池州市雷電時空分布特征及雷電防御對策研究

劉玉林 張明明 侍瑞 王強生

摘要 選取1983—2012年池州市下轄貴池、東至、石臺、青陽4個觀測站雷暴日資料，統(tǒng)計分析了池州市雷暴時空分布特征。結(jié)果表明，池州市雷暴日數(shù)自西北向東南逐漸增多，雷暴主要發(fā)生在夏季（6—8月），貴池、東至、青陽年平均雷暴日數(shù)呈逐年下降趨勢。利用安徽省2010—2016年閃電定位資料數(shù)據(jù)分析可知，池州市地閃密度大值區(qū)主要發(fā)生在地形較為復(fù)雜的山區(qū)，地閃強度大值區(qū)主要發(fā)生在高海拔山區(qū)或水陸交界處。

關(guān)鍵詞 雷電；雷暴日；閃電定位；地閃密度；地閃強度；防御對策

中圖分類號：S761.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）02-042-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.017

雷電是發(fā)生在大氣中的一種放電現(xiàn)象，產(chǎn)生于積雨云中。由雷云（帶電的云層）對地面建筑物及大地產(chǎn)生的自然閃電稱為地閃。當(dāng)雷電直接擊中建筑物或設(shè)備時會產(chǎn)生明顯的電效應(yīng)、熱效應(yīng)及機(jī)械力效應(yīng)。而當(dāng)雷電通過線路侵入時，其強大的電磁脈沖會在線路上產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，對通訊線路及計算機(jī)設(shè)備造成毀滅性破壞。因此，客觀地研究雷電活動規(guī)律并提出合理的雷電防御對策十分必要。近年來，隨著閃電定位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的逐步建立，雷電活動規(guī)律的研究進(jìn)入新的階段，由于其相對于傳統(tǒng)的雷暴日觀測資料來說，在時間及空間上都具有高分辨率，因此受到了不少學(xué)者的青睞。

1 池州市雷暴日數(shù)的時空分布特征

一個觀測站一天中只要聽到雷聲便記為1個雷暴日，而不論當(dāng)天雷擊強度和頻次。因此雷暴日觀測資料受觀測站密度等因素的影響很大，相對于閃電定位資料來說缺乏一定的精度和準(zhǔn)確性，但由于雷暴日觀測資料具有較長的時間序列，對于研究雷電活動規(guī)律具有重要的參考價值。為此，文中選用池州市貴池、東至、石臺、青陽4個觀測站1984—2013年雷暴日資料，對全市雷暴日數(shù)月際、年際變化和雷暴日空間分布規(guī)律進(jìn)行了分析。

1.1 雷暴日數(shù)空間和年際變化

從表1可以看出，1984—2013年池州市貴池和東至年平均雷暴日數(shù)相對較少，分別為37.3、39.1 d，屬于多雷區(qū)；而石臺和青陽年平均雷暴日數(shù)相對較多，均為44.3 d，屬于高雷區(qū)?？傮w來看，池州市雷暴日數(shù)自西北向東南逐漸增多，其原因是由于池州市為丘陵地帶，東南部為皖南山區(qū)，地勢相對較高，年雷暴日數(shù)多，而西北部依靠長江，地勢相對較低，因此年雷擊次數(shù)偏少。

通過分析池州市各站雷暴日數(shù)距平值可以看出，除石臺外，貴池 、東至、青陽年平均雷暴日數(shù)距平值基本呈減小趨勢，這表明池州市年平均雷暴日數(shù)正在逐年下降。這與一些研究成果相似，其原因可能是與氣候變化、防雷設(shè)施的增加等因素有關(guān)。

1.2 雷暴日數(shù)月變化

從圖1可見，貴池、東至、石臺、青陽常年均有雷暴發(fā)生，但基本上都主要集中在夏季（6—8月），約占全年的54.27%，其中石臺站7月份的雷暴日數(shù)達(dá)11.3 d。9月份之后到次年2月池州市很少出現(xiàn)雷暴，其中秋季（9—11月）、冬季 （12月至翌年2月）雷暴日總數(shù)還不足全年的1%?？梢?，池州市的雷暴天氣主要集中在夏季，這與夏季發(fā)生強對流天氣密切相關(guān)。

2 閃電定位資料來源及分析

閃電定位儀可以準(zhǔn)確地監(jiān)測地閃發(fā)生的時間、地理位置、地閃強度、幅值、極性、陡度、誤差等參數(shù)。安徽省ADTD型閃電定位系統(tǒng)共布設(shè)7個探測基站，分別位于安慶、蚌埠、阜陽、合肥、黃山、六安和宣城，目前已廣泛應(yīng)用于安徽省雷電監(jiān)測分析和防護(hù)業(yè)務(wù)中。選用來自安徽省氣象局提供的2010—2016年共7年的閃電定位資料進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析。

2.1 地閃次農(nóng)月變化特征

從圖2可以看出，池州市地閃次數(shù)有明顯的季節(jié)變化特征，呈單峰型分布?？傮w來說就是6—8月地閃次數(shù)較多，而1、10、11、12月地閃次數(shù)較少，這與雷暴日數(shù)月變化特征基本吻合。分析可知，6—8月池州市處于夏季，地面溫度相對較高，空氣濕度也較大，暖濕氣流上升使得對流發(fā)展旺盛，有利于電荷的形成和積累，較容易形成地閃。進(jìn)入10月份以后天氣開始轉(zhuǎn)涼，空氣也相對干燥，干冷空氣不易被抬升產(chǎn)生電荷積聚，則地閃較少。分析7年的數(shù)據(jù)可知，3—4月會有一個小峰值，這可能是由于初春乍暖還寒，氣溫逐漸上升，熱力作用開始加強，若遇到北方冷空氣南下時冷暖空氣交匯，則容易產(chǎn)生雷暴。

2.2 地閃次數(shù)年變化特征

從圖3可知，近年來池州市地閃次數(shù)總體呈減少趨勢，這與雷暴日數(shù)的年變化特征相吻合。

2.3 地閃密度空間分布

利用安徽省2010—2016年閃電定位資料，通過surfer軟件中的接口函數(shù)，將池州市劃分為10 km×10 km的網(wǎng)格，運用克里金（Kriging）插值法進(jìn)行剝離，對經(jīng)度、緯度、地閃次數(shù)3個字段的若干條記錄來進(jìn)行插值，并對不同等級的網(wǎng)格賦予不同顏色，即可獲得池州市地閃密度空間分布（圖4）。

從圖中可以看出，池州市地閃密度大都在4～8次/km2·年，最大地閃密度值達(dá)15次/km2·年。地閃密度大值區(qū)主要出現(xiàn)在東至西北部及石臺東部，另外在貴池東北部及青陽西北部也出現(xiàn)了10次/km2·年的地閃密度值。通過分析表明：這些區(qū)域為山區(qū)，地形較為復(fù)雜，因此遭受雷擊的次數(shù)也相對比較頻繁。

2.4 地閃強度空間分布

通過提取池州市地閃密度空間分布圖中每個網(wǎng)格內(nèi)的地閃強度平均值，運用surfer軟件對這些值進(jìn)行插值得到池州市地閃強度空間分布（圖5）。從圖中可以看出池州市地閃強度基本在30～100 kA之間，最大值約為240 kA。地閃強度大值區(qū)主要出現(xiàn)在東至西部、貴池中南部、青陽西北部及石臺東部，通過分析表明這些區(qū)域為高海拔山區(qū)或水陸交界處，由于地形較高的地區(qū)和土壤電阻率低、土壤含水量高的湖邊、江邊較易觸發(fā)雷暴天氣，這些地區(qū)形成了局地溫差垂直環(huán)流，感應(yīng)電荷和電場強度明顯高于周圍地區(qū)，為放電提供了良好的條件。

3 雷電防御對策

3.1 加強社會宣傳力度，提高雷災(zāi)防護(hù)意識

雖然無法阻止雷電災(zāi)害的發(fā)生，但可以通過安裝防雷裝置和其他防護(hù)措施來進(jìn)行防御。因此雷電安全知識的宣傳，對提高全市人民防雷減災(zāi)意識和自我保護(hù)意識有非常重要的作用。尤其對于廣大農(nóng)村地區(qū)來說，雷電知識匱乏、防雷意識淡薄等現(xiàn)象普遍存在，需要重點加強宣傳，讓農(nóng)民了解更多的雷電知識，掌握有效的救護(hù)方法和防范措施。

3.2 加快雷電研究步伐，提高雷電監(jiān)測預(yù)警預(yù)報能力

目前安徽省已建立了一套完整的ADTD型閃電定位系統(tǒng)，對于雷電的監(jiān)測起到重要作用，但是在雷電預(yù)警預(yù)報方面還有待進(jìn)一步提高，主要體現(xiàn)在：①運用衛(wèi)星、雷達(dá)、探空、閃電定位和電場觀測等資料建立池州市雷電監(jiān)測資料共享平臺，為提高雷電預(yù)警預(yù)報能力做好技術(shù)支撐；②積極開展池州市雷電天氣、雷擊落區(qū)和危害等級的研究，有針對性的做好重點區(qū)域的雷電防護(hù)工作；③進(jìn)一步加強雷電預(yù)報預(yù)警短臨業(yè)務(wù)，為全市提供0～2 h雷電預(yù)警信息，開展雷電路徑和雷暴潛勢預(yù)報，通過雷電資料共享平臺向全市發(fā)布，并利用電視、電話、廣播、互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)短信等平臺及時發(fā)布雷電預(yù)警信息，為全市廣大人民群眾合理安排生產(chǎn)和出行提供優(yōu)質(zhì)的雷電避險服務(wù)。

3.3 加強重點區(qū)域雷電防護(hù)措施建設(shè)，避免和減輕雷擊災(zāi)害發(fā)生

池州市是長江南岸重要的濱江港口城市，也是安徽省“兩山一湖”（黃山、九華山、太平湖）旅游區(qū)的重要組成部分，是中國佛教四大名山之一的九華山所在地，具有得天獨厚的地理位置和豐富的旅游氣候資源，旅游景點眾多。因此除了做好易燃易爆重點區(qū)域的雷電防護(hù)措施外，還應(yīng)加強旅游景點的防雷措施，通過在旅游景點建設(shè)雷電防護(hù)措施和建立相應(yīng)的雷電應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)一步避免和減輕游客雷擊事故的發(fā)生。

4 結(jié)論

（1）池州市貴池和東至年平均雷暴日數(shù)相對較少，屬于多雷區(qū)；而石臺和青陽年平均雷暴日數(shù)相對較多，屬于高雷區(qū)；池州市雷暴日數(shù)自西北向東南逐漸增多；除石臺外，貴池 、東至、青陽年平均雷暴日數(shù)呈逐年下降趨勢。

（2）池州市貴池、東至、石臺、青陽常年均有雷暴發(fā)生，但基本上都主要集中在夏季（6—8月），與夏季發(fā)生強對流天氣的頻繁發(fā)生密切相關(guān)。

（3）池州市地閃次數(shù)有明顯的季節(jié)變化特征，呈單峰型分布?？傮w來說，6—8月地閃次數(shù)較多，而1，10，11，12月地閃次數(shù)較少，與雷暴日數(shù)月變化特征基本吻合。

（4）池州市地閃密度大值區(qū)主要出現(xiàn)在東至西北部及石臺東部，這些區(qū)域多為山區(qū)，地形較為復(fù)雜，因此遭受雷擊的次數(shù)也相對較多。地閃強度大值區(qū)主要出現(xiàn)在東至西部、貴池中南部、青陽西北部及石臺東部，通過分析表明這些區(qū)域為高海拔山區(qū)或水陸交界處。

（5）針對池州市雷電時空分布特征，提出如下雷電防御對策：加大社會宣傳力度，提高全市人民雷災(zāi)防護(hù)意識；加快雷電研究步伐，提高雷電監(jiān)測預(yù)警預(yù)報能力；加強重點區(qū)域雷電防護(hù)措施建設(shè)，如易燃易爆場所、旅游景區(qū)等，進(jìn)一步避免和減輕雷擊災(zāi)害發(fā)生。

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責(zé)任編輯：劉赟