都安縣碳酸鈣工業區高影響天氣氣候特征分析

黃秀秀，莫 迪，李先平

廣西壯族自治區河池市氣象局，廣西河池 547000

高影響天氣是指對社會、經濟和環境產生重大影響的天氣現象與事件，如暴雨、雷暴、大風等災害性天氣，還包括高溫、冷害、干旱、影響空氣質量的氣候條件，以及具有高度社會和經濟影響的非極端天氣等[1]。高影響天氣事件的發生不僅會影響人們的生命，還會嚴重影響工業區的經濟發展[2-4]。碳酸鈣工業區位于廣西壯族自治區河池市都安縣，屬南亞熱帶季風氣候區，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，氣候復雜多變，災害性天氣頻繁。極端天氣氣候事件對工業區的規劃、建設、運用等都有重要影響。根據碳酸鈣工業區周邊的歷史氣象災害和工業區內重點企業對氣象要素和高影響天氣的抽樣調查，確定影響工業區的關鍵氣象因子為降水、氣溫、風速，以及高影響天氣為暴雨、雷暴、大風、潮濕天氣、高溫，并對以上要素進行天氣特征分析。

1 資料與方法

1.1 參證站的選取

由于碳酸鈣工業區無國家氣象觀測站，故選取與工程建設項目場址所在地的地理特征、大氣環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、風速等常規觀測資料，包含雷暴、潮濕天氣等非常規觀測資料，采用數理統計方法統計分析碳酸鈣工業區發生頻率較高的高影響天氣氣候特征。

2 結果與分析

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，造成嚴重災害。暴雨來得快，雨勢猛，尤其是大范圍持續性暴雨和雨量集中的特大暴雨，它不僅影響工農業生產，還可能危害人們的生命和財產，造成嚴重的經濟損失。

根據1960—2020年都安站日降水數據統計，都安站年暴雨日數在3～15 d之間變化，最多的年份出現在2008年，暴雨日數為15 d(圖1)[5]。年暴雨日數的變化傾向率為0.105 d/10年，暴雨日數變化趨勢未通過顯著性檢驗，表明暴雨日數變化趨勢不明顯。都安站全年各月均出現過暴雨記錄，年平均暴雨日數為7.6 d，平均暴雨日數最多的月份出現在6月(2.2 d)，7月次之(1.5 d)。都安站暴雨日數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，都安碳酸鈣工業區所在區域短時降雨強度大，需注意防御暴雨洪澇災害。

圖1 1960—2020年都安站暴雨日數的年際變化

2.2 雷暴

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

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

圖2 1960—2013年都安站人工觀測雷暴日數的年際變化

圖3 2014—2020年都安站年閃電定位儀觀測雷暴日數的年際變化

統計都安站1960—2020年平均月雷暴日數。人工觀測年平均年雷暴日數為64.9 d，雷暴日數最多的月份出現在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為38.3 d，雷暴日數最多的月份出現在6月(9.3 d)，8月次之(7.0 d)。雷暴日數的逐月變化趨勢呈單峰型，各月均可出現雷暴，主要出現在每年的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峰值較人工觀測的低。

2.2.2 碳酸鈣工業區地閃時間分布（1）年變化特征。近11年來，碳酸鈣工業區閃電活動大體呈多峰分布，2019年雷擊頻次達到最大峰值，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 碳酸鈣工業區地閃回擊年累計值變化特征

（2）月變化特征。碳酸鈣工業區雷電活動呈單峰趨勢(圖5)，3月開始明顯上升，6月達到頂峰，9月后雷電逐漸減少，10月至翌年2月較少發生。值得注意的是，碳酸鈣工業區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 碳酸鈣工業區地閃回擊月變化特征

（3）日變化特征。碳酸鈣工業區2010—2020年閃電頻次日變化呈“U”形結構(圖6)，主峰值出現在04:00，而09:00～13:00雷電活動相對較少。因此，工業區更應關注午夜的雷電天氣，尤其是21:00至翌日07:00人員活動期間為雷電防御關鍵時段。

圖6 碳酸鈣工業區地閃回擊日變化特征

2.3 大風

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

圖7 1960—2020年都安站大風日數的年際變化

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

表1 都安站各月最大風速和極大風速

2.4 潮濕天氣

潮濕天氣也稱潮濕寡照天氣，即當日出現降雨、相對濕度80%以上且日照時數為0的天氣，對工業區的物流倉庫儲存以及碳酸鈣工業煉制效率有較明顯影響。

都安站潮濕天氣日數變化趨勢不明顯(圖8)，1960—2020年，年潮濕寡照日數在48(2003年)～109 d(1970年)之間變化，年平均潮濕寡照日數為83.0 d。平均潮濕寡照日數最多的月份出現在3月(13.1 d)，最少出現在8月。都安站潮濕寡照日數的逐月變化趨勢基本呈單峰型(圖略)，日數最多分布在1—4月，最少集中在7—9月。陰雨天氣，空氣潮濕，容易造成倉庫產品發霉。應關注天氣預報，根據天氣情況提前做好倉庫存儲產品的防潮處理工作。

圖8 1960—2020年都安站潮濕寡照日數的年際變化

2.5 高溫

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

3 結論與討論

都安縣碳酸鈣工業區的關鍵氣象因子有降水、風、溫度等要素，高影響天氣為暴雨、雷暴、大風、潮濕天氣、高溫等災害性天氣。

3.1 暴雨

年平均暴雨日數為7.6 d，各月份均有可能出現暴雨天氣，5—8月為暴雨多發期，其中，6—7月最為集中。1960年以來，日最大降水量為358.5 mm。碳酸鈣工業區屬于暴雨災害高危險區、暴雨災害次高易發區、暴雨災害次高等風險區，強降雨天氣較多，汛期容易發生洪澇災害，需注意排水管網的建設。

3.2 雷暴

雷暴日數整體上呈顯著下降趨勢，人工觀測年平均年雷暴日數為64.9 d，閃電定位儀觀測年平均年雷暴日數為38.3 d，各月均可出現雷暴，每年的5—9月為雷暴的高發期，其中，6—8月最為頻繁。近11年來，碳酸鈣工業區雷電活動呈單峰趨勢，3月開始明顯上升，6月達到頂峰，9月后雷電逐漸減少，10月至翌年2月較少發生，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。工業區每日21:00至翌日07:00為雷電活動高發期，需注意此時段人員活動的雷電防御。

3.3 大風

大風日數呈顯著減少趨勢，年平均大風日數為3.4 d。大風日數最多年份為1977年，出現9 d。最大風速和極大風速從1992年開始觀測，月最大風速在12.4m～22.7 m/s之間，最小值和最大值分別出現在6月和5月。年極大風速在17.4～26.9 m/s之間，最小值和最大值分別出現在1月和4月。工業區應保守考慮抗風設計標準，關注天氣預警預報，大風影響前或影響時人員要采取安全應對措施，確保人員的人身安全。

3.4 潮濕天氣

潮濕天氣日數變化趨勢不明顯，年平均潮濕寡照日數為83.0 d。潮濕寡照日數主要集中多分布在1—4月，最多的月份出現在3月。碳酸鈣工業區1—3月出現潮濕天氣較多，工業區應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品的防潮防霉工作；冬季相對濕度較小，干燥天氣多，工業區應做好防火預案和配備防火設施，避免火災的發生。

3.5 高溫

高溫日數變化趨勢不明顯，平均年高溫日數為17.1 d，高溫日數最多年份為2009年，出現41 d。高溫日數最多的月份出現在6—9月，其中，8月最多，月平均高溫日數為6.9 d。工業區需要注意防暑降溫、通風和制冷等，避免產生不良影響。