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粤海铁路开通万人瞩目 浩大气象工程鲜为人知
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2003年1月10日00:17 羊城晚报
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金羊网 2003-01-10 00:00:27广东省气象局早在1997年便开始在琼州海峡建造测风铁塔进行气象观测分析气象影响
文/本报记者 赵燕华 通讯员 贾天清 图/宋丽莉
1月7日，粤海铁路通道轮渡开通，万人瞩目。它结束了海南与大陆不通火车的历史，也唤起了人们对正在筹备建设的琼州海峡跨海工程的关注。由此，为了配合琼州海峡跨海工程建设，广东省气象局早于1997年便开始的在琼州海峡进行的浩大“气象工程”也渐为人知。
重大工程建设气象观测先行
天堑变通途，是人类的梦想，也是人类要实现的目标。在琼州海峡建设跨海工程，气象是首先要考虑的问题。
据广东省气象局宋丽莉高级工程师介绍，广东陆地上的天气十里不同天，处于海陆交汇、受狭管效应影响，温度高、湿度大、台风多的琼州海峡天气气候就更复杂了。对大型的设计、施工和营运管理等，气象环境是要考虑的十分重要的因素。
对跨海工程尤其是柔性结构的桥梁来说，风的作用包括静力和动力两个方面，而动力作用可能引起的结构颤振、驰振、抖振、涡激振动等是桥梁抗风设计中考虑的最重要内容。正确分析桥梁风致振动的前提是基于对自然风的湍流特性的正确描述。简单来说，跨海工程的抗风设计标准过高将会造成巨大的浪费，标准过低则影响工程安全，造成的后果更是不堪设想。
实际上，我国的建筑设计师在设计建造重大工程时，早就考虑到气象条件的影响。早在北宋初年(公元989年)，木机构建筑师喻皓，在开封建造开宝寺时，就考虑了风的作用。此塔13层，高360尺(一尺等于1/3米)。建筑前，喻皓观测到该地区的最大盛行风为西北风，建造时有意使塔身向西北倾斜，并预计在西北风的推力作用下，100年内塔身会自然正直。这是我国有文字记载最早的考虑风影响的建筑设计。
图：这就是专门为跨海工程在海峡的北端建造的65米测风塔。
筹建重大工程项目气象观测必须先行，这在国际上早已是常规的工作程序。例如，1999年建成的日本“明石海峡大桥”(跨本洲———九洲海峡)，提前13年就在工程位置建起200多米高的气象塔，气象观测工作做了12年。直布罗陀海峡大桥(跨西班牙———摩洛哥)前期气象观测做了17年。于1997年通车的丹麦-瑞典大桥前期气象观测做了19年。
“关照”正面袭击灾害不可小觑
琼州海峡地处低纬，属北热带海洋性季风气候区，台风、暴雨、龙卷风等剧烈天气频繁，复杂、随机性强，处于这样一个气候环境中，其跨海工程的设计、建设和安全营运等都要考虑到其影响。
为此，广东省气象局要完成的第一项任务就是建立琼州海峡跨海工程气象数据库。利用海峡区域各气象站点的历史资料和建塔观测以来的实测资料建立该工程专用数据库和各种参数查询系统，便于规划、设计之用。
接下来的第二项任务是进行海峡气候特征分析。有关人员利用50多年的气象资料，分析桥位及周边地区主要气象要素，包括气压、气温、降水、风、相对湿度、日照、晴阴天日数等特征。
第三项任务是灾害天气影响评估。台风、寒潮大风、雾、雷暴、龙卷风等灾害都是气象专家观测、调查分析的主要对象。
图：塔上，距地面10米、20米、30米、40米、50米、60米、65米处的两侧各安装了一台测风仪。
有关人员通过统计发现，从1949年到2000年，进入到跨海辖区的热带气旋共94个，平均每年1.88个，多的年份多达5个。热带气旋登陆海峡区季节很长，从6月份到11月份都有，与广东和海南两省陆地相比，海峡区是热带气旋大风强度最大的地区，瞬间极大风速可高达50-70米/秒。热带气旋在登陆海峡区后产生降水的总量和强度都很大，最大过程雨量可高达400-800毫米左右。专家还对94个热带气旋中正面袭击海峡区的热带气旋予以特别“关照”。宋高工解释说，正面袭击的意思是指在徐闻、海口、文昌登陆，走向与南北走向的跨海工程呈垂直态势，对跨海工程威胁最大。
为达国际水平先进仪器上阵
在离徐闻北港码头不远的炮台角，竖立着一个高高的铁塔，省气象局宋高工介绍说，这就是专门为跨海工程在海峡的北端建造的65米测风塔。在塔上，距地面10米、20米、30米、40米、50米、60米、65米处的两侧各安装了一台测风仪。另外，在海峡的南端海口天尾角及海峡中间徐闻县罗斗沙岛还建有2个10米高的测风铁塔，测风项目包括逐时2分钟平均风速和风向、逐时10分钟平均风速和风向、逐时10分钟最大风速和风向、逐时瞬间最大风速和风向。
在跨海工程现场，还开展了“风振”观测，主要是用来分析台风风速脉动频率经常出现的范围，以便在大桥设计中使其固有频率避过台风风速脉动频率，达到设计安全的目的。据介绍，从1998年开始，广东省气象局有关人员先后对5个台风和一次强冷空气进行风振观测，取得了大量的第一手资料。
为了进一步提高和完善琼州海峡跨海工程气象观测及分析工作内容，省气象局还拟在原有观测基础上，采用国际先进的超声风速仪(美国Campbell公司生产的CSAT3D型)，对在各类天气型背景下(如：台风、锋面过程、强冷空气、南支系统等典型过程)，工程结构附近的风脉动特征进行测试、分析，摸清其风脉动的垂直变化、水平切力、湍流输送等特征，以期通过实测解决大型跨海工程设计中风对柔性结构影响的若干不确定参数，使该项工作达到国际先进水平。
另外，广东省气象局还委托海南省气象局，在海口采用探空气球开展每天两次高空探测，在台风登陆或靠近跨海工程区域时进行加密观测。
有了这些丰富的现场资料后，省气象局的专家开始计算分析气象工程参数，包括不同高度(10、20、30、40、50、60、65、100、150、200、260米)和不同重现期(30、40、50……100年)及不同时距(3秒、1分钟、10分钟、30分钟、60分钟、180分钟等)的设计风速和相应风压值。
据介绍，这几年，广东省气象部门分别为大亚湾核电站、岭澳核电站、阳江核电站、深圳国际机场、虎门大桥、汕头妈屿大桥、广珠铁路、LNG输气码头等重大工程项目进行了气候可行性论证。，未经协议授权不得转载或镜像，否则依法追究法律责任！授权转载务必注明来源“ 金羊网-- 羊城晚报 ”。
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