(qū)別。因此，本文使用日照時數(shù)來區(qū)分天空狀況，在研究過程中，將天空狀況分為多云到晴天、陰雨天兩種。夏季定義日照時數(shù)大于3 h為多云到晴天，日照時數(shù)小于等于3 h為陰雨天，而冬季則定義日照時數(shù)大于1 h為多云到晴天，日照時數(shù)小于等于1 h為陰雨天（如表1），分兩種天空狀況類型來對路面溫度和氣溫日變化特征進行分析和討論。

表1　不同季節(jié)天空狀況按日照時數(shù)分類Table.1 The sky condition classification.

圖3給出了夏、冬季不同天氣狀態(tài)下氣溫與路溫的日變化。夏季陰雨天最高氣溫出現(xiàn)在16:00為26.9℃（圖3a），路溫出現(xiàn)在14:00為36.5℃；最低氣溫出現(xiàn)在06:00為21.4℃，路溫出現(xiàn)在6:00為23.5℃。夏季多云到晴天最高氣溫出現(xiàn)在16:00為31.4℃（圖3b），路溫出現(xiàn)在14:00為47.2℃；最低氣溫出現(xiàn)在6:00為21.9℃，路溫出現(xiàn)在6:00為24.3℃。

夏季陰雨天（11:00—16:00），路溫與氣溫的最大差值為6.8～9.9°C；多云到晴天（11:00—16:00），路溫與氣溫的最大差值為13.2～17.0°C。陰雨天路溫與氣溫差別不大；而多云到晴天路溫與氣溫差別大。

冬季恩施段陰雨天最高氣溫出現(xiàn)在16:00為 6.6℃，路溫出現(xiàn)在14:00為9.7℃（圖3c）；最低氣溫出現(xiàn)在07:00為3.9℃，路溫出現(xiàn)在07:00為4.7℃；多云到晴天最高氣溫出現(xiàn)在15:00為9.6℃，路溫出現(xiàn)在14:00為15.4℃（圖3d）；最低氣溫出現(xiàn)在07:00為2.4℃，路溫出現(xiàn)在07:00為2.5℃。

冬季陰雨天（11:00—15:00），路溫與氣溫的最大差值為2.3～3.0℃；多云到晴天（11:00—15:00），路溫與氣溫的最大差值為4.1～6.6℃。陰雨天路溫與氣溫差別不大；而多云到晴天路溫與氣溫差別大。冬季日落后至日出前這段時間，晴到多云時，路溫和氣溫基本一致（圖3d）。

由圖3可發(fā)現(xiàn)，不管冬季還是夏季，同陰雨天天氣相比，多云到晴天路面溫度和氣溫的日變化更為明顯，中午路溫與氣溫的差值幅度也更大。這說明除了氣溫與路面溫度密切相關(guān)，其他氣象條件對路面溫度也有影響，因此下文進一步分析路面溫度與各氣象要素的關(guān)系。

3　夏季路面最高溫度與冬季路面最低溫度統(tǒng)計模型的建立及效果檢驗

3.1夏季路面最高溫度與氣象要素的關(guān)系

通過以上分析可發(fā)現(xiàn)，路面溫度與天氣要素密切相關(guān)，特別是與氣溫相關(guān)性高，而且不同天氣條件下，路面溫度呈不同的變化，因此，將夏季路面最高溫度與多種氣象要素進行相關(guān)統(tǒng)計，結(jié)果列于表2，其中X1j（j=1，2，3分別表示日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫，單位為℃），X2j（j=1，2，3分別表示日平均相對濕度、日最大相對濕度、日最小相對濕度，單位為%），X3jj=1，2，3分別表示日平均風(fēng)速、日最大風(fēng)速、日最小風(fēng)速，單位為m·s-1），X4表示24 h累積降水量，單位為mm。

另外，這里還引入了前一天的氣象要素進行分析。X5j（j=1，2，3分別表示前一天路面平均溫度、路面最高及最低溫度，單位為℃），X6j（j=1，2，3分別表示前一天平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫，單位為℃），X7j（j= 1，2，3分別表示前一天日平均相對濕度、最小相對濕度、最大相對濕度，單位為%）。

由表2可發(fā)現(xiàn)，夏季路面最高溫度與日最高和日平均氣溫、風(fēng)速、前一日路面最高和平均溫度、前一天日最高氣溫呈正相關(guān)，與相對濕度、日累計降水量和前一天相對濕度呈負相關(guān)，其中日最高氣溫、日最小相對濕度與路面溫度在各項因子中相關(guān)性最顯著，相關(guān)系數(shù)的絕對值分別為0.899和0.873。夏季路面最高溫度與風(fēng)速相關(guān)關(guān)系比較顯著。

表2　夏季路面最高溫度與當日氣象要素及前一天路面溫度、氣溫、相對濕度等的相關(guān)性Table 2 The correlation between maximum road surface temperature in summer and meteorological factors

3.2夏季路面最高溫度統(tǒng)計模型的建立及效果實驗研究

下面建立夏季路面最高溫度統(tǒng)計模型，首先，選用相關(guān)系數(shù)最高的氣象要素日最高氣溫X12建立方程：

利用2014年夏季逐日路面最高溫度和氣溫對模型結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為2.43℃、3.09℃。接著，加入相關(guān)系數(shù)第二高的日最小相對濕度X23建立路面溫度方程：

對路面溫度統(tǒng)計模型（2）的預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為2.04℃、2.56℃，說明加入日最小相對濕度預(yù)報因子X23對預(yù)報是有效果的，預(yù)報結(jié)果有進一步的改善，因此，保留日最小相對濕度的因子X23，再加入日平均風(fēng)速X31建立路面溫度方程：

對路面溫度統(tǒng)計模型（3）的結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為2.05℃、2.56℃，說明加入日平均風(fēng)速X31預(yù)報結(jié)果沒有明顯的改善，預(yù)報結(jié)果趨于穩(wěn)定，因此，去掉日平均風(fēng)速X31，加入24 h累計降水X4建立路面溫度方程：

對路面溫度統(tǒng)計模型（4）的結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為2.10℃、2.63℃，說明加入累計降水X4統(tǒng)計模型對預(yù)報結(jié)果沒有明顯的改善，預(yù)報結(jié)果趨于穩(wěn)定，因此，去掉24 h累計降水X4。

另外，在模型中加入相關(guān)性較高的前一天物理量因子X52、X62、X73，完善方程，得到模型：

對路面溫度統(tǒng)計模型（5）的預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為2.07℃、2.60℃，說明加入前一天物理量X52、X62、X73的統(tǒng)計模型（5）對預(yù)報結(jié)果有進一步的改善，因此保留前一天物理量因子，得到最終夏季路面最高溫度用模型（5），該模型預(yù)報出的結(jié)果與實況的變化趨勢最為接近。平均絕對誤差和均方根誤差最小，分別為1.85和2.41（圖4），且在實際預(yù)報中加入前一天物理量的統(tǒng)計模型（5）具有很大的意義。以上方程均通過了0.01的顯著性檢驗。

上述方程中夏季路面最高溫度與最小相對濕度成反比，也就是說兩者間存在負相關(guān)關(guān)系，即相對濕度越小，夏季路面最高溫度越高。由表2相關(guān)關(guān)系分析可知，夏季路面最高溫度與最小相對濕度的相關(guān)關(guān)系較好，通過了0.01的顯著性檢驗。一般而言，路面溫度升高，相對濕度會逐漸減小。這可能是由于路面溫度與太陽輻射有關(guān)，同時還要受到天空狀況、濕度、風(fēng)速等氣象要素的影響。路面溫度升溫主要取決于太陽輻射，而水汽對太陽輻射具有一定的削弱作用。所以，路面最高溫度與最小相對濕度呈負相關(guān)關(guān)系［9］。

3.3冬季路面最低溫度與氣象要素的關(guān)系

類似的，將冬季路面最低溫度與多種氣象要素進行相關(guān)統(tǒng)計，結(jié)果列于表3。由表3可發(fā)現(xiàn)，冬季路面最低溫度與氣溫、相對濕度、累計降水量、前一日路面最低和平均溫度、前一天氣溫呈正相關(guān)，并且日最低氣溫與路面溫度在各項因子中相關(guān)性最顯著，相關(guān)系數(shù)的絕對值為0.960。冬季路面最低溫度與風(fēng)速呈負相關(guān)。

表3　四個站點冬季路面最低溫度與當日氣象要素及前一天路面溫度、氣溫等的相關(guān)性Table 4 The correlation between minimum road surface temperature in winter and meteorological factors

3.4冬季路面最低溫度統(tǒng)計模型的建立及效果實驗研究

首先，選用相關(guān)系數(shù)最高的氣象要素日最低氣溫X13建立路面溫度方程：

利用稱2014年冬季逐日路面最高溫度和氣溫，對路面溫度統(tǒng)計模型（6）預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為0.737℃、0.911℃。

接著，加入相關(guān)系數(shù)第二高的日最小相對濕度X23建立路面溫度方程：

對模型（7）的預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為0.608℃、0.792℃，說明加入日最小相對濕度預(yù)報因子X23對預(yù)報是有效果的，因此，保留日最小相對濕度的因子X23，再加入日平均風(fēng)速X31建立方程：

對模型（8）的預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為0.545℃、0.698℃，說明加入日平均風(fēng)速X31后預(yù)報結(jié)果進一步改善，因此，保留日平均風(fēng)速X31，再加入24 h累計降水X4，建立方程：

對模型（9）的預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為0.542℃、0.709℃，說明加入累計降水X4對預(yù)報結(jié)果幾乎沒有改善，預(yù)報結(jié)果趨于穩(wěn)定，因此，剔除X4。

另外，再加入前一天物理量X53、X63建立路面溫度方程：

對路面溫度統(tǒng)計模型（10）的預(yù)報結(jié)果進行檢驗，平均絕對誤差、均方根誤差分別為0.503℃、0.677℃。說明加入前一天物理量的統(tǒng)計模型對預(yù)報結(jié)果有改善。由以上統(tǒng)計模型的效果實驗可以發(fā)現(xiàn)，冬季路面最低溫度選用模型（10）預(yù)報結(jié)果與實況的變化最接近。平均絕對誤差和均方根誤差較小。以上方程均通過了0.01的顯著性檢驗。

上述方程中冬季最低路面溫度與最小相對濕度成正比，即當相對濕度越小時，冬季最低路面溫度就越低。

由圖3、圖5可見，夏季路面最高溫度、冬季路面最低溫度統(tǒng)計模型的準確率略有不同。冬季路面最低溫度選擇的統(tǒng)計模型的準確率較高，冬季路面最低溫度平均絕對誤差和均方要誤差都小于1℃，在0.5℃左右。夏季路面最高溫度選擇的統(tǒng)計模型，平均絕對誤差和均方根誤差在2℃左右。

夏季路面最高溫度用日最高氣溫、日最小相對濕度及前一天物理量模型（5）預(yù)報；冬季路面最低溫度選用日最低氣溫、日最小相對濕度、日平均風(fēng)速及前一天物理量模型（10）預(yù)報。圖6是2014年夏季路面最高溫度，2014年冬季路面最低溫度實況與模型結(jié)果的對比圖。由該圖也可發(fā)現(xiàn)，夏季路面最高溫度、冬季路面最低溫度模型結(jié)果與實況變化趨勢接近，而且對極端高溫和極端低溫也模擬較好，說明此模型可為預(yù)報提供一定的參考。

為了更好地將路面溫度模型推廣到日常業(yè)務(wù)運行中，將華中區(qū)域數(shù)值天氣預(yù)報中心數(shù)值預(yù)報結(jié)果帶入模型中進行檢驗，結(jié)果見圖7。由圖可見，將數(shù)值預(yù)報結(jié)果帶入模型中可以預(yù)報路面溫度，但存在一定的誤差，夏季路面最高溫度平均絕對誤差達到了7.50℃，冬季路面最低溫度為2.30℃，需要進行訂正。進一步分析發(fā)現(xiàn)，當氣溫預(yù)報越準確時，則路面溫度模型預(yù)報的結(jié)果越接近于實況（圖略）。所以在實際預(yù)測過程中，預(yù)報員需先訂正數(shù)值預(yù)報結(jié)果，再帶入路面溫度的預(yù)報模型中并將其運用到日常業(yè)務(wù)，可以彌補路面溫度預(yù)報的空白，更好地開展交通氣象服務(wù)。

4　結(jié)論與討論

本文在對滬渝高速湖北段夏冬季節(jié)以及不同天空狀況條件下路面溫度變化特征研究的基礎(chǔ)上，利用統(tǒng)計分析方法建立了夏季路面最高溫度、冬季路面最低溫度統(tǒng)計模型并對模型的預(yù)報結(jié)果進行效果檢驗，得到以下結(jié)論：

（1）無論夏季、冬季路溫和氣溫均在早晨達到最低值，日出后路溫升溫較快，位相超前于氣溫。當路溫達到最高值后立即呈現(xiàn)下降趨勢，而氣溫則是在最高值附近處維持一段時間才逐步下降。

（2）無論夏季還是冬季，高速路溫與氣溫最低值在出現(xiàn)時間和數(shù)值上差異較小，但最高值出現(xiàn)時間前者比后者早1～2 h，且數(shù)值明顯比后者高。不管冬季還是夏季，同陰雨天天氣相比，多云到晴天路面溫度和氣溫的日變化更為明顯，中午路溫與氣溫的差值幅度也更大。夏季陰雨天路溫與氣溫差別不大；而多云到晴天路溫與氣溫差別大。冬季陰雨天路溫與氣溫差別不大；而多云到晴天路溫與氣溫差別大。

（3）經(jīng)過統(tǒng)計模型的效果實驗可以發(fā)現(xiàn)，夏季路面最高溫度用日最高氣溫、日最小相對濕度及前一天物理量建立的模型預(yù)報誤差最小，加入其他氣象因子對預(yù)報結(jié)果無改善，預(yù)報結(jié)果趨于穩(wěn)定；冬季路面最低溫度選用日最低氣溫、日最小相對濕度、日平均風(fēng)速及前一天物理量建立的模型預(yù)報誤差較小。路面溫度模型預(yù)報結(jié)果與實況的變化趨勢較為接近，模型可為預(yù)報提供參考。

本文通過逐步引入因子線性回歸的統(tǒng)計分析方法建立了路面溫度統(tǒng)計模型，但統(tǒng)計分析法的基礎(chǔ)是路面溫度場與各影響因素的統(tǒng)計學(xué)關(guān)系，該方法僅能從現(xiàn)象上反映二者的表面聯(lián)系，這是本方法的不足之處。但是，此法建立的模型形式和求解過程均比較簡單，且具有一定的物理意義，輸入?yún)?shù)少且易于獲得，預(yù)測精度基本滿足業(yè)務(wù)需要。

致謝：本文在寫作修改過程中得到湖北省氣象科技服務(wù)中心陳正洪教授悉心指導(dǎo)和幫助，在此表示誠摯的謝意！

［1］王喆.高速公路災(zāi)害性天氣研究［J］.交通標準化，2007，1：105-108

［2］王振宇.高速公路汽車爆胎的原因與預(yù)防［J］.汽車維護與修理，2003，3：16-17

［3］蔣燕.高速公路氣象災(zāi)害分析與對策研究［J］.上海公路，2003，（增刊1）：206-211

［4］秦健，孫立軍.國外瀝青路面溫度預(yù)估方法綜述［J］.中外公路，2005，25（6）：19-23

［5］Shao J，Lister P J.An anuomated nowcasting model of road suface temperature and state for winter road maintenance.J Appl Meteor，1996，135：1 352-1 361

［6］賈璐，孫立軍，黃立葵，等.瀝青路面溫度場數(shù)值預(yù)估模型［J］.同濟大學(xué)學(xué)報，2007，35（8）：1 039-1 043

［7］朱承瑛，謝志清，嚴明良，等.高速公路路面溫度極值預(yù)報模型研究［J］.氣象科學(xué)，2009，29（5）：645-650

［8］吳晟，吳兌，鄧雪嬌，等.南嶺山地高速公路路面溫度變化特征分析［J］.氣象科技，2006，34（6）：783-787

［9］田華，吳昊，趙琳娜，等.滬寧高速公路路面溫度變化特征及統(tǒng)計模型［J］.應(yīng)用氣象學(xué)報，2009，20（6）：737-744

［10］曲曉黎，武輝芹，張彥恒，等.京石高速路面溫度特征及預(yù)報模型［J］.干旱氣象，2010，28（3）：352-357

［11］馬篩艷，李劍萍，劉玉蘭，等.銀川城市道路路面溫度變化特征及統(tǒng)計模型［J］.氣象研究與應(yīng)用，2012，33（1）：48-51

［12］黃海洪，董蕙青，凌穎，等.南寧市夏季不同下墊面溫度特征分析與預(yù)報研究［J］.氣象科技，2003，31（4）：253-256

［13］邢紀元，張曉慧，趙剛，等.數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品綜合判據(jù)在天氣預(yù)報中的評價作用［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26（2）：168-170

［14］羅劍琴，孫士型，陳少平，等.長江上游流域數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品評價分析［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26（3）：246-250

［15］王麗，金琪，柯怡明.三種數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品短期強降水預(yù)報定量誤差評估［J］.暴雨災(zāi)害，2007，26（4）：301-305

［16］鄧興旺，張濤，吳濤濤.利用數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品制作府環(huán)河流域面雨量預(yù)報試驗［J］.暴雨災(zāi)害，2008，27（1）：68-72

［17］陳超君，李俊，王明歡.2013年華中區(qū)域中尺度業(yè)務(wù)數(shù)值預(yù)報的客觀檢驗［J］.暴雨災(zāi)害，2014，33（2）：187-192

（責(zé)任編輯：鄧雯）

Characteristics of road surface temperature of Sanchakou bridge and the study of its model

SHU Si1，ZENG Qi2，LU Jing1，TAN Jing1，HE Mingqiong1，CHEN Yingying1，CHENG Dan1，WANG Lijuan1
（1.Hubei Provincial Meteorological Service Center，Wuhan 430205；2.China University of Geosciences School of Environmental Studies，Wuhan 430074）

Using the monitoring data from the automatic weather stations of Sanchakou bridge（altitude of 708 meters）near Enshi on Huyu reeway from June to August 2013（summer）and from December 2013 to February 2014（winter），the variation of road surface and air emperatures on Sanchakou bridge were analyzed statistically，and the relationship between the maximum temperature in summer and the minimum temperature in winter of road surface and meteorological factors were studied.Then，prediction equations of the road surface emperature were established by using multiple regression analysis，and the accuracies of prediction were tested.Results showed that the maximum road surface temperature in summer was influenced by a variety of meteorological factors.The maximum road surface temperature had a positive correlation with the maximum and the mean road surface temperatures on the day before，and the maximum and the mean air emperature，while they had a negative correlation with relative humidity and rainfalls in 24 hours，and the correlation was the most significant with the maximum air temperature.The minimum road surface temperature in winter was significantly correlated with the minimum air emperature.Through the model experiment，the predicted maximum road surface temperature in summer is close to observations while using he forecast model with air temperature，relative humidity and the physical parameters of the previous day.The predicted minimum road surface temperature in winter is close to observations while using the forecast model with air temperature，relative humidity，wind speed and he physical parameters of the previous day.

the maximum temperature in summer；the minimum temperature in winter；weather factors；correlation analysis；the effect of orecast model

P423.3

A

10.3969/j.issn.1004-9045.2016.04.010

2015-12-15；定稿日期：2016-03-29

中國氣象局華中區(qū)域氣象中心科技發(fā)展基金項目資助（QY-Y-201406）

舒斯，主要從事專業(yè)氣象預(yù)報和服務(wù)。E-mail：395656412@qq.com