都安縣碳酸鈣工業(yè)區(qū)高影響天氣氣候特征分析

黃秀秀，莫 迪，李先平

廣西壯族自治區(qū)河池市氣象局，廣西河池 547000

高影響天氣是指對社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境產(chǎn)生重大影響的天氣現(xiàn)象與事件，如暴雨、雷暴、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，還包括高溫、冷害、干旱、影響空氣質(zhì)量的氣候條件，以及具有高度社會和經(jīng)濟(jì)影響的非極端天氣等[1]。高影響天氣事件的發(fā)生不僅會影響人們的生命，還會嚴(yán)重影響工業(yè)區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2-4]。碳酸鈣工業(yè)區(qū)位于廣西壯族自治區(qū)河池市都安縣，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖，雨量豐沛，雨熱同季，夏濕冬干。受西南暖濕氣流和北方冷空氣交替的影響，氣候復(fù)雜多變，災(zāi)害性天氣頻繁。極端天氣氣候事件對工業(yè)區(qū)的規(guī)劃、建設(shè)、運用等都有重要影響。根據(jù)碳酸鈣工業(yè)區(qū)周邊的歷史氣象災(zāi)害和工業(yè)區(qū)內(nèi)重點企業(yè)對氣象要素和高影響天氣的抽樣調(diào)查，確定影響工業(yè)區(qū)的關(guān)鍵氣象因子為降水、氣溫、風(fēng)速，以及高影響天氣為暴雨、雷暴、大風(fēng)、潮濕天氣、高溫，并對以上要素進(jìn)行天氣特征分析。

1 資料與方法

1.1 參證站的選取

由于碳酸鈣工業(yè)區(qū)無國家氣象觀測站，故選取與工程建設(shè)項目場址所在地的地理特征、大氣環(huán)流特征相同或相似的、距離較近的、最具代表性的都安國家氣象站(以下簡稱都安站)作為參證站。

1.2 資料

所用資料為廣西壯族自治區(qū)氣象信息中心提供的都安氣象站近61年(1960—2020年)的記錄，包含降水、氣溫、風(fēng)速等常規(guī)觀測資料，包含雷暴、潮濕天氣等非常規(guī)觀測資料，采用數(shù)理統(tǒng)計方法統(tǒng)計分析碳酸鈣工業(yè)區(qū)發(fā)生頻率較高的高影響天氣氣候特征。

2 結(jié)果與分析

2.1 暴雨

氣象上定義日降雨量≥50 mm為暴雨，≥100 mm為大暴雨，≥250 mm為特大暴雨。暴雨常伴有洪澇，造成嚴(yán)重災(zāi)害。暴雨來得快，雨勢猛，尤其是大范圍持續(xù)性暴雨和雨量集中的特大暴雨，它不僅影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還可能危害人們的生命和財產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

根據(jù)1960—2020年都安站日降水?dāng)?shù)據(jù)統(tǒng)計，都安站年暴雨日數(shù)在3～15 d之間變化，最多的年份出現(xiàn)在2008年，暴雨日數(shù)為15 d(圖1)[5]。年暴雨日數(shù)的變化傾向率為0.105 d/10年，暴雨日數(shù)變化趨勢未通過顯著性檢驗，表明暴雨日數(shù)變化趨勢不明顯。都安站全年各月均出現(xiàn)過暴雨記錄，年平均暴雨日數(shù)為7.6 d，平均暴雨日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在6月(2.2 d)，7月次之(1.5 d)。都安站暴雨日數(shù)的逐月變化趨勢基本呈單峰型，暴雨集中分布在5—8月，其中，6—7月最集中。都安站1 d最大降水量為358.5 mm，出現(xiàn)時間為2010年6月1日，1 h最大降水量為都安站86.2 mm，可見，都安碳酸鈣工業(yè)區(qū)所在區(qū)域短時降雨強(qiáng)度大，需注意防御暴雨洪澇災(zāi)害。

圖1 1960—2020年都安站暴雨日數(shù)的年際變化

2.2 雷暴

都安碳酸鈣工業(yè)區(qū)是多雷區(qū)，雷雨夏季較多，南方云頂?shù)?，水汽充沛，這種惡劣天氣是影響碳酸鈣工業(yè)區(qū)生產(chǎn)的原因之一[6-7]。雷暴的頻繁出現(xiàn)給建筑物、供電設(shè)施、電子電器設(shè)施及人畜的生命安全造成極大的危害。

2.2.1 雷暴日數(shù)都安站1960—2013年為人工觀測，2014年開始用閃電定位儀觀測。1960—2013年，人工觀測年雷暴日數(shù)在42～100 d之間，最多出現(xiàn)的年份在1975年，雷暴日數(shù)達(dá)100 d；人工觀測年雷暴日數(shù)的變化傾向率為-4.281 d/10年，人工觀測雷暴日數(shù)變化趨勢通過信度α=0.01顯著性檢驗，表明雷暴日數(shù)下降趨勢明顯(圖2)。2014—2020年的閃電定位儀觀測年雷暴日數(shù)在27～52 d之間，最多出現(xiàn)的年份在2014年，雷暴日數(shù)達(dá)52 d(圖3)。綜上，都安站1960—2020年，年雷暴日數(shù)在27～100 d之間。

圖2 1960—2013年都安站人工觀測雷暴日數(shù)的年際變化

圖3 2014—2020年都安站年閃電定位儀觀測雷暴日數(shù)的年際變化

統(tǒng)計都安站1960—2020年平均月雷暴日數(shù)。人工觀測年平均年雷暴日數(shù)為64.9 d，雷暴日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在8月(13.3 d)，7月次之(13.1 d)。都安站閃電定位儀觀測累年平均年雷暴日數(shù)為38.3 d，雷暴日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在6月(9.3 d)，8月次之(7.0 d)。雷暴日數(shù)的逐月變化趨勢呈單峰型，各月均可出現(xiàn)雷暴，主要出現(xiàn)在每年的5—9月，其中，6—8月最多。人工觀測和閃電定位儀觀測累年月變化趨勢基本一致，但是閃電定位儀觀測的月日數(shù)峰值較人工觀測的低。

2.2.2 碳酸鈣工業(yè)區(qū)地閃時間分布（1）年變化特征。近11年來，碳酸鈣工業(yè)區(qū)閃電活動大體呈多峰分布，2019年雷擊頻次達(dá)到最大峰值，為1 468次，2018年位于低谷，僅有155次(圖4)。雷擊次數(shù)變化趨勢未通過顯著性檢驗，表明雷擊變化趨勢變化不明顯。

圖4 碳酸鈣工業(yè)區(qū)地閃回?fù)裟昀塾嬛底兓卣?/p>

（2）月變化特征。碳酸鈣工業(yè)區(qū)雷電活動呈單峰趨勢(圖5)，3月開始明顯上升，6月達(dá)到頂峰，9月后雷電逐漸減少，10月至翌年2月較少發(fā)生。值得注意的是，碳酸鈣工業(yè)區(qū)9月雷電活動多于3月，遇到雷暴天氣的概率偏高，其危害強(qiáng)度并不小，因此，秋季的防雷工作仍不能忽視。

圖5 碳酸鈣工業(yè)區(qū)地閃回?fù)粼伦兓卣?/p>

（3）日變化特征。碳酸鈣工業(yè)區(qū)2010—2020年閃電頻次日變化呈“U”形結(jié)構(gòu)(圖6)，主峰值出現(xiàn)在04:00，而09:00～13:00雷電活動相對較少。因此，工業(yè)區(qū)更應(yīng)關(guān)注午夜的雷電天氣，尤其是21:00至翌日07:00人員活動期間為雷電防御關(guān)鍵時段。

圖6 碳酸鈣工業(yè)區(qū)地閃回?fù)羧兆兓卣?/p>

2.3 大風(fēng)

2.3.1 大風(fēng)日數(shù)都安站1960—2020年，年大風(fēng)日數(shù)在0～9 d之間變化，最多出現(xiàn)的年份在1977年，大風(fēng)日數(shù)為9 d(圖7)。都安站大風(fēng)日數(shù)的變化傾向率為-0.379 d/10年，通過信度為α=0.05的顯著性檢驗，表明大風(fēng)日數(shù)呈減少趨勢。61年間，大風(fēng)都安站的總?cè)諗?shù)為209 d，年平均大風(fēng)日數(shù)為3.4 d，大風(fēng)日數(shù)累計最多的月份出現(xiàn)在5月，為35 d，其次是4月，為34 d；1、12月大風(fēng)日數(shù)最少，為2 d。

圖7 1960—2020年都安站大風(fēng)日數(shù)的年際變化

2.3.2 最大風(fēng)速和極大風(fēng)速都安站最大風(fēng)速和極大風(fēng)速從1992年開始觀測，1992—2020年都安站的月最大風(fēng)速在12.4～22.7 m/s之間，最小值和最大值分別出現(xiàn)在6月和5月(表1)。年極大風(fēng)速在17.4～26.9 m/s之間，最小值和最大值分別出現(xiàn)在1月和4月。

表1 都安站各月最大風(fēng)速和極大風(fēng)速

2.4 潮濕天氣

潮濕天氣也稱潮濕寡照天氣，即當(dāng)日出現(xiàn)降雨、相對濕度80%以上且日照時數(shù)為0的天氣，對工業(yè)區(qū)的物流倉庫儲存以及碳酸鈣工業(yè)煉制效率有較明顯影響。

都安站潮濕天氣日數(shù)變化趨勢不明顯(圖8)，1960—2020年，年潮濕寡照日數(shù)在48(2003年)～109 d(1970年)之間變化，年平均潮濕寡照日數(shù)為83.0 d。平均潮濕寡照日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在3月(13.1 d)，最少出現(xiàn)在8月。都安站潮濕寡照日數(shù)的逐月變化趨勢基本呈單峰型(圖略)，日數(shù)最多分布在1—4月，最少集中在7—9月。陰雨天氣，空氣潮濕，容易造成倉庫產(chǎn)品發(fā)霉。應(yīng)關(guān)注天氣預(yù)報，根據(jù)天氣情況提前做好倉庫存儲產(chǎn)品的防潮處理工作。

圖8 1960—2020年都安站潮濕寡照日數(shù)的年際變化

2.5 高溫

1960—2020年間，都安站年高溫日數(shù)在3～41 d之間，最多出現(xiàn)的年份在2009年，年高溫日數(shù)為41 d，1990年次之，都安站高溫日數(shù)變化趨勢不明顯[8]。年高溫日數(shù)為38 d。平均年高溫日數(shù)為17.1 d；高溫日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在6—9月，其中，8月最多，月平均高溫日數(shù)為6.9 d。

3 結(jié)論與討論

都安縣碳酸鈣工業(yè)區(qū)的關(guān)鍵氣象因子有降水、風(fēng)、溫度等要素，高影響天氣為暴雨、雷暴、大風(fēng)、潮濕天氣、高溫等災(zāi)害性天氣。

3.1 暴雨

年平均暴雨日數(shù)為7.6 d，各月份均有可能出現(xiàn)暴雨天氣，5—8月為暴雨多發(fā)期，其中，6—7月最為集中。1960年以來，日最大降水量為358.5 mm。碳酸鈣工業(yè)區(qū)屬于暴雨災(zāi)害高危險區(qū)、暴雨災(zāi)害次高易發(fā)區(qū)、暴雨災(zāi)害次高等風(fēng)險區(qū)，強(qiáng)降雨天氣較多，汛期容易發(fā)生洪澇災(zāi)害，需注意排水管網(wǎng)的建設(shè)。

3.2 雷暴

雷暴日數(shù)整體上呈顯著下降趨勢，人工觀測年平均年雷暴日數(shù)為64.9 d，閃電定位儀觀測年平均年雷暴日數(shù)為38.3 d，各月均可出現(xiàn)雷暴，每年的5—9月為雷暴的高發(fā)期，其中，6—8月最為頻繁。近11年來，碳酸鈣工業(yè)區(qū)雷電活動呈單峰趨勢，3月開始明顯上升，6月達(dá)到頂峰，9月后雷電逐漸減少，10月至翌年2月較少發(fā)生，并且9月雷電活動多于3月，遇到雷暴天氣的概率偏高，秋季的防雷工作不能忽視。工業(yè)區(qū)每日21:00至翌日07:00為雷電活動高發(fā)期，需注意此時段人員活動的雷電防御。

3.3 大風(fēng)

大風(fēng)日數(shù)呈顯著減少趨勢，年平均大風(fēng)日數(shù)為3.4 d。大風(fēng)日數(shù)最多年份為1977年，出現(xiàn)9 d。最大風(fēng)速和極大風(fēng)速從1992年開始觀測，月最大風(fēng)速在12.4m～22.7 m/s之間，最小值和最大值分別出現(xiàn)在6月和5月。年極大風(fēng)速在17.4～26.9 m/s之間，最小值和最大值分別出現(xiàn)在1月和4月。工業(yè)區(qū)應(yīng)保守考慮抗風(fēng)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注天氣預(yù)警預(yù)報，大風(fēng)影響前或影響時人員要采取安全應(yīng)對措施，確保人員的人身安全。

3.4 潮濕天氣

潮濕天氣日數(shù)變化趨勢不明顯，年平均潮濕寡照日數(shù)為83.0 d。潮濕寡照日數(shù)主要集中多分布在1—4月，最多的月份出現(xiàn)在3月。碳酸鈣工業(yè)區(qū)1—3月出現(xiàn)潮濕天氣較多，工業(yè)區(qū)應(yīng)考慮潮濕天氣對項目運營可能造成的影響，做好物流倉庫存儲產(chǎn)品的防潮防霉工作；冬季相對濕度較小，干燥天氣多，工業(yè)區(qū)應(yīng)做好防火預(yù)案和配備防火設(shè)施，避免火災(zāi)的發(fā)生。

3.5 高溫

高溫日數(shù)變化趨勢不明顯，平均年高溫日數(shù)為17.1 d，高溫日數(shù)最多年份為2009年，出現(xiàn)41 d。高溫日數(shù)最多的月份出現(xiàn)在6—9月，其中，8月最多，月平均高溫日數(shù)為6.9 d。工業(yè)區(qū)需要注意防暑降溫、通風(fēng)和制冷等，避免產(chǎn)生不良影響。