[科普中国]-雨凇

形态

雨凇比其他形式的冰粒坚硬、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。1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。1

雨凇的危害

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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

雨凇所造成的危害实例二十世纪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500kV电网先后有3条线路出现覆冰倒塔断线事故。1

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。1

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。1

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。1

1973年12月，新疆省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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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。2

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。2

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。2

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。3

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。3

形成机制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。形成雨凇时的典型天气是微寒（0-3℃）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。在此期间，江淮流域上空的西北气流和西南气流都很强，地面有冷空气侵入，这时靠近地面一层的空气温度较低（稍低于摄氏零度），1500至3000米上空又有温度高于摄氏零度的暖气流北上，形成一个暖空气层或云层，再往上3000米以上则是高空大气，温度低于摄氏零度，云层温度往往在－10℃以下，即2000米左右高空，大气温度一般为0℃左右，而2000米以下温度又低于0℃。也就是近地面存在一个逆温层。大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态，自上而下分别为冰晶层、暖层和冷层。1

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。1

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的冰层，使树枝或电线变成粗粗的冰棍，一般外表光滑或略有隆突。有时还边滴淌、边冻结，结成一条条长长的冰柱。就变成了我们所说的"雨凇"。如果雨凇是由非过冷却雨滴降到冷却得很厉害的地面或物体上及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。1

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。1

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。1

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。1

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。1

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）。1

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。1

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。1