1. 引言
晋城市位于山西省东南部，地理坐标为东经111˚56'05"~113˚37'15"，北纬35˚11'12"~36˚13'56"，地势险要，属于高原盆地地形。东部、西部和南部群山连绵，北部和中部丘陵起伏、盆地相间。最高点为沁水县的舜王坪，海拔2322 m；最低处为沁河、丹河下游河谷，海拔最低点为290 m，相对高差约2000 m，境内大部分海拔在800 m~1200 m之间。晋城市属大陆性季风气候，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季降水集中，春秋温凉短促。在全球变暖背景下，我国平均气温屡创新高，极端天气气候事件的发生愈加频繁，且更易发生复合型灾害[1] [2]，给人们的生产和生活造成了严重影响。而电线积冰作为冬季常见的气象灾害之一，也是影响电网建设及其安全运行最大的隐患之一[3]。进行电线积冰的气候特征及气象条件研究，可为电力气象服务开展提供技术支持，对电力部门输电线路安全运行具有重要的意义。
气象上电线积冰指的是雨淞、雾淞凝附在导线上或湿雪冻结在导线上的现象[4]。其中，雨淞对农业和畜牧业的危害更大，它会压死秋播作物，并使牲畜因吃不到草而导致大批死亡[5]。根据李清华等利用1980~2017年山西省18个电线积冰站观测资料的分析[6]，对晋城市电线积冰历史情况进行总结概括：晋城市电线积冰时空分布极不均匀，年际变化大，与地理环境、气候条件息息相关，仅阳城县出现5次电线积冰。电线积冰一般出现在雨凇、雾凇天气过程中[7]，本文就2024年2月晋城一次雨凇天气过程对晋城电线积冰形成条件进行简要分析。
2. 资料与方法
本文所用的国家站气象观测资料均来自山西省气象信息中心。实况数据使用micaps实况资料、郑州站探空数据、晋城市国家站站点加密观测资料等。其中加密观测数据为晋城市下辖城区、高平市、阳城县、陵川县和沁水县5个国家站加密观测数据，泽州县国家气象观测站2024年3月正式开始地面观测，时间序列短，暂不参考泽洲站观测数据。由于晋城电线积冰出现次数少，观测资料不足，间隔时间长，统计数据不具有代表性。故本文主要分析晋城2024年2月一次多个国家站出现电线积冰的雨凇天气过程，研究复杂雨雪相态出现的天气条件，为开展电力气象服务提供参考。文中电线积冰厚度为电线积冰架上冰层最大测量直径。
3. 实况
2月19日08时~2月22日08时，晋城市出现较强雨雪天气，各县(市)降雪量分别为：晋城8.8 m，泽州5.7 mm，高平12.1 mm，阳城6.6 mm，沁水8.8 mm，陵川6.9 mm。积雪深度分别为晋城3 cm，泽州3 cm，高平5 cm，阳城1 cm，沁水4 cm，陵川4 cm。较强降水时段(图1)：19日14~16时，20日16~18时。此次过程降水相态复杂，有雨凇、霰、雨夹雪、雪等。19日14~16时以雨夹雪、霰、冰粒等为主，20日16~18时以雪为主，20日凌晨及中午出现雨凇。
2月20日14时至21日14时最低气温：晋城−7.6℃、高平−9.6℃、阳城−6.2℃、陵川−12.0℃、沁水−8.3℃。17到18日有升温过程，最低气温升高5.3℃~9.1℃，18日~21日为负变温，19日~21日全市均出现寒潮天气，各站48小时最低气温最大降幅为10.4℃~13.7℃，其中阳城20日达到24 h寒潮标准，高平、沁水连续两天达到48 h寒潮标准。19~21日风力较大，阵风风力可达6级以上，极大风速15.0 m/s。
Figure 1. Hourly precipitation at Jincheng Station on February 19 and 20
图1. 晋城站2月19、20日小时降水量
经实地观测，20日08时，晋城3个国家站出现电线积冰，分别为：晋城站27 mm、沁水站27 mm、阳城站29 mm。21时08时，3个国家站积冰厚度均有增长，分别为：晋城站30 mm、沁水站28 mm、阳城站33 mm。22日08时，积冰厚度稍减，分别为：晋城站28 mm、沁水站27 mm、阳城站30 mm。雨凇天气过程是此次电线积冰形成的主要原因。
4. 物理量场分析
700 hPa西南急流左前方有强辐合上升作用，850 hPa偏东风急流、地面低压倒槽以及地面回流形势进一步增强抬升运动；散度场上，暴雪落区的中低层有辐合中心，高层有辐散区进一步增强上升运动，对应的垂直速度场2月20日14时，700 hPa晋城的垂直速度大于−0.2 Pa/s，南部的垂直上升速度达−0.4 Pa/s，600 hPa晋城地区垂直速度在−0.6~−0.2 Pa/s，负的垂直速度形成强的上升气流，与实况2月20日下午晋城的强降水时段对应(图2)。
Figure 2. Divergence and vertical velocity chart at 14:00 on February 20
图2. 2月20日14时散度、垂直上升速度图
19日开始，700 hPa西南暖湿气流作为主要水汽输送通道开始不断向山西输送水汽，在20日08时达到最强，中南部比湿达到4 g/kg，700 hPa水汽通量散度场上山西中南部为水汽辐合中心，同时整层水汽含量达到10~15 mm，水汽条件比较有利。
5. 探空分析
从探空图看出(图3)，19日08时，850 hPa以下为东北风，700 hPa以上为一致的西南暖湿气流，低层温度较高，0℃线位于850 hPa附近，且2 km、4 km高度存在逆温层，有利于降水粒子的多次融化冻结，降水相态复杂；19日20时整层湿度条件转好，850 hPa温度降至−3℃，降水相态以雨夹雪或雪为主；20日08时低层存在锋面逆温层，逆温层温度最大为4.5℃，地面气温−3℃，而地面气温和地表温度在0℃以下。研究表明，一般雨凇产生前，700 hpa上空已为暖空气控制，温度一般在0℃~4℃，低层有冷空气南下，气温降到0℃以下时即出现雨凇天气。
Figure 3. February 19th, 8:00 PM Zhengzhou Station Skew-T Log-P Diagram
图3. 2月19日20时郑州站探空图
6. 小结
1. 晋城电线积冰出现次数较少，空间分布不均匀，年际变化大。
2. 大气冷–暖–冷的垂直结构形成的冻雨是导致晋城多站出现电线积冰的主要原因。
3. 700 hPa强劲的西南风带来暖湿空气、低层冷锋锋区是大气特殊垂直结构形成的明显特征，可为之后分析雨凇天气过程、更好地开展电力气象服务提供参考。