雷暴天氣特征分析及其防災減災措施

吳起輝

摘? ?要：雷暴天氣是指伴有雷電、冰雹、大風和強降水的局部地區(qū)的強對流天氣。我國夏季雷電災害占全年雷電災害的66%，嚴重威脅到飛機人工降雨、高炮防雹作業(yè)的安全。因此，文章將分析我國雷暴天氣的時空分布特征，探討雷暴天氣成因和預報預警方法，研究雷暴天氣防災減災的途徑及方法，為雷暴天氣短臨預報預警提供參考。

關鍵詞：雷暴;預報;防災減災;方法

1? ? 我國雷暴天氣時空分布特征

1.1? 雷暴天氣的季節(jié)變化

雷暴天氣的季節(jié)性特征明顯，熱帶地區(qū)的雷暴天氣更加頻繁。此外，其他地區(qū)的雷暴天氣大多出現(xiàn)在3～10月，在驚蟄前后是初雷，一直持續(xù)到寒露時節(jié)。其中，6～8月的雷暴天氣較多，而冬季僅在我國南方會偶爾出現(xiàn)。就我國雷暴天氣的季節(jié)變化來看，我國雷暴天氣夏季出現(xiàn)頻繁，冬季較少。

除了季節(jié)特征明顯外，雷暴天氣還具有明顯的日變化特征。其中，我國的雷暴天氣變化呈現(xiàn)規(guī)律日變化，午后到凌晨的雷暴天氣較多，且北京時間20：00頻次最高（9%），11：00最低（2%）。在季節(jié)變化中，夏季的頻次最高，冬季出現(xiàn)較少，其中7～8月最高（>35%），12月至次年1月最低（<1%）[1-2]。

結合實踐經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，我國雷暴天氣發(fā)生的概率還與地理有著密切聯(lián)系，雷暴天氣在白天和黑夜的分布變化很大。筆者統(tǒng)計了2018年全國的雷暴天氣降水量，數(shù)據(jù)顯示占到全國降水量的48%，而且在夏季的占比最高，達到了64%。因此，這表明降水量和雷暴天氣頻次呈現(xiàn)正比關系，相關系數(shù)能夠達到0.5，在6月最為明顯。

1.2? 雷暴天氣的空間分布特征

從雷暴天氣的空間分布來看，我國雷暴天氣發(fā)生呈現(xiàn)南北差異的現(xiàn)象，且雷暴天氣發(fā)生也受到地形的影響，呈現(xiàn)山區(qū)多于平原的特征。根據(jù)我國地理分布和雷暴天氣發(fā)生頻率，可以分為東南高發(fā)區(qū)、西南高發(fā)區(qū)、東北次高區(qū)和西北低發(fā)區(qū)。結合2008—2018年雷暴日統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，云南省的平均雷暴日超過了100天，華南地區(qū)的平均雷暴日達80～120天，西南地區(qū)的平均雷暴日只有24～80天。另外，我國地形較為特殊的青藏高原東部和北部受到地形抬升的影響，使得平均雷暴日達到了50～80天，而在戈壁和沙漠地區(qū)受到地形的影響，使得平均雷暴日低于20天，最具代表性的就是烏魯木齊和和田，平均雷暴日分別只有9.3天和3.2天。

2? ? ?雷暴天氣成因

2.1? 主要影響因子

以雷暴天氣為代表的強對流天氣的預報是世界級技術難題，有學者針對江蘇夏季強雷暴天氣進行分析和研究指出，強雷暴天氣與鋒生函數(shù)、假相當位溫、渦度散度等垂直方向上的分布特征有關[3]。此外，還有學者在研究西藏那曲、青海大通、甘肅中川和平?jīng)?個不同海拔高度地區(qū)雷暴天氣后指出其電學特征不同，可以將高原地區(qū)的雷暴天氣分為特殊性和常規(guī)性。

結合復雜地形下雷暴新生地點變化和天氣研究，復雜地形能夠與雷暴冷池出流作用相結合，這在很大程度上導致了雷暴新生變化，使得γ中尺度強降水中心也隨之改變。復雜地形使得冷空氣在一定范圍內流動，在邊界層產生碰撞和輻合，起到觸發(fā)和增強對流作用，并使得對流風暴的形態(tài)和走向與地形呈現(xiàn)出緊密相關性。

結合理論知識發(fā)現(xiàn)，氣溶膠會影響雷暴云起電和閃電的發(fā)生率。當氣溶膠質量分數(shù)從50 cm-3增加至1 000 cm-3時，水成物粒子質量分數(shù)上升，能夠極大地增加雷暴云的電荷量，并提高閃電的發(fā)生率。當氣溶膠質量分數(shù)達到1 000～3 000 cm-3，就會發(fā)生云水競爭，將限制冰晶的增長，使得雷暴云上部主正電荷量減少，從而使閃電發(fā)生率趨于穩(wěn)定。如果氣溶膠質量分數(shù)一旦超過3 000 cm-3，水成物粒子質量分數(shù)更加穩(wěn)定，將使得云內的電荷量保持在一定的穩(wěn)定值，并且使得閃電發(fā)生率也相對穩(wěn)定。同時，從熱力不穩(wěn)定指標上看，夏季異常偏高的全總指數(shù)、異常偏高的對流有效位能指數(shù)均與夏季雷暴頻次顯著相關，分別為0.58和0.76。

2.2? 雷暴與閃電的氣候分布特征

近年來，我國的雷電災害不斷增多，呈現(xiàn)波動增長態(tài)勢，在夏季的雷電災害最多，甚至能夠達到60%。筆者在重慶地區(qū)的夏季雷暴云出現(xiàn)頻率調研中發(fā)現(xiàn)，其發(fā)生率甚至達到了65%。

雷暴云就是導致閃電出現(xiàn)的根源，當云中均布的電場超過400 kV/m時，就會發(fā)生閃電放點。而且閃電的活動區(qū)域和強對流天氣密切相關。在冰雹大風天氣過程中正閃電占優(yōu)勢，負閃電則與強降水相關。閃電密度平均值能夠較精確地反映全年雷電活動的多少[4]。

3? ? 雷暴天氣防災減災途徑及方法

3.1? 加強雷暴天氣預報預警系統(tǒng)建設

目前，美國、英國、加拿大、澳大利亞、法國、日本、韓國和中國都建立了強對流天氣短時臨近預報系統(tǒng)，世界氣象工作者正奮發(fā)努力探索，在加強雷暴監(jiān)測站網(wǎng)建設的同時，積極研究攻克雷暴天氣預報預警這一世界性難題上[5]。

2002年由國家氣象中心牽頭，進行強對流災害性天氣臨近預報的研發(fā)工作，并在北京市氣象局進行試驗。2005年，隨著氣象部門的業(yè)務體制改革和“雷電監(jiān)測預警網(wǎng)”的建設，雷電預報也在各地逐步開展。2014年，國內首個平板電腦版《甘肅省強對流天氣監(jiān)測預警預報平臺》正式運行[6]。

實踐證明，綜合運用數(shù)值預報產品和多種預報技術方法，開發(fā)建設雷暴短臨預警報業(yè)務系統(tǒng)，并根據(jù)實況變化及時滾動更新和訂正預報結論，是提高強對流天氣及其引發(fā)的次生災害的預報預警水平的重要途徑。

3.2? 高度重視雷暴天氣研究成果的應用

推廣研究表明，不穩(wěn)定條件越好（SI，LI值越小，CAPE值越大），對流能量越高（熱力指標K，TT越大），水汽越多（DCI，PW越小，豐富的水汽供應是雷暴主要能量來源），雷暴發(fā)生的可能性越大。另外，云圖、雷達參數(shù)和地閃特征的分析也表明，冰雹、雷擊和降水分別發(fā)生在強對流云團發(fā)展的不同時間和不同部位，其云團的形態(tài)、強度和范圍等也不同。

通過雷達回波對比分析發(fā)現(xiàn)，VWP產品對雷暴過程中大氣的濕度條件有較好的指示作用，ND區(qū)的初始破壞時間往往早于雷暴中閃電的發(fā)生時間。閃電主要發(fā)生在雷達最大回波頂高度突破9 km之后，并且最大回波頂高度較閃電峰值有約12 min的提前量。在雷達平均垂直速度圖中，出現(xiàn)強上升中心后的短時間內閃電將會突然增大。

多單體雷暴的形變與列車效應傳播機制表明，雷暴單體的傳播方向與雨帶的移動方向基本一致的多單體雷暴系統(tǒng)（如颮線系統(tǒng)），如果雷暴前端的入流本身是暖濕的，并存在較強的水汽輻合現(xiàn)象時，雷暴單體發(fā)展更旺盛，傳播速度更快，反之則趨于減弱，傳播速度減慢。

3.3? 加強雷暴等災害性天氣防御方法的宣傳

雷暴天氣帶積雨云逼近建筑物時，當積雨云底部與建筑物頂部之間的距離一旦符合300～500 kV/m的空氣擊穿場強，積雨云便對該建筑物進行放電。遇到雷暴天氣時應當選擇以下措施和方法進行防御：（1）要選擇安全地方，進行自我防護。如果在戶外，就應盡快躲到有遮蔽的安全地方，遠離山頂、樓頂及建筑物外露的水管、煤氣管等金屬物體及電力設施。雷雨天氣千萬不要站在大樹、高塔、廣告牌下躲雨。同時，盡量避免在空曠地帶躲避雷雨。另外，雷雨天氣一定不要騎自行車、摩托車或開拖拉機，雷雨天氣不宜進行戶外運動。（2）要注意關好門窗，防止球狀閃電入室。盡量拔掉電器設備的電源、電話線、網(wǎng)絡線等進出室內的金屬線纜，不要使用固定電話和移動電話。

4? ? 結語

雷暴是發(fā)生在大氣中的激烈天氣現(xiàn)象，出現(xiàn)時常伴有狂風、暴雨、冰雹等天氣現(xiàn)象，與其他災害天氣相比，具有時間分布的瞬時性、季節(jié)性，空間分布的分散性、局地性，破壞力非常大等特點。隨著經(jīng)濟和現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，因雷暴引發(fā)的災害也在不斷增加。做好雷暴天氣的監(jiān)測和預報預警是防災減災，保護人民生命財產的重要工作。

[參考文獻]

[1]梁維亮，屈梅芳，翟麗萍.基于對流參數(shù)南寧地區(qū)雷暴天氣潛勢預報方法研究[J].氣象與環(huán)境學報，2015（4）：107-112.

[2]梁維亮，屈梅芳，賴珍權，等.廣西雷暴天氣預報指標研究[J].氣象研究與應用，2014（3）：15-19，57.

[3]李勇.廣西電網(wǎng)雷暴天氣預報與數(shù)據(jù)傳輸平臺建設[C].南京：中國氣象學會，2013.

[4]顧媛.閃電資料在雷暴多尺度分析與臨近預報中的應用[D].南京：南京信息工程大學，2013.

[5]劉仙嬋，保廣裕.西寧地區(qū)雷暴天氣分析及預報方法研究[J].青海農林科技，2011（4）：4-7.

[6]紀曉玲.寧夏雷暴天氣氣候和環(huán)流特征及典型過程分析[D].蘭州：蘭州大學，2009.

Analysis of the characteristics of thunderstorm and the

measures for disaster prevention and reduction

Wu Qihui

（Chongqing Branch of the Air Traffic Administration of Southwest China， Chongqing 401120， China）

Abstract：Thunderstorm weather refers to severe convective weather in local areas with lightning， hail， strong wind and heavy precipitation. Lightning disasters in summer account for 66% of lightning disasters in China in the whole year， which seriously threatens the safety of aircraft artificial rainfall and anti-aircraft hail suppression. Therefore， this paper will analyze the temporal and spatial distribution characteristics of thunderstorm weather in China， discuss the causes of thunderstorm weather and forecast and early warning methods， and study the ways and methods of thunderstorm weather disaster prevention and mitigation， so as to provide reference for thunderstorm weather short-term and imminent prediction and early warning.

Key words：thunderstorm; forecast; disaster prevention and reduction; method