库车石油气象预报服务指标分析和气象灾害防御对策
摘 要：在库车将建成21世纪新疆重要的石油化工和能源基地的新形势下，针对石油生产、安全和防灾、减灾的气象服务需要，利用本站历年气候资料、灾害天气个例中的地面和高空实况资料及数值预报产品，利用天气学和气候学方法进行了分析，从提高对石油化工项目设计、施工、生产、安全方面有重大影响的灾害天气预报准确率和防灾、减灾对策方面进行了有益的积极探索，总结得出对石油生产、安全有重大危害的灾害性天气主要有大风、沙尘暴、大到暴雨等，找出了有指示意义的预报服务指标，并提出了防御对策和建议，以便拓宽气象服务领域、进一步提高石油气象服务水平和针对性。?
关键词：灾害天气;安全;预报指标;防御对策?
随着西部大开发和产业结构的调整，库车将建成21世纪新疆重要的石油化工和能源基地的新形势下，以油、汽等优势资源开发和深加工为主的石油相关产业成为我区经济发展的亮点，这对气象服务提出了新的更高要求。由于石油化工生产各环节对气象服务的要求与以往农业气象服务模式很不相同，本文通过70年代以来的灾害天气个例分析，总结得出对石油生产、安全有重大危害的灾害性天气主要有大风、沙尘暴、大-到暴雨等，尤其大风较多且持续时间长，通常冷空气翻山后下滑等作用造成风速较大，影响范围广，对企业财产和人员、设备安全方面造成的灾害损失较严重。本文针对石油生产、安全和防灾、减灾的气象服务需要，从灾害天气对石油生产、安全的影响，及预报服务指标和防御对策等方面进行了有益的探索，以便拓宽气象服务领域、进一步提高石油气象服务水平和针对性。?
1、大风灾害给石油化工企业带来极大的破坏性和危险性?
大风能刮断电线竿、折断树木，使围墙倒塌。大风还能吹倒井架及烟囱等细高直立的物体，它们在倒落的过程中可能发生砸伤人、砸毁房屋或设备，以及折断电线引发火灾等事故，更大的风力还能直接摧毁建筑物及大型设备，2003年春季4月塔化公司的冷却塔曾经被大风刮倒、歪斜，直接经济损失达几百万元。另外大风常常伴有强沙尘暴，吹翻汽车甚至运送油品的火车，将汽车挡风玻璃吹掉，大量吹起的沙砾将车体表面油漆磨光，沙尘暴较强时由于能见度极差而使交通中断。?
另外，风对高架设备上的工作操作以及对工程技术人员的生命安全都构成很大的威胁。故不论在设备加固设计中还是在高空作业及平时设备维护中，大风危害都是值得重视的安全性因素。?
1.1 大风灾害天气成因和预报指标?
(1)强冷空气的入侵是造成大风的主要原因。大范围的强冷空气活动与大尺度的天气形势演变密切相关，要着眼于高空主导系统和地面气压场的演变特征。气压梯度是形成大风的根本动力，当气压梯度达到一定程度就容易产生大风天气，直接反映在地面实况图上就是沿天山一带的气压梯度明显加大。在中亚地区(主要是西方路径冷空气影响)和巴尔喀什湖(主要是西北或北方路径冷空气影响)等关键区有天气系统，地面图上形成北高南低或西高东低的气压场，就会有向南或向东的气压梯度，产生动力作用。另外还有热力原因，南疆热低压发展引起对流加强，导致局地大风。天山南北或帕米尔高原东西向的气压梯度达到15hPa，大多有大风天气，气压梯度达到25-30hPa，就会有较强大风。?
(2)从冷空气移动路径及强度变化，结合新疆地形和本站要素来判断大风的强弱，看冷空气是主体进入南疆还是受小股扫尾的冷空气影响，当冷高中心移到北疆中部，南疆东灌天气开始。4月地面冷高中心数值最大，参考值1027.5-1045.0hPa，5月以后冷高中心数值逐渐减小。?
(3)冷空气主体沿天山以北东移或东北上，主要影响北疆天气，主体冷空气没有翻天山进入南疆，天气不会太强，本地受扫尾的小股冷空气影响，则以阵性大风天气为主。如果本地受移动速度在10经度/天左右的移动性低槽影响，往往大风较强，持续时间也较长;而受移动速度<5经度/天的稳定性低槽影响，则天气较弱，多为阵性大风。?
(4)本站要素反映，气压距平达-6hPa，预示1-2天以后天气有明显变化，一般大风为-7hPa，有强风时可达-8——10hPa左右，最强的寒潮大风，气压距平可达-10hPa以上。刮大风时气压上升较快，一般上升幅度2.5 -3hPa/日，大风较强时气压上升更快，可达十几个hPa以上;由于近地面热低压发展产生扰动或层结不稳定，在17-23时内本站气压出现骤降骤升的情形，在气压上升过程中突然起风。 ?
(5)库车偏北大风由较强的冷空气北翻造成，所以库车大风以偏北风为主，风速也比较大，跟踪服务时可根据风向判断能否达到大风。?
(6)大风按地面冷高移动路径可分为西方路径、西北路径、北方路径和超极地路径类。 ?
(7)移动性低槽天气较强，刮风时间长，风力也较大，为持续时间较长的系统性大风;稳定性低槽多为阵性大风，系统性大风天气很少。 ?
1.2 防风对策?
加强防风灾职能，提高防风灾意识。将平时防风对策和风时应急措施结合起来。有时大风、沙尘暴天气突然在夜间发生，如果事先不了解天气变化，可能无法预防。所以还应根据天气预报做好大风、沙尘暴的'防御工作，以便减少灾害损失和安全事故的发生。?
(1)钻井工地防风对策。?
①如果发生大风刮倒井架事故，将会严重危害生命及财产安全，所以要从设计上提高井架的抗风能力，保证井架的安全度。在大风季节尤其要注意严格按井架设计要求安装井架、锚墩和绷绳。对于最大风速有可能超过设计标准的井架，在大风季节应增加抗风措施，如加拉绷绳等;?
②大风季节，应注意收听气象局发布的大风预报，井队收听到当地气象部门发布的大风警报时，应迅速通知各施工现场采取全面的防风措施;?
③合理安排施工，在大风到来之前，不安排下套管、电测、固井等大型施工，以免发生卡套管、固井套管“灌肠”等重大事故，在8级以上大风到来之后的上述施工一般停止，待大风过后再进行作业;?
④正在钻井的井队，在遇到8级以上大风时，应停钻，将钻具提离井底25cm或提至技术套管内。对于裸眼井段较长的井，停钻后每隔15分或30分要活动一次钻具，每次下放钻0.5m，当钻具放到井底时，可采用2/3钻具悬重压弯钻杆，防止井下钻具粘附卡钻;?
⑤对于已打开的油气层，在出现井涌等特殊情况下，遇有特强大风、强降温不能作业时，以保井下为主，关闭防喷器，观察井口压力变化，待大风过后处理;?
⑥风后应对各种设备进行一次全面检查和维护，确认其处于完好状态后方可再进行作业;?
⑦大风季节钻机搬迁时极易造成风灾事故，应特别注意防风问题，主要对策有：
6级以上风力应停止起放井架和高空作业，不得吊装列车房、机房保温块等受风面积大的物件，以避免吊车翻车;6级以上大风，应停止整体托运井架作业，并用4台拖拉机对角线绷紧固定井架;安装、整体托运井架中途过夜或暂停时，要拉好4条临时绷绳，用拖拉机作为锚墩，并刹车固定以防止突然起风;?
(2)油田输配电线路防风对策：?
①严格按防风标准设计施工;?
②定期巡查检修输配电线路。?
2、暴雨洪水灾害对石油化工企业的安全影响 ?
2.1 库车大到暴雨灾害天气成因和预报指标分析?
根据库车历年大到暴雨降水个例分析情况，造成本地大降水天气影响系统主要有两类：一类是中亚槽(涡)，另一类为巴尔喀什湖低槽。
(1)中亚槽的形成常是北支槽发展东南下，与原在中亚的弱槽结合而成。地面高压路径大多从北欧东南移至咸海，再从咸海沿45°N东移。另一种是黑海东移的南支槽在东移中得到北支冷空气的补充，而在中亚形成明显的槽。 ?
(2)巴尔喀什湖低槽东南下为阿克苏东部大降水型：巴尔喀什湖低槽是北支锋区上的系统，低槽为东北-西南向，在有冷空气配合低槽东南移过我区时，常造成库、沙、新区域大降水。?
(3)水汽输送及源地：①东方路径：即我国东部地区的水汽通过低层偏东风的输送，经河西走廊、东疆地区进入本地;②西方路径：即中亚地区的水汽被偏西风或西北风输送到本地上空;③偏南路径：一般是在500hPa上较明显，即中高层的水汽在西南风或偏南风引导下翻越青藏高原到我区上空。?
(4)当云团的云顶亮温低于-30℃时，容易发生较大降水，云团分布较均匀时，造成的降水较小;当云团移速快，且云顶亮温随时间很快递减时，或者我区上空的云系为逗点涡旋云系，呈逆时针方向旋转时，造成的降水常常较大。?
(5)乌拉尔山脊的存在是导致冷空气南下的重要环流系统。大降水落区在库、沙、新区域的影响系统中，巴尔喀什湖低槽(涡)占91.7%，中亚低槽(涡)占8.3%，大降水落区与天气系统的移动方向是一致的;切变线和风场辅合对我区夏季大降水落区有很好的指示作用。?
(6)500hpa温度露点差≤4℃为湿区，≤2℃为饱和区，大降水落区就在湿区或饱和区内，500hpa高湿中心对大降水落区有很好的指示作用。?
(7)垂直运动会引起水汽、热量、动量等的垂直输送，对大降水有重要的贡献，垂直上升运动强中心为大降水落区。影响系统的走向对大降水落区影响较大，大降水落区与天气系统的移动方向是一致的。?
(8)850hpa或700hpa的偏东气流有利盆地水汽聚集，对流层中层500hpa的偏南气流和高层200hpa的偏西气流等三支气流互相配合，有利加强水汽辅合上升，对青藏高原的水汽向我区源源不断地输送起重要作用，有利于我区大到暴雨的发生。?
3、沙尘暴灾害天气成因、预报指标及其对生产的影响和预防措施 ?
3.1 沙尘暴灾害天气成因和预报指标?
沙尘暴灾害天气发生机制、影响因素及监测、预测问题一直是各部门关注的热点。由于沙尘暴的发生是气候和环境综合作用的结果，其成因主要有：(1)冷空气活动异常是沙尘暴发生、发展的重要动力条件，而乌拉尔山脊的存在是有利于冷空气南下的重要环流形势，乌拉尔山高压脊偏强，沙尘暴次数偏多，否则偏少;(2)本地沙尘暴主要受中亚和巴尔喀什湖关键区的低值系统影响，其中心如果有低层辐合、高层辐散的垂直结构，就容易产生近地面层大风和上升气流，加上冷空气移来时形成上冷下暖强烈的热力不稳定层结，和源区土壤干燥、疏松等原因，有利于地面起沙上扬，形成沙尘暴;(3)大风区与强涡度梯度带一致，强风速切变形成的涡度输送有利于加强低值系统，进而增强风场，对沙尘暴发生有利。?
本地沙尘暴主要取决于沙源、下垫面的干湿状况和中强以上冷空气活动的频繁程度。库车地处全国最大的塔克拉玛干沙漠北缘，沙源非常充足，加上本地环境条件比较干燥，历年沙尘暴资料分析表明：(1)库车2-11月份无雨日数一般在15天以上;(2)中亚和巴尔喀什湖关键区有较强的低值系统，预示未来西方和北方有冷空气入侵本地;(3)风力达4-5级以上时可吹起大量的沙尘，风力达6级以上可造成沙尘暴，这3条可以作为日常业务中沙尘暴的预报指标。即：当地表干燥，中亚和巴尔喀什湖关键区有较强的低值系统，风力达到临界指标等导致沙尘暴灾害天气发生的条件具备时，是沙尘暴天气的预报依据。?
3.2 沙尘暴灾害天气对生产的影响和预防措施?
由于沙尘暴发生时能见度极差，污染严重，空气质量较差，对设备安全和人员健康有较大危害。对石油化工生产的不利影响主要反映在：产品质量下降，产品出率降低;大量沙尘易进入精密设备和仪器中，增大机器磨损，增加防尘、过滤设备投资。因此选购有效防尘设备时，为节约经费，应考虑本地历年大风、沙尘暴资料情况。?
防御沙尘暴、扬沙、浮尘危害，要根据天气预报提前采取门窗密封措施，并调节室内温度，使各种精密设备保护完全。在住房和厂房设计方面，要能达到保证人体最舒适的室内小气候，以便提高工作效率。?
4、结论?
本文通过对历年气候资料和各类灾害天气的分析总结，确定对石油化工项目建设、生产和安全有重大影响的各类气象服务指标和防御对策，不断提高大风、沙尘暴、暴雨等对石油化工项目设计、施工、生产、安全方面有重大影响的灾害天气预报准确率，做到提前防范，这也是减灾增效，提高气象服务能力、拓宽服务领域的有效途径。 ?
参考文献?
[1]?张家宝,史玉光. 新疆气候变化及短期气候预测研究[M]. 北京：气象出版社，2002.?
[2]?手册编写组. 新疆短期天气预报指导手册[M]. 乌鲁木齐：新疆人民出版社,1986.?
[3]?彭江良，卢 英，杨志亭. 库车一次寒潮天气分析[J],新疆气象，2005，28(2):10-12.
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