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第三节 电线覆冰预报评估

一、电线覆冰预报评估工作流程

(1)基于电线覆冰风险指标研究成果;(2)改进覆冰模拟模型以对接数值天气预报场;(3)对导线覆冰进行定量化预报;(4)结合输电线路信息;(5)完成电线覆冰预报。

利用天气形势分析、预报结果应用、覆冰模型计算和输出结果订正相结合的方法,实现覆冰状况的判断和预报。

数据来源:EC细网格数据分辨率0.25°×0.25°,预报间隔为3h,预报结果更新间隔为12h,分别在04:00和15:00更新前一天20:00和当天08:00观测数据为初始场的预报结果。

数据范围:60°N~10°N,60°E~150°E。

计算方法:使用的覆冰模型如下:

(12.3)

式中,Y为标准冰厚,Xi为表12.3中各气象要素。

表12.3 覆冰预报计算所需气象要素

(1)判断气温。如平均气温>3℃,则冰厚为0cm;如平均气温<0℃,利用公式计算冰厚;

(2)如计算得出冰厚<0cm,则冰厚增加量为0cm,不能算为负值;

(3)各时刻相应格点计算得出的冰厚需累加,若该格点平均气温大于3℃,则该格点的冰厚为0cm。

(4)水汽压基于露点温度计算得出:

dew >0℃时,

e=6.11exp(17.269dew/(dew+273.16-35.86)) (12.4)

dew≤0℃时,

e=6.11·exp(21.874·(dew-3)/(dew+273.16-7.66)) (12.5)

式中,e为水汽压(单位Pa);dew为露点温度(单位℃)。

输出格式:数据结果输出为txt格式(281行,361列),对应于纬度和经度。

资料存放位置:气压(ecmwf_thin\MSL\999\);相对湿度(ecmwf_thin\R\1000\);气温(ecmwf_thin\2T\999\);风速(ecmwf_thin\10uv\999\);露点(ecmwf_thin\2D\999\)。(见文件夹,气压(hPa),降水(mm),相对湿度(%);气温(℃);风速(m/s);露点(℃))

变量判断:利用前一天20:00初始场和预报场,从当天02:00开始预报当天08:00到第二天08:00的覆冰情况,。

前一天是指前2天20:00的8个数值进行比较(得到最大或者最小值);

前两天是指前3天20:00的8个数值进行比较(得到最大或者最小值);

当天是指前1天20:00的8个数值进行比较(得到最大或者最小值),如果没有比较的情况(如当天的水汽压),则直接用对应时次预报场的露点温度来进行计算。

例如,12月1日08时的预报,使用12月1日04时更新的11月30日20:00观测数据为初始场的预报结果,在模型中计算预报当日11时、14时、17时、20时的冷高压监测和覆冰厚度分布,该预报结果6小时更新一次;同时,预报23时、明日02时、05时、08时直到大后天08时的冷高压监测和覆冰厚度分布。

具体的预报预警工作流程如图12.1所示。

图12.1 覆冰预报预警服务业务流程图

覆冰预报预警服务业务的主要时段为每年冬季,其它时段可根据服务需要,适时开展此项业务。

二、电线覆冰预报预警服务工作案例

2014年冬季(2014年12月—2015年2月)湖北省仅观测到一次明显覆冰过程,其余时段内未有覆冰现象发生。受冷空气影响,此次覆冰过程从湖北省北部向南部逐步推进,北部开始于1月28日,南部大概结束于2月3—4日,过程最严重时段集中在1月28—2月2日(视区域不同),覆冰于2月3—4日逐渐减弱,最终消失。

电力部门的实际导线观测情况表明,1月28日开始北部和西部的大部分地区输电导线出现覆冰,且随时间推移至南部,与气象台站天气现象的观测结果基本相匹配。

基于前述模型,气象部门自1月24日08时起至1月30日08时止,逐日滚动制作发布了每日3小时、6小时、12小时、24小时、48小时、72小时电线覆冰预报预警产品。受篇幅所限,本节只给出部分电线覆冰预报预警服务产品。

24日08时起报结果:

预报系统从24日08时起报的覆冰预报结果显示,从26日开始部分高海拔地区开始出现覆冰,但输电线路没有覆冰风险(图12.2)。

图12.2 24日08时起报26日08时-27日08时覆冰预报图

25日08时起报结果:

图12.3 25日08时线路预警信息

25日08时起报结果显示,26、27日预报场与前一天预报场类似,但28日开始湖北省西部和北部地区开始出现大范围覆冰,同时线路上也出现了覆冰预警信息。线路预警信息(图12.3),覆冰预报结果(图12.4)。

图12.4 25日08时起报27日08时-28日08时覆冰预报图

26日08时起报结果:

图12.5 26日08时线路预警信息

26日预报系统给出的预报结果仍然维持前一天结论,且自28日起覆冰逐渐加强,范围也向湖北省东部扩展。线路预警信息(图12.5),覆冰预报结果(图12.6)。

图12.6 26日08时起报28日08时-29日08时覆冰预报图

27日08时起报结果:

图12.7 27日08时起报29日08时-30日08时覆冰预报图

预报系统27日的预报结果与前期预报趋势大体一致,且由于27日开始形成覆冰的天气系统已经出现在湖北省,因此,预报系统进一步给出了精细化的1km×1km预报结果。覆冰预报结果(图12.7),精细化覆冰预报结果(图12.8)。

图12.8 27日08时起报29日08时-30日08时精细化覆冰预报图

28日08时起报结果:

图12.9 28日08时起报30日08时-31日08时覆冰预报图

28日开始覆冰系统的重心开始向中东部转移,模型预报产品也显示出预报场覆冰向中东部转移的趋势。覆冰预报结果(图12.9),精细化覆冰预报结果(图12.10)。

图12.10 28日08时起报30日08时-31日08时精细化覆冰预报图

29日08时起报结果:

图12.11 29日08时起报31日08时-2月1日08时覆冰预报图

29日开始西部覆冰过程逐步减弱,东部覆冰维持,但2月1日,新一股冷空气快速南下形成一次新的结冰过程,此次过程速度较快,但程度弱于前一次。下面是预报模式给出的预报结果,覆冰预报结果(图12.11),精细化覆冰预报结果(图12.12)。

图12.12 29日08时起报31日08时-2月1日08时精细化覆冰预报图

30日08时起报结果:

图12.13 30日08时起报2月1日08时-2日08时覆冰预报图

30日起报结论显示,形成覆冰的天气系统开始快速减弱,未来三天,基本仅在鄂西和鄂东的山区维持弱覆冰,其余大部分地区均未有覆冰出现。覆冰预报结果(图12.13),精细化覆冰预报结果(图12.14)。

图12.14 30日08时起报2月1日08时-2日08时精细化覆冰预报图

分析此次覆冰过程的预报预警服务,由前面连续7天的覆冰预报得到评估结果如下:

(1)覆冰过程的把握较准确,整体偏差不大;

(2)本次覆冰过程较严重区域集中在两个地方,一是高海拔山区,二是宜昌至荆门一带;

(3)将覆冰情况与实际输电线路相结合,可见并不是覆冰出现就要预警,譬如虽然本次过程高山、高海拔地区覆冰较严重,但因没有输电线路,所以并没有实际的输电线路覆冰预警信息。