桐城市近55年來雷暴氣候特征分析及雷電災(zāi)害的防護

蔡冬梅 秦偉

摘要 通過對1967～2011年桐城市氣象觀測站逐日、逐月、逐年雷暴的觀測資料進行數(shù)理統(tǒng)計，分析了桐城市雷暴氣候的特征。結(jié)果表明，近55年來桐城市年平均雷暴日為42.8 d，屬于多雷區(qū)；雷暴日數(shù)的年際變化幅度大，最多年份73 d（1963年）與最少年份25 d（1988和2001年），相差48 d，將近3倍之多；55年來雷暴的發(fā)生有逐漸減少的趨勢，并以3.51 d/10a的氣候傾向率遞減；桐城雷暴集中出現(xiàn)在3～9月，共出現(xiàn)2 264 d，占全年雷暴日數(shù)的 96.1%，尤以7月突出；有明顯的季、月變化，冬季雷暴出現(xiàn)的概率較低。

關(guān)鍵詞 雷暴日；統(tǒng)計；氣候特征；雷電災(zāi)害；雷電防護；桐城市

中圖分類號 S161 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）31-11035-02

雷暴是一種劇烈的天氣過程，是大氣中伴有雷聲的放電現(xiàn)象，常發(fā)生在大氣層結(jié)極不穩(wěn)定、天空有積雨云存在的天氣條件下，出現(xiàn)時常伴有大風(fēng)、暴雨、冰雹、龍卷等災(zāi)害性天氣。雷電災(zāi)害是一種有著巨大危害性的氣象災(zāi)害，被“聯(lián)合國國際減災(zāi)十年委員會”列為“最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一”^[1]。

桐城市位于安徽省中部偏西南、長江北岸、大別山東麓，地勢自西北向東南，山地、丘陵、平原依次呈階梯分布，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候帶，同時受西風(fēng)帶和東風(fēng)帶天氣系統(tǒng)的雙重影響，雷暴天氣頻繁出現(xiàn)。由于雷電產(chǎn)生于雷暴天氣，是雷暴天氣最基本的特征，因此，雷暴天氣的活動規(guī)律在一定程度上反映了雷電天氣的活動規(guī)律。研究雷暴活動規(guī)律、氣候特征自然成為防雷減災(zāi)的需要^[2]。筆者現(xiàn)以桐城市氣象站1967～2011年雷暴觀測資料為依據(jù)，對近55年該市的雷暴進行分析，總結(jié)該市雷暴的規(guī)律和特征，為桐城市的防雷減災(zāi)工作提供依據(jù)，降低雷暴災(zāi)害造成的損失。

1 資料與方法

1.1 資料來源 桐城市氣象站屬于國家基準(zhǔn)站，1956年建站至今觀測場探測環(huán)境保護完好，所記錄氣象資料具有代表性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性。雷暴資料來源于1957～2011年經(jīng)審核過的歷年地面氣象觀測資料。

1.2 雷暴日的統(tǒng)計方法 按世界氣象組織的定義，在某站聽到有雷聲的1個觀測日叫作雷暴日。在氣象學(xué)中，常用雷暴日的多少來反映雷電活動的強度。一個雷暴日就是當(dāng)天發(fā)生過雷響，不論有多少次，只要發(fā)生就計一日。年平均雷暴日可以表征某個地方雷電活動的頻繁程度。根據(jù)雷電活動的頻度和雷害的嚴(yán)重程度，我國把年平均雷暴日數(shù)T>90的地區(qū)叫做強雷區(qū)，T≥40的地區(qū)為多雷區(qū)，15≤T≤40的地區(qū)為中雷區(qū)，T≤15的地區(qū)為少雷區(qū)^[3]。

1.3 分析方法 采用了常用的統(tǒng)計學(xué)方法，主要計算了雷暴日數(shù)、年平均雷暴日以及雷暴的年際變化、季變化、月變化和雷暴的氣候傾向率等。

2 雷暴的氣候特征

2.1 雷暴的年際變化

根據(jù) 1967～2011 年桐城雷暴觀測資料統(tǒng)計表明，55年桐城市雷暴總?cè)諗?shù)為2 356 d，年平均雷暴日42.8 d，按照國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，桐城市屬于多雷區(qū)，桐城市年雷暴日數(shù)在 25～73 d。選取桐城55年的雷暴日資料，計算年均雷暴日數(shù)的趨勢定量變化一元線性方程，得出y=-0.351 0x+52.665，氣候傾向率為-3.51 d/10a，表明1967年來桐城市年均雷暴日總體呈下降趨勢，減少速率為3.51 d/10a，圖1也較好地說明了這一點，從圖中還可以看出55年來桐城市雷暴日數(shù)波動起伏明顯，最多年出現(xiàn)在 1963 年，為 73 d；最少年出現(xiàn)在 1988和2001年，為25 d。雷暴日數(shù)最多年與最少年相差48 d。

2.2 雷暴的年代際變化

經(jīng)統(tǒng)計，桐城市20世紀(jì)60年代雷暴最多，平均為51.9 d，80%的年份雷暴日數(shù)大于55年平均值；70年代略有減少，平均為49.8 d，從80年代起期間雖有波動，但總體呈現(xiàn)減少趨勢，80年代、90年代和21世紀(jì)以來的平均雷暴日數(shù)分別為39.9、37.1、36.0 d。這與有關(guān)近 30 年來我國大部分地區(qū)平均雷暴頻數(shù)在波動中減少的研究成果是一致的^[4]。

2.3 雷暴的季節(jié)變化

統(tǒng)計表明，桐城55 年春季（3～5 月）雷暴總?cè)諗?shù)為594 d，出現(xiàn)頻率為 25.2%；夏季（6～8 月）是桐城雷暴的高發(fā)期，55年夏季雷暴總?cè)諗?shù)為 1 504 d，出現(xiàn)頻率高達 63.8%；秋季（9～11 月）桐城雷暴日數(shù)呈逐月減少態(tài)勢，55年秋季雷暴總?cè)諗?shù)為 202 d，出現(xiàn)頻率為 8.6%；冬季（12月～次年2 月）桐城出現(xiàn)雷暴較少，55年冬季雷暴總?cè)諗?shù)僅為 56 d，出現(xiàn)頻率為 2.4%。表明桐城雷暴的季節(jié)變化特征與大氣環(huán)流的季節(jié)性突變及熱力作用的季節(jié)變化基本一致。

2.4 雷暴的月際變化

統(tǒng)計桐城逐月雷暴日數(shù)（圖 2）發(fā)現(xiàn)，7月為桐城雷暴發(fā)生的高峰期，累計出現(xiàn)619 d，其出現(xiàn)頻率為26.4%，8月次之，累計出現(xiàn)574 d，出現(xiàn)頻率為24.2%；1、12月為雷暴發(fā)生的低谷期，出現(xiàn)頻率均為0.2%；從各月來看，桐城雷暴集中出現(xiàn)在全汛期（3～9月），共出現(xiàn)2 264 d，占全年雷暴日數(shù)的 96.1%；從3月起，雷暴日逐漸增加，這與安徽省從3月份開始增溫有關(guān)，進入春季雨水增多，月雷暴日也在上升；6 、7月雷暴日逐月趨于近直線傾斜上升； 7月份地面輻射增溫快，空氣中水汽含量最充足，而溫暖潮濕的上升氣流是產(chǎn)生雷暴的必要條件，所以雷暴現(xiàn)象明顯增多，達到峰值；8月略有回落，9月以后迅速減小。

3 雷電災(zāi)害的防護

雷電災(zāi)害具體來說就是帶電的雷云對地面目標(biāo)沖擊放電，造成建筑物、場所、電力、電信、電子等設(shè)備的破壞，或發(fā)生人身傷亡，或發(fā)生火災(zāi)等危害，分為直擊雷、側(cè)擊雷、雷電波侵入和雷電跨步電壓等。要減少雷電災(zāi)害，需要從其本質(zhì)上入手，通過對其形成機制、誘發(fā)因素的分析，進而提出相應(yīng)的防護措施。目前來說，對于雷電災(zāi)害的防護，則應(yīng)該做到以下幾點^[5]。

3.1 直擊雷的防護

直擊雷就是雷電直接擊打在物體上，并通過電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力作用等造成巨大的災(zāi)害?？梢哉f，直擊雷是雷電災(zāi)害的主要形式，從它形成機制和誘發(fā)因素上來看，就是云層和物體間的猛烈放電現(xiàn)象。因此，直擊雷的防護可以采用避雷針、避雷網(wǎng)以及地網(wǎng)相配合的整體避雷體系，未來還要向等離子防雷發(fā)展。

3.2 側(cè)擊雷的防護

側(cè)擊雷就是雷電從側(cè)面擊打在物體上，與直擊雷相比，近年來側(cè)擊雷發(fā)生的概率呈上升趨勢，這也與城市的下墊面等要素有關(guān)。近年來，側(cè)擊雷的發(fā)生越來

越多了，因此，對于側(cè)擊雷的防護主要是均壓環(huán)的應(yīng)用，要使均壓環(huán)發(fā)揮作用，就要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來進行，對于均壓環(huán)的材料、規(guī)格、敷設(shè)方式、數(shù)量、連接等方面均要嚴(yán)格把關(guān)。

3.3 雷電波侵入的防護

雷電波侵入就是雷電波可以沿著金屬管道或線路進入室內(nèi)，從而造成危害?，F(xiàn)在很多建筑物均有外管道或線路接入，可以說這是不可避免的，那么，對于雷電波侵入的防護就顯得尤其重要了。

因此，對于雷電波侵入的防護主要集中在接入的管道和線路上。在電源的輸入和輸出端都要安裝電涌保護器，同時為了保護信號的正常傳輸，還應(yīng)該在兩端安裝信號防雷器，同時對于管線還應(yīng)設(shè)置屏蔽，以最大限度地減少雷電波的侵入危害。

3.4 雷電跨步電壓的防護

雷電跨步電壓就是雷擊大地后，大量的電流在地面擴散，從而使周圍地面上分布著不同的電位，在中心點附近的兩點間存在著很大的電壓差，這兩點間的電壓就叫跨步電壓。如果人的兩腿分別踩在這兩點上，將會造成很大的電位差，將會產(chǎn)生強電流通過人體，造成危害。因此，跨步電壓的防護就是在雷雨天氣盡量遠離有可能遭受雷擊的金屬物體，如果在野外則要停止行走，并攏雙腿并蹲下護住頭部。

4 小結(jié)

（1）桐城屬多雷區(qū)，年均雷暴日 42.8 d，年雷暴日數(shù)在 25～73 d。

（2）近55年桐城雷暴日年際變化幅度較大。最多年份比最少年份相差48 d，將近3倍。桐城年平均雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出3.51 d/10a的減少趨勢。

（3）桐城的雷暴具有明顯的季節(jié)性變化特點，夏季高發(fā)，尤以 7 月份雷暴日數(shù)為最多，冬季發(fā)生雷暴的概率最低，春季多于秋季。

（4）桐城雷電防護主要從直擊雷、側(cè)擊雷、雷電波侵入和雷電跨步電壓4個方面的防護著手，由于雷擊災(zāi)害頻發(fā)，一定要做好雷擊災(zāi)害的防護，理論與實踐相結(jié)合，既要符合防雷規(guī)范又要在實際中發(fā)揮防雷作用。

參考文獻

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[2] 紀(jì)曉玲，穆建華，周虎，等.45a來寧夏雷暴氣候統(tǒng)計特征及趨勢分析[J].中國沙漠，2009（4）：744-749.

[3] 謝亞玲，錢家松，焦乘乘，等.1961-2010年平塘縣雷暴活動的變化特征統(tǒng)計分析[J].貴州氣象，2012（2）：30-32.

[4] 張敏鋒，馮霞.我國雷暴天氣的氣候特征[J].熱帶氣象學(xué)報，1998，14（2）：156-162.

[5] 機械工業(yè)部設(shè)計研究院.建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB 50057-94 2000版）[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.