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庫車石油氣象預報服務指標分析和氣象災害防御對策
摘 要：在庫車將建成21世紀新疆重要的石油化工和能源基地的新形勢下，針對石油生產(chǎn)、安全和防災、減災的氣象服務需要，利用本站歷年氣候資料、災害天氣個例中的地面和高空實況資料及數(shù)值預報產(chǎn)品，利用天氣學和氣候?qū)W方法進行了分析，從提高對石油化工項目設計、施工、生產(chǎn)、安全方面有重大影響的災害天氣預報準確率和防災、減災對策方面進行了有益的積極探索，總結(jié)得出對石油生產(chǎn)、安全有重大危害的災害性天氣主要有大風、沙塵暴、大到暴雨等，找出了有指示意義的預報服務指標，并提出了防御對策和建議，以便拓寬氣象服務領域、進一步提高石油氣象服務水平和針對性。?
關(guān)鍵詞：災害天氣;安全;預報指標;防御對策?
隨著西部大開發(fā)和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，庫車將建成21世紀新疆重要的石油化工和能源基地的新形勢下，以油、汽等優(yōu)勢資源開發(fā)和深加工為主的石油相關(guān)產(chǎn)業(yè)成為我區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的亮點，這對氣象服務提出了新的更高要求。由于石油化工生產(chǎn)各環(huán)節(jié)對氣象服務的要求與以往農(nóng)業(yè)氣象服務模式很不相同，本文通過70年代以來的災害天氣個例分析，總結(jié)得出對石油生產(chǎn)、安全有重大危害的災害性天氣主要有大風、沙塵暴、大-到暴雨等，尤其大風較多且持續(xù)時間長，通常冷空氣翻山后下滑等作用造成風速較大，影響范圍廣，對企業(yè)財產(chǎn)和人員、設備安全方面造成的災害損失較嚴重。本文針對石油生產(chǎn)、安全和防災、減災的氣象服務需要，從災害天氣對石油生產(chǎn)、安全的影響，及預報服務指標和防御對策等方面進行了有益的探索，以便拓寬氣象服務領域、進一步提高石油氣象服務水平和針對性。?
1、大風災害給石油化工企業(yè)帶來極大的破壞性和危險性?
大風能刮斷電線竿、折斷樹木，使圍墻倒塌。大風還能吹倒井架及煙囪等細高直立的物體，它們在倒落的過程中可能發(fā)生砸傷人、砸毀房屋或設備，以及折斷電線引發(fā)火災等事故，更大的風力還能直接摧毀建筑物及大型設備，2003年春季4月塔化公司的冷卻塔曾經(jīng)被大風刮倒、歪斜，直接經(jīng)濟損失達幾百萬元。另外大風常常伴有強沙塵暴，吹翻汽車甚至運送油品的火車，將汽車擋風玻璃吹掉，大量吹起的沙礫將車體表面油漆磨光，沙塵暴較強時由于能見度極差而使交通中斷。?
另外，風對高架設備上的工作操作以及對工程技術(shù)人員的生命安全都構(gòu)成很大的威脅。故不論在設備加固設計中還是在高空作業(yè)及平時設備維護中，大風危害都是值得重視的安全性因素。?
1.1 大風災害天氣成因和預報指標?
(1)強冷空氣的入侵是造成大風的主要原因。大范圍的強冷空氣活動與大尺度的天氣形勢演變密切相關(guān)，要著眼于高空主導系統(tǒng)和地面氣壓場的演變特征。氣壓梯度是形成大風的根本動力，當氣壓梯度達到一定程度就容易產(chǎn)生大風天氣，直接反映在地面實況圖上就是沿天山一帶的氣壓梯度明顯加大。在中亞地區(qū)(主要是西方路徑冷空氣影響)和巴爾喀什湖(主要是西北或北方路徑冷空氣影響)等關(guān)鍵區(qū)有天氣系統(tǒng)，地面圖上形成北高南低或西高東低的氣壓場，就會有向南或向東的氣壓梯度，產(chǎn)生動力作用。另外還有熱力原因，南疆熱低壓發(fā)展引起對流加強，導致局地大風。天山南北或帕米爾高原東西向的氣壓梯度達到15hPa，大多有大風天氣，氣壓梯度達到25-30hPa，就會有較強大風。?
(2)從冷空氣移動路徑及強度變化，結(jié)合新疆地形和本站要素來判斷大風的強弱，看冷空氣是主體進入南疆還是受小股掃尾的冷空氣影響，當冷高中心移到北疆中部，南疆東灌天氣開始。4月地面冷高中心數(shù)值最大，參考值1027.5-1045.0hPa，5月以后冷高中心數(shù)值逐漸減小。?
(3)冷空氣主體沿天山以北東移或東北上，主要影響北疆天氣，主體冷空氣沒有翻天山進入南疆，天氣不會太強，本地受掃尾的小股冷空氣影響，則以陣性大風天氣為主。如果本地受移動速度在10經(jīng)度/天左右的移動性低槽影響，往往大風較強，持續(xù)時間也較長;而受移動速度<5經(jīng)度/天的穩(wěn)定性低槽影響，則天氣較弱，多為陣性大風。?
(4)本站要素反映，氣壓距平達-6hPa，預示1-2天以后天氣有明顯變化，一般大風為-7hPa，有強風時可達-8——10hPa左右，最強的寒潮大風，氣壓距平可達-10hPa以上。刮大風時氣壓上升較快，一般上升幅度2.5 -3hPa/日，大風較強時氣壓上升更快，可達十幾個hPa以上;由于近地面熱低壓發(fā)展產(chǎn)生擾動或?qū)咏Y(jié)不穩(wěn)定，在17-23時內(nèi)本站氣壓出現(xiàn)驟降驟升的情形，在氣壓上升過程中突然起風。 ?
(5)庫車偏北大風由較強的冷空氣北翻造成，所以庫車大風以偏北風為主，風速也比較大，跟蹤服務時可根據(jù)風向判斷能否達到大風。?
(6)大風按地面冷高移動路徑可分為西方路徑、西北路徑、北方路徑和超極地路徑類。 ?
(7)移動性低槽天氣較強，刮風時間長，風力也較大，為持續(xù)時間較長的系統(tǒng)性大風;穩(wěn)定性低槽多為陣性大風，系統(tǒng)性大風天氣很少。 ?
1.2 防風對策?
加強防風災職能，提高防風災意識。將平時防風對策和風時應急措施結(jié)合起來。有時大風、沙塵暴天氣突然在夜間發(fā)生，如果事先不了解天氣變化，可能無法預防。所以還應根據(jù)天氣預報做好大風、沙塵暴的防御工作，以便減少災害損失和安全事故的發(fā)生。?
(1)鉆井工地防風對策。?
�、偃绻l(fā)生大風刮倒井架事故，將會嚴重危害生命及財產(chǎn)安全，所以要從設計上提高井架的抗風能力，保證井架的安全度。在大風季節(jié)尤其要注意嚴格按井架設計要求安裝井架、錨墩和繃繩。對于最大風速有可能超過設計標準的井架，在大風季節(jié)應增加抗風措施，如加拉繃繩等;?
②大風季節(jié)，應注意收聽氣象局發(fā)布的大風預報，井隊收聽到當?shù)貧庀蟛块T發(fā)布的大風警報時，應迅速通知各施工現(xiàn)場采取全面的防風措施;?
�、酆侠戆才攀┕ぃ诖箫L到來之前，不安排下套管、電測、固井等大型施工，以免發(fā)生卡套管、固井套管“灌腸”等重大事故，在8級以上大風到來之后的上述施工一般停止，待大風過后再進行作業(yè);?
④正在鉆井的井隊，在遇到8級以上大風時，應停鉆，將鉆具提離井底25cm或提至技術(shù)套管內(nèi)。對于裸眼井段較長的井，停鉆后每隔15分或30分要活動一次鉆具，每次下放鉆0.5m，當鉆具放到井底時，可采用2/3鉆具懸重壓彎鉆桿，防止井下鉆具粘附卡鉆;?
⑤對于已打開的油氣層，在出現(xiàn)井涌等特殊情況下，遇有特強大風、強降溫不能作業(yè)時，以保井下為主，關(guān)閉防噴器，觀察井口壓力變化，待大風過后處理;?
�、揎L后應對各種設備進行一次全面檢查和維護，確認其處于完好狀態(tài)后方可再進行作業(yè);?
⑦大風季節(jié)鉆機搬遷時極易造成風災事故，應特別注意防風問題，主要對策有：
6級以上風力應停止起放井架和高空作業(yè)，不得吊裝列車房、機房保溫塊等受風面積大的物件，以避免吊車翻車;6級以上大風，應停止整體托運井架作業(yè)，并用4臺拖拉機對角線繃緊固定井架;安裝、整體托運井架中途過夜或暫停時，要拉好4條臨時繃繩，用拖拉機作為錨墩，并剎車固定以防止突然起風;?
(2)油田輸配電線路防風對策：?
�、賴栏癜捶里L標準設計施工;?
�、诙ㄆ谘膊闄z修輸配電線路。?
2、暴雨洪水災害對石油化工企業(yè)的安全影響 ?
2.1 庫車大到暴雨災害天氣成因和預報指標分析?
根據(jù)庫車歷年大到暴雨降水個例分析情況，造成本地大降水天氣影響系統(tǒng)主要有兩類：一類是中亞槽(渦)，另一類為巴爾喀什湖低槽。
(1)中亞槽的形成常是北支槽發(fā)展東南下，與原在中亞的弱槽結(jié)合而成。地面高壓路徑大多從北歐東南移至咸海，再從咸海沿45°N東移。另一種是黑海東移的南支槽在東移中得到北支冷空氣的補充，而在中亞形成明顯的槽。 ?
(2)巴爾喀什湖低槽東南下為阿克蘇東部大降水型：巴爾喀什湖低槽是北支鋒區(qū)上的系統(tǒng)，低槽為東北-西南向，在有冷空氣配合低槽東南移過我區(qū)時，常造成庫、沙、新區(qū)域大降水。?
(3)水汽輸送及源地：①東方路徑：即我國東部地區(qū)的水汽通過低層偏東風的輸送，經(jīng)河西走廊、東疆地區(qū)進入本地;②西方路徑：即中亞地區(qū)的水汽被偏西風或西北風輸送到本地上空;③偏南路徑：一般是在500hPa上較明顯，即中高層的水汽在西南風或偏南風引導下翻越青藏高原到我區(qū)上空。?
(4)當云團的云頂亮溫低于-30℃時，容易發(fā)生較大降水，云團分布較均勻時，造成的降水較小;當云團移速快，且云頂亮溫隨時間很快遞減時，或者我區(qū)上空的云系為逗點渦旋云系，呈逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，造成的降水常常較大。?
(5)烏拉爾山脊的存在是導致冷空氣南下的重要環(huán)流系統(tǒng)。大降水落區(qū)在庫、沙、新區(qū)域的影響系統(tǒng)中，巴爾喀什湖低槽(渦)占91.7%，中亞低槽(渦)占8.3%，大降水落區(qū)與天氣系統(tǒng)的移動方向是一致的;切變線和風場輔合對我區(qū)夏季大降水落區(qū)有很好的指示作用。?
(6)500hpa溫度露點差≤4℃為濕區(qū)，≤2℃為飽和區(qū)，大降水落區(qū)就在濕區(qū)或飽和區(qū)內(nèi)，500hpa高濕中心對大降水落區(qū)有很好的指示作用。?
(7)垂直運動會引起水汽、熱量、動量等的垂直輸送，對大降水有重要的貢獻，垂直上升運動強中心為大降水落區(qū)。影響系統(tǒng)的走向?qū)Υ蠼邓鋮^(qū)影響較大，大降水落區(qū)與天氣系統(tǒng)的移動方向是一致的。?
(8)850hpa或700hpa的偏東氣流有利盆地水汽聚集，對流層中層500hpa的偏南氣流和高層200hpa的偏西氣流等三支氣流互相配合，有利加強水汽輔合上升，對青藏高原的水汽向我區(qū)源源不斷地輸送起重要作用，有利于我區(qū)大到暴雨的發(fā)生。?
3、沙塵暴災害天氣成因、預報指標及其對生產(chǎn)的影響和預防措施 ?
3.1 沙塵暴災害天氣成因和預報指標?
沙塵暴災害天氣發(fā)生機制、影響因素及監(jiān)測、預測問題一直是各部門關(guān)注的熱點。由于沙塵暴的發(fā)生是氣候和環(huán)境綜合作用的結(jié)果，其成因主要有：(1)冷空氣活動異常是沙塵暴發(fā)生、發(fā)展的重要動力條件，而烏拉爾山脊的存在是有利于冷空氣南下的重要環(huán)流形勢，烏拉爾山高壓脊偏強，沙塵暴次數(shù)偏多，否則偏少;(2)本地沙塵暴主要受中亞和巴爾喀什湖關(guān)鍵區(qū)的低值系統(tǒng)影響，其中心如果有低層輻合、高層輻散的垂直結(jié)構(gòu)，就容易產(chǎn)生近地面層大風和上升氣流，加上冷空氣移來時形成上冷下暖強烈的熱力不穩(wěn)定層結(jié)，和源區(qū)土壤干燥、疏松等原因，有利于地面起沙上揚，形成沙塵暴;(3)大風區(qū)與強渦度梯度帶一致，強風速切變形成的渦度輸送有利于加強低值系統(tǒng)，進而增強風場，對沙塵暴發(fā)生有利。?
本地沙塵暴主要取決于沙源、下墊面的干濕狀況和中強以上冷空氣活動的頻繁程度。庫車地處全國最大的塔克拉瑪干沙漠北緣，沙源非常充足，加上本地環(huán)境條件比較干燥，歷年沙塵暴資料分析表明：(1)庫車2-11月份無雨日數(shù)一般在15天以上;(2)中亞和巴爾喀什湖關(guān)鍵區(qū)有較強的低值系統(tǒng)，預示未來西方和北方有冷空氣入侵本地;(3)風力達4-5級以上時可吹起大量的沙塵，風力達6級以上可造成沙塵暴，這3條可以作為日常業(yè)務中沙塵暴的預報指標。即：當?shù)乇砀稍�，中亞和巴爾喀什湖關(guān)鍵區(qū)有較強的低值系統(tǒng)，風力達到臨界指標等導致沙塵暴災害天氣發(fā)生的條件具備時，是沙塵暴天氣的預報依據(jù)。?
3.2 沙塵暴災害天氣對生產(chǎn)的影響和預防措施?
由于沙塵暴發(fā)生時能見度極差，污染嚴重，空氣質(zhì)量較差，對設備安全和人員健康有較大危害。對石油化工生產(chǎn)的不利影響主要反映在：產(chǎn)品質(zhì)量下降，產(chǎn)品出率降低;大量沙塵易進入精密設備和儀器中，增大機器磨損，增加防塵、過濾設備投資。因此選購有效防塵設備時，為節(jié)約經(jīng)費，應考慮本地歷年大風、沙塵暴資料情況。?
防御沙塵暴、揚沙、浮塵危害，要根據(jù)天氣預報提前采取門窗密封措施，并調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，使各種精密設備保護完全。在住房和廠房設計方面，要能達到保證人體最舒適的室內(nèi)小氣候，以便提高工作效率。?
4、結(jié)論?
本文通過對歷年氣候資料和各類災害天氣的分析總結(jié)，確定對石油化工項目建設、生產(chǎn)和安全有重大影響的各類氣象服務指標和防御對策，不斷提高大風、沙塵暴、暴雨等對石油化工項目設計、施工、生產(chǎn)、安全方面有重大影響的災害天氣預報準確率，做到提前防范，這也是減災增效，提高氣象服務能力、拓寬服務領域的有效途徑。 ?
參考文獻?
[1]?張家寶,史玉光. 新疆氣候變化及短期氣候預測研究[M]. 北京：氣象出版社，2002.?
[2]?手冊編寫組. 新疆短期天氣預報指導手冊[M]. 烏魯木齊：新疆人民出版社,1986.?
[3]?彭江良，盧 英，楊志亭. 庫車一次寒潮天氣分析[J],新疆氣象，2005，28(2):10-12.
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