陜西榆林地區(qū)正地閃分布特征

李婷

摘要 利用閃電定位資料，對(duì)陜西榆林地區(qū)正地閃發(fā)生的時(shí)間、強(qiáng)度、區(qū)域進(jìn)行分析。結(jié)果表明：榆林地區(qū)正地閃占閃電總數(shù)的9.01%，年平均比例為8.68%;正地閃在6—8月頻次較高，占全年正地閃頻次的67.54%，3—4月和10—11月頻次較低，占全年正地閃頻次的15.07%;正地閃與負(fù)地閃、總地閃的日變化規(guī)律相似，變化曲線近似呈單谷雙峰型;正地閃的日分布主要集中在高發(fā)期的主峰時(shí)間段，在總閃頻次較低的時(shí)間段正地閃所占的比例大;各年正閃電流強(qiáng)度各范圍的頻次分布曲線大致相同，電流強(qiáng)度主要分布在11～30 kA;正閃電流強(qiáng)度<50 kA時(shí)，正閃頻次隨電流強(qiáng)度的增大而增大，>50 kA時(shí)，正閃頻次隨電流強(qiáng)度的增大而減小;府谷地區(qū)正閃電流強(qiáng)度的年平均值最大，達(dá)到109.92 kA;正地閃主要發(fā)生在靖邊、橫山、神木、榆林4縣，占正地閃年平均次數(shù)的55.90%，最大頻次出現(xiàn)在神木縣，年平均頻次207次;最小頻次出現(xiàn)在吳堡縣，年平均頻次28次。

關(guān)鍵詞 正地閃;時(shí)間分布;電流強(qiáng)度分布;空間分布

中圖分類號(hào)：S761.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2021）01–0038–03

閃電是大氣中的超強(qiáng)、超長(zhǎng)放電現(xiàn)象，具有隨機(jī)性、瞬時(shí)性特點(diǎn)，其產(chǎn)生的高電壓、大電流和強(qiáng)電磁場(chǎng)輻射常常造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，已成為最嚴(yán)重的10種自然災(zāi)害之一[1-2]。根據(jù)閃電發(fā)生的位置不同，可將閃電分為云閃和地閃，根據(jù)閃電電流又可將地閃分為正地閃和負(fù)地閃[3]。越來(lái)越多的觀測(cè)表明，在一些災(zāi)害性天氣諸如冰雹、龍卷發(fā)生的過(guò)程中常常出現(xiàn)正地閃占閃電很大比例的現(xiàn)象[4-6]。同時(shí)，正地閃的連續(xù)電流幅值比負(fù)地閃的連續(xù)電流大一個(gè)量級(jí)，可達(dá)到1 000多A。因此，若發(fā)生正地閃，常常會(huì)引起諸如森林火災(zāi)，油庫(kù)爆炸等更為嚴(yán)重的雷電事故[7-8]。

榆林地區(qū)位于陜西北部，是陜西省雷電高發(fā)地區(qū)[9]。根據(jù)2012年陜西省雷電災(zāi)害調(diào)查的鑒定結(jié)果，19起雷電災(zāi)害事故榆林地區(qū)就有10起，占52.63%，而榆林地區(qū)大型重點(diǎn)能源化工項(xiàng)目的防雷保護(hù)更不容忽視，在其雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和防雷設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要該地區(qū)閃電資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果的支持和指導(dǎo)。鑒于正地閃具有大的峰值電流、連續(xù)電流以及常常引起油庫(kù)爆炸等更為嚴(yán)重的雷電事故，對(duì)榆林地區(qū)正地閃的時(shí)間分布、強(qiáng)度分布、空間分布的研究尤為必要?；诖耍瑢?duì)榆林地區(qū)正地閃的時(shí)間分布、強(qiáng)度分布、空間分布進(jìn)行了較詳細(xì)的分析，以期給雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作和雷電防護(hù)提供必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 資料獲取

采用2010—2012年3—11月的閃電定位資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，該定位資料取自陜西省于2004年建立的ADTD閃電定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)由11個(gè)探測(cè)站組成，探測(cè)范圍為0～600 km，平均為300 km，探測(cè)效率可以達(dá)到80%～90%，定位數(shù)據(jù)具有較好的可信度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果較科

學(xué)[10-13]。

2 榆林地區(qū)正地閃時(shí)間分布特征

2.1 正地閃頻次的月分布

2010—2012年云地閃監(jiān)測(cè)資料顯示，榆林地區(qū)共發(fā)生閃電43 846次，其中正地閃3 807次，占閃電總數(shù)的8.68%;5—9月發(fā)生閃電42 544次，占閃電總數(shù)的97.03%，其中正地閃3 401次，占其閃電總數(shù)的7.99%;10月—翌年4月閃電僅占閃電總數(shù)的2.95%，其中正地閃占其閃電總數(shù)的31.17%。

榆林地區(qū)3—8月地閃頻次呈逐月增加趨勢(shì)，8—12月地閃頻次逐月減少，全年地閃主要分布在6—9月，達(dá)12 882次，占全年地閃頻次的86.99%;正地閃在6—8月頻次較高（月頻次>200），達(dá)901次，占全年正地閃頻次的67.54%（圖1）。

榆林地區(qū)正地閃所占比例隨月份而不同（圖2）。3—4月和10—11月正地閃比例較高，平均值高達(dá)38.82%;在6—9月地閃頻次較高的季節(jié)，正地閃的相對(duì)比例較低，其平均值為7.87%。3月份正閃比例為33.33%，然后依次降低，直至9月達(dá)到最小比例4.34%;隨后正地閃比例迅速上升，到11月比例高達(dá)50%。

正地閃雷暴出現(xiàn)的環(huán)境具有下述特征：中低對(duì)流層較干燥、云底較高、暖云深度較小、不穩(wěn)定條件較強(qiáng)、風(fēng)切變較大、風(fēng)速較大等[14]。榆林地區(qū)正地閃在3—4月和10—11月比例較高，是因?yàn)橛芰值貐^(qū)這幾個(gè)月的氣候特征相對(duì)于6—8月一般較為干燥，風(fēng)速較大等，而這些因素符合產(chǎn)生正地閃雷暴的條件。

2.2 正地閃頻次的日變化

圖3為榆林地區(qū)地閃的日變化情況，每10 min統(tǒng)計(jì)一次閃電數(shù)目可以看出，正地閃、負(fù)地閃、總地閃隨時(shí)間分布規(guī)律相似，變化曲線呈單谷雙峰型。05：00～14：20為榆林地區(qū)正閃活動(dòng)的低谷期，占總正閃的16.57%;14：30—次日4：50為正閃活動(dòng)的高發(fā)期，占總正閃的83.43%。14：30～24：00為正閃高發(fā)期的主峰時(shí)間段，在此時(shí)間段正地閃的頻次為1 074次，占總正閃的62.66%;次日凌晨00：00～04：50為正閃高發(fā)期次峰時(shí)間段，在此時(shí)間段正地閃的頻次為429次，占總正閃的25.03%，這說(shuō)明榆林地區(qū)正地閃的日分布主要集中在高發(fā)期的主峰時(shí)間段。由圖3的比例曲線可以看出，在總閃頻次較低的時(shí)間段正閃所占的比例反而大。

2.3 正地閃強(qiáng)度分布特征

以10 kA為正閃電流強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度，統(tǒng)計(jì)了2010—2012年榆林地區(qū)正閃電流強(qiáng)度的分布特征（圖4）?？梢钥闯觯髂暾W電流強(qiáng)度各范圍的頻次分布曲線大致相同，正閃的電流強(qiáng)度主要分布在30～110 kA，其中2010年在此范圍內(nèi)正閃有417次，占該年正閃總頻次的75.41%;2011年在此范圍的正閃1 261次，占該年正閃總頻次的82.15%;2012年在此范圍的正閃1 402次，占該年正閃總頻次的81.80%，3年在此范圍的平均正閃次數(shù)為1 027次，占正閃平均年頻次的80.87%。同時(shí)也可以看出，正閃強(qiáng)度小于50 kA時(shí)，正閃頻次隨電流強(qiáng)度的增大而增大;大于50 kA時(shí)，正閃頻次隨電流強(qiáng)度的增大而減小。因此，對(duì)榆林地區(qū)正地閃的雷電防護(hù)，應(yīng)重點(diǎn)考慮此強(qiáng)度范圍內(nèi)的正閃特征。從圖5可以看出，府谷地區(qū)正閃電流強(qiáng)度的年平均值最大，達(dá)到109.92 kA，其次為神木、榆林等地。

2.5 正地閃頻次的空間分布特征

榆林地區(qū)正地閃頻次的空間分布呈明顯的地域性差異，其正地閃主要出現(xiàn)在靖邊、橫山、神木、榆林四縣，占正地閃年平均次數(shù)的55.90%，最大值出現(xiàn)在神木縣，年平均207次;最小值出現(xiàn)在吳堡縣，年平均28次（圖6）。這種地域性差異可能與當(dāng)?shù)氐乇淼刭|(zhì)狀況密切相關(guān)，如當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪?、特殊地形等因素[15]。

3 結(jié)論與討論

2010—2012年榆林地區(qū)的云地閃資料統(tǒng)計(jì)表明：

（1）榆林地區(qū)正閃占閃電總數(shù)的9.01%，年平均比例為8.68%。正地閃在6—8月頻次較高，占全年正地閃頻次的67.54%;3—4月和10—11月頻次較低，占全年正地閃頻次的15.07%;在6—9月地閃頻次較高的月份，正地閃的相對(duì)比例較低，平均值為7.87%;3—4月和10—11月比例較高，平均值高達(dá)38.82%，9月份最小比例為4.34%，11月份最高比例為50%。

（2）正地閃與負(fù)地閃、總地閃的日變化規(guī)律相似，變化曲線近似呈單谷雙峰型。05：00～14：20為榆林地區(qū)正閃活動(dòng)的低谷期，占總正閃的16.57%;14：30—次日4：50為正閃活動(dòng)的高發(fā)期，占總正閃的83.43%。14：30～24：00為正閃高發(fā)期的主峰時(shí)間段，占總正閃的62.66%;次日凌晨00：00～04：50為正閃高發(fā)期次峰時(shí)間段，占總正閃的25.03%。榆林地區(qū)正地閃的日分布主要集中在高發(fā)期的主峰時(shí)間段，而且在總閃頻次較低的時(shí)間段正閃所占的比例反而大。

（3）正閃電流強(qiáng)度各范圍的頻次分布曲線大致相同，電流強(qiáng)度主要分布在11～30 kA。正閃電流強(qiáng)度小于50 kA時(shí)，正閃頻次隨電流強(qiáng)度的增大而增大;大于50 kA時(shí)，正閃頻次隨電流強(qiáng)度的增大而減小。府谷地區(qū)正閃電流強(qiáng)度的年平均值最大，達(dá)到109.92 kA，其次為神木、榆林等地。

（4）正地閃主要發(fā)生在靖邊、橫山、神木、榆林4縣，占正地閃年平均次數(shù)的55.90%，最大頻次出現(xiàn)在神木縣，年平均頻次207次;最小頻次出現(xiàn)在吳堡縣，年平均頻次28次。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Distribution Characteristics

of Positive Cloud-to-gro-und Lightning in Yulin Area

of Shaanxi

LI Ting （Shanxi Lightning Protection Center， Xian， Shanxi 710014）

Abstract Abstract： Based on the lightning location data， the occurrence time， intensity and area of positive ground lightning in Yulin area of Shaanxi Province were analyzed. The results showed that the positive ground lightning accounted for 9.01% of the total lightning in Yulin area， and the annual average proportion was 8.68%. The frequency of positive ground flash was higher from June to August， accounting for 67.54% of the annual positive ground flash frequency， while the frequency was lower from March to April and October to November， accounting for 15.07% of the annual positive ground flash frequency. The diurnal variation of positive， negative and total lightning is similar， and the variation curve is approximately single valley and double peak type. The diurnal distribution of positive ground flash mainly concentrated in the main peak period of the high occurrence period， and the proportion of positive ground flash was large in the period of the low total flash frequency. The frequency distribution curves of each range of positive lightning current intensity in each year are roughly the same， and the current intensity is mainly distributed in the range of 11～30 kA. When the current intensity is less than 50 kA， the positive flash frequency increases with the current intensity， and when the current intensity is less than 50 kA， the positive flash frequency decreases with the current intensity. The annual mean value of positive lightning current intensity in Fugu area is the highest， reaching 109.92 kA. Positive ground flash mainly occurred in Jingbian， Hengshan， Shenmu and Yulin counties， accounting for 55.90% of the average annual frequency of positive ground flash. The maximum frequency was 207 times in Shenmu county. The lowest frequency was found in Wubao County， with an average annual frequency of 28.

Key words Positive cloud-to-ground lightning; Time distribution; Current intensity distribution; Spatial distribution