基于ADTD系統(tǒng)的平潭地區(qū)閃電特征分析

林小靜 林彥婷 林彬 黃曙杰

摘要 選取平潭地區(qū)2016—2018年ADTA閃電定位系統(tǒng)的監(jiān)測資料，采用數(shù)理統(tǒng)計方法與SURFER軟件相結(jié)合的方法，探討了該地區(qū)閃電時間變化，雷電流幅值分布，初、終雷日變化及閃電空間分布特征，并提出了相應(yīng)的雷電防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞 平潭地區(qū);ADTD系統(tǒng);閃電;正閃;負(fù)閃

中圖分類號：S761.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）02-042-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.017

Analysis of Lightning Characteristics in Pingtan Area based on ADTD System

LIN Xiao-jing? et al（Pingtan Comprehensive Experimental Area Meteorological Bureau，Pingtan，F(xiàn)ujian 350400）

Abstract Based on the monitoring data of ADTA lightning location system in Pingtan Area from 2016 to 2018，the lightning temporal change，lightning current amplitude distribution，first and last thunderstorm dates change and lightning spatial distribution characteristics in this area were discussed by using the method of mathematical statistics and SURFER software，and some corresponding lightning protection measures were put forward.

Key words? ?Pingtan Area;ADTD system;Lightning;Positive lightning;Negative lightning

摘要 選取平潭地區(qū)2016—2018年ADTA閃電定位系統(tǒng)的監(jiān)測資料，采用數(shù)理統(tǒng)計方法與SURFER軟件相結(jié)合的方法，探討了該地區(qū)閃電時間變化，雷電流幅值分布，初、終雷日變化及閃電空間分布特征，并提出了相應(yīng)的雷電防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞 平潭地區(qū);ADTD系統(tǒng);閃電;正閃;負(fù)閃

中圖分類號：S761.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）02-042-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.017

近些年來，雷電災(zāi)害發(fā)生頻率居高不下，由此造成的生命財產(chǎn)損失更是不計其數(shù)。平潭地區(qū)位于福建省東部沿海，雷電活動較頻繁，每年由雷擊造成的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失及人員傷亡較多。文中選用平潭地區(qū)2016—2018年閃電監(jiān)測資料，重點探討了該地區(qū)閃電頻次時間分布特征，以期為做好雷電災(zāi)害防御準(zhǔn)備工作，保障民眾生命財產(chǎn)安全等提供借鑒與參考。

1 資料與方法

全球雷電監(jiān)測主要采用以下3種方式：①天基衛(wèi)星觀測;②地基舒曼共振法觀測;③采用閃電產(chǎn)生的甚低頻針對某一區(qū)域雷電進(jìn)行地基監(jiān)測。文中選取福建平潭地區(qū)2016—2018年采用ADTD型閃電定位系統(tǒng)觀測獲取的1 099次地閃資料，運用數(shù)理統(tǒng)計法，并與SURFER軟件相結(jié)合，針對該地區(qū)閃電時間、強(qiáng)度變化特征進(jìn)行分析。

2 閃電時間變化特征分析

2.1 年際變化特征

據(jù)統(tǒng)計，2016—2018年平潭地區(qū)一共發(fā)生地閃1 099次，年平均地閃366次。2016—2017年平潭地區(qū)總閃次數(shù)明顯減少，與2017年相比，2018年總閃次數(shù)略增加（圖1）。近3年平潭地區(qū)雷電主要為負(fù)閃，累計941次，占總閃電次數(shù)的85.6%。

研究表明，平潭正閃雷電電流強(qiáng)度明顯高于負(fù)閃，夏季正閃頻率較高，這與平潭亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候有關(guān)，夏半年從海面吹來暖濕氣流通過地形抬升與冷空氣相遇易形成降水，另外夏季太平洋形成的熱帶氣旋登陸福建后易在平潭地區(qū)形成強(qiáng)對流天氣，產(chǎn)生雷雨。

平潭地區(qū)2016—2018年負(fù)閃次數(shù)逐年減少，正閃次數(shù)則先減少后明顯增加。2016—2018年正地閃年平均電流強(qiáng)度為47.0 kA，其中2017年正閃平均強(qiáng)度最大，2018年最小，兩者相差22.82 kA;負(fù)地閃年平均電流強(qiáng)度44.6 kA，年際變化差異相對較小，其中2017年負(fù)閃平均強(qiáng)度最大，2016年最小，兩者相差11.01 kA。總得看，正閃電流強(qiáng)度高于負(fù)閃，是負(fù)閃電流強(qiáng)度1.05倍，造成雷電災(zāi)害風(fēng)險威脅也更大。

2.2 月際變化特征

2016—2018年平潭地區(qū)閃電總頻次、負(fù)閃頻次與正閃頻次月際變化均呈“雙峰”型，其中閃電總頻次變化最明顯，正閃月際變化最平緩。4—9月閃電活動頻繁，共出現(xiàn)1 059次，占總閃電頻次96.4%，其中閃電活動主峰在9月，占總閃電頻次27.1%，次峰在6月，占20.3%，10—12月及1—3月發(fā)生率較低，僅占總閃電頻次3.6%。主要是暖季太陽輻射強(qiáng)，溫度高，蒸騰作用明顯，同時對流活動旺盛使云內(nèi)正負(fù)電荷相互碰撞而分離，導(dǎo)致閃電發(fā)生率較高;冬季溫度較低，蒸騰作用相對弱，對流活動不強(qiáng)，冬閃電發(fā)生率較低。由此可見，平潭4—9月（特別是9月）雷電多發(fā)，應(yīng)在4月前檢測防雷裝置安全性，排除安全隱患。

2.3 日變化特征

2016—2018年平潭地區(qū)總閃、正閃與負(fù)閃頻次日變化也呈“雙峰”型，峰值分別在04：00—17：00。由凌晨至04：00呈增加趨勢，04：00出現(xiàn)第1個峰值，04：00—10：00逐漸減少，于10：00達(dá)最小，10：00—17：00急劇增加，17：00達(dá)到第2個峰值，后又明顯減少。平潭閃電高發(fā)時段集中在04：00及16：00—20：00，共669次，占60.9%。這主要是午后太陽輻射較強(qiáng)，地表溫度急劇上升，良好熱力條件為對流天氣發(fā)生創(chuàng)造有利條件，最終引發(fā)雷暴天氣。

3 雷電流幅值分布特征

2016—2018年平潭地區(qū)共發(fā)生941次負(fù)閃，平均電流強(qiáng)度43.98 kA，雷電流幅值最大為358.37 kA。158次正閃平均電流強(qiáng)度為44.15 kA，雷電流最大為253.39 kA。對不同強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)閃電頻次進(jìn)行統(tǒng)計可知，總閃、負(fù)閃與正閃曲線變化基本保持一致，均先快速增加后減少。其中負(fù)閃電流強(qiáng)度集中在0～60 kA，累計負(fù)閃768次，占81.6%，以20～40 kA負(fù)閃頻次最高，占到47.0%。而正閃電流強(qiáng)度集中在0～40 kA，占63.3%，以0～20 kA正閃頻次最高，占35.4%。隨閃電強(qiáng)度變化，總閃與負(fù)閃頻次曲線變化存在明顯差異，正閃頻次曲線變化平緩。

4 初、終雷日變化特征

2016—2018年平潭初雷日平均為2月13日，呈推后趨勢。平潭初雷日1—3月均有出現(xiàn)，呈逐年遞增，最早初雷日為1月17日（2016年），最晚為3月4日（2018年），初雷日早、晚相差45d。1月地閃共3次，占11.5%，2月13次，占50.0%，3月10次，占38.5%，可見平潭初雷日主要在2～3月，占88.5%。就3年中初雷日有顯著推遲趨勢。

2016—2018年平潭平均終雷日為10月28日，出現(xiàn)日期趨于提前，終雷日9、10、12月均有出現(xiàn)，呈逐年遞減，終雷日最早為9月23日（2018年），最晚為12月21日（2016年）。9月地閃共44次，占88%，10月共5次，占10%，12月共1次，占2%，可見平潭地區(qū)終雷日集中在9月。3年來終雷日顯著提前。

5 閃電空間分布特征分析

5.1 年平均雷電密度分布特征

2016—2018年平潭各地區(qū)年平均雷電密度分布存在明顯差異（圖2），東北部閃電密度較大，以君山閃電頻次最高，可達(dá)5.5次/km2;中部與東部相對較小，以白青鄉(xiāng)、南海鄉(xiāng)等地最小，均在0.5次/km2以下;東北部君山閃電密度相對其他地區(qū)較大，應(yīng)在經(jīng)濟(jì)適用的前提下適當(dāng)提高防雷裝置防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)村民防雷意識。

5.2 正閃與負(fù)閃空間分布

由圖3可看出，平潭中部與南部正閃強(qiáng)度較大，多為30～100 kA，以中樓、嵐城鄉(xiāng)、敖東鎮(zhèn)等地強(qiáng)度較大。除外，嶼頭鄉(xiāng)、白青鄉(xiāng)、東庠鄉(xiāng)、流水鎮(zhèn)、塘嶼島等地均較大。平潭大部分地區(qū)負(fù)閃強(qiáng)度均在20～40 kA之間，其中平潭蘆洋、嶼頭場部分地區(qū)較高，為120～140 kA。另外，平潭南部少部分地區(qū)負(fù)閃密度較大。

6 雷電防護(hù)措施

6.1 普及雷電知識，強(qiáng)化防雷科普宣傳

平潭氣象局應(yīng)通過講座、座談會等方式向民眾普及雷電知識，掌握雷電災(zāi)害成因，增強(qiáng)民眾防雷減災(zāi)意識，提升民眾安裝防雷裝置的主動性與自覺性。另外，還要通過防雷公益廣告、防雷宣傳幻燈片、雷電災(zāi)害警示圖片等，利用手機(jī)短信、微信微博、電視等多種媒介強(qiáng)化防雷科普宣傳工作，及時對雷電災(zāi)害處理應(yīng)對，最大限度減少雷電災(zāi)害影響及損失。

6.2 做好雷電災(zāi)害預(yù)警預(yù)報工作

平潭氣象部門應(yīng)重視雷電災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報，充分利用多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星等雷電監(jiān)測網(wǎng)，提高雷電預(yù)警預(yù)報及時性與準(zhǔn)確性。加強(qiáng)建設(shè)氣象專用警報網(wǎng)系統(tǒng)，并拓展到廣大農(nóng)村。另外，建設(shè)氣象災(zāi)害應(yīng)急預(yù)報預(yù)警信息發(fā)布平臺，綜合使用網(wǎng)絡(luò)、微博、微信等新型手段擴(kuò)大氣象信息覆蓋范圍，確保雷電預(yù)警信息快速傳至民眾手中，做好災(zāi)害提前防范。

6.3 強(qiáng)化雷電災(zāi)害重災(zāi)區(qū)防雷工作

電力、化工、通信等行業(yè)雷電災(zāi)害發(fā)生率高，應(yīng)當(dāng)在發(fā)電廠、變電站等區(qū)域安裝科學(xué)有效防雷保護(hù)裝置，積極開展防雷工程改造，及時排查企業(yè)防雷安全隱患，嚴(yán)格落實安全生產(chǎn)事故責(zé)任制，采取均壓等電位分區(qū)、聯(lián)合接地等，嚴(yán)格按照層層防護(hù)原則做好建筑與設(shè)施雷電防護(hù)，確保各行業(yè)防雷安全性。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：劉赟