成都雷電天氣特征及其對農(nóng)業(yè)農(nóng)村的影響研究

摘要 利用2016—2020年成都市云地閃數(shù)據(jù)，分析了成都地區(qū)雷電活動時空分布特征和雷電天氣對農(nóng)業(yè)農(nóng)村的影響，并有針對性地提出了防御對策。

關鍵詞 成都市；雷電活動特征；氣象災害；防護對策

中圖分類號：S429 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）03–0169-03

成都地處我國西南地區(qū)，四川盆

地西部，區(qū)域內(nèi)土地肥沃、農(nóng)業(yè)發(fā)達、物產(chǎn)豐富。地理位置介于102°54′E～104°53′E、北緯30°05′N～31°26′N之間，屬于亞熱帶季風氣候，年平均氣溫在16 ℃左右，夏季空氣悶熱潮濕，雨水主要集中在7、8月，冬春兩季干旱少雨，極少冰雪。地勢由西北向東南傾斜，西部地勢較高，以深丘和山地為主，海拔大多在1 000～3 000 m之間，東部主要由平原和部分低山丘陵組成，海拔高度一般在750 m左右。由于巨大的垂直高差，在市域內(nèi)形成了1/3平原、1/3丘陵、1/3高山的獨特地貌類型，極易形成不同熱量差異的垂直氣候帶。這種特殊的地理環(huán)境加上氣候條件，使成都西部沿山地區(qū)夏季容易形成強對流天氣過程，有利于雷暴天氣的形成和發(fā)展。

近年來，受多種因素影響，成都地區(qū)極端天氣越來越多，雷電災害頻發(fā)，對農(nóng)村和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了嚴重影響。

利用氣象數(shù)據(jù)信息為農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務，減輕或避免氣象災害對農(nóng)村和農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的影響。目前，國內(nèi)開展農(nóng)業(yè)氣象災害防御的研究較多，楊斌斌等[1]研究了臨汾市6種主要氣象災害變化特征；李積芳[2]分析了五道梁地區(qū)主要農(nóng)業(yè)氣象災害，給出了針對該地區(qū)多發(fā)氣象災害的防御措施；郭安紅[3]介紹了近十年來定量化農(nóng)業(yè)氣象災害評估技術(shù)，以及動態(tài)化、精細化農(nóng)業(yè)氣象災害預報技術(shù)的主要研發(fā)成果和在業(yè)務服務中的應用。但針對雷電活動對農(nóng)業(yè)農(nóng)村影響的相關研究較少。雷電災害是氣象災害中最嚴重的災害之一，雷電天氣的發(fā)生極易影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，甚至對農(nóng)民生命安全和農(nóng)村建設構(gòu)成嚴重威脅。因此，對成都地區(qū)雷電時空分布特征進行深入研究，了解雷電天氣活動規(guī)律，對指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動、推動防雷減災工作具有十分重要的意義。利用成都市云地閃數(shù)據(jù)，分析了成都市雷電活動時空分布規(guī)律和雷電對農(nóng)村和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，有針對性地提出了指導農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的防御對策。

1 數(shù)據(jù)來源

閃電是一種發(fā)生在積雨云中的放電現(xiàn)象，通常根據(jù)放電位置可分為云內(nèi)山、云際閃和云地閃，云地閃是發(fā)生在云體與地面之間的大氣放電現(xiàn)象，也稱地閃。當?shù)亻W對地放電時，會形成劇烈的熱效應、電效應、機械效應和電磁效應，具有極大的破壞性，是引發(fā)雷電災害的主要原因。利用的云地閃數(shù)據(jù)來源于四川省閃電監(jiān)測網(wǎng)，提取了成都市云地閃數(shù)據(jù)，每一條云地閃數(shù)據(jù)包括省、市、縣、經(jīng)度、緯度、極性、時間、強度和陡度等信息，時間范圍為2016年1月1日—2020年12月31日。

2 雷電活動的時空分布特征

2.1 雷電活動的總體情況

雷電活動具有隨機性和災害性，雷電災害的發(fā)生與雷電活動密切相關，尤其是與閃電的頻率和能量密切相關。因此，對閃電特征進行分析，了解雷電活動規(guī)律，更好地預防和減少雷電災害的發(fā)生。由表1可知，成都市2016—2020年共監(jiān)測到云地閃101 126次，其中正閃7 102次，占閃電總數(shù)的7.02%；負閃94 024次，占閃電總數(shù)92.98%。負閃的平均強度為28.12 kA，正閃的平均強度為50.08 kA，正閃發(fā)生雖然較少，但正閃平均強度明顯大于負閃平均強度。2016—2020年成都市每年監(jiān)測到的閃電次數(shù)差異較大，閃電次數(shù)最多的年份為2016年，閃電次數(shù)為25 872次，最少年份為2019年，閃電次數(shù)為15 757次，閃電次數(shù)最多的年份是最少年份的1.64倍，平均每年閃電次數(shù)約為20 225次（圖1a）。

雷暴日是表征指某一地區(qū)雷電放電的天數(shù)，一天中只要監(jiān)測到1次以上的雷聲就算1個雷暴日。由圖1b可知，成都市2016—2020年每年監(jiān)測的雷暴日數(shù)在121～140 d之間，年平均雷暴日數(shù)約為128 d，近5年成都市雷暴日數(shù)呈逐年上升的趨勢。

2.2 雷電活動的時間分布情況

從圖2a可以看出，成都地區(qū)的雷電活動規(guī)律呈明顯季節(jié)性變化規(guī)律，雷暴日數(shù)月分布曲線呈單峰分布，夏季是雷電高發(fā)期，每年雷電最早發(fā)生在2月，最晚發(fā)生在11月，且2—4月和10—11月很少發(fā)生雷電，雷電從5月開始逐漸增多，6—9月雷電活動較為頻繁，峰值出現(xiàn)在8月，該月有26 d都有雷電發(fā)生，雷暴日數(shù)占全年的20.9%。閃電時分布是按照一天中雷電發(fā)生的時段進行統(tǒng)計的，從圖2b可以看出，成都市雷電時變化區(qū)縣發(fā)生有明顯的差異，發(fā)生在夜晚的時間明顯多于白天，22：00～翌日06：00為雷電發(fā)生最活躍時段，06：00為一天中閃電最活躍的時候，然后逐漸減少，谷值出現(xiàn)在09：00，再逐漸增多。

2.3 雷電活動的空間分布情況

閃電密度是指單位面積發(fā)生雷電的次數(shù)，用來表征不同地區(qū)雷電活動的頻繁程度。采取經(jīng)緯度0.01°×0.01°網(wǎng)格尺寸對成都地區(qū)進行網(wǎng)格化劃分，計算出每個網(wǎng)格的年平均雷電密度值（Ng），再通過自然斷點法將成都地區(qū)雷電易發(fā)區(qū)劃分為4個等級，分別為低易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、高易發(fā)區(qū)和極高易發(fā)區(qū)，具體易發(fā)區(qū)域的劃分見表2。易發(fā)區(qū)級別越高，表示發(fā)生雷電活動越頻繁。從圖3可以看出，極高易發(fā)區(qū)主要集中在蒲江東北區(qū)域，新津南部區(qū)域以及金堂部分區(qū)域；高易發(fā)區(qū)主要有蒲江縣、新津區(qū)、龍泉驛區(qū)、金堂縣、簡陽市等地，以及彭州市、都江堰市、大邑縣、邛崍市等西部沿山地帶；市區(qū)和其他大部分區(qū)域?qū)儆谥幸装l(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)。

3 雷電天氣對農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的影響

3.1 對農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的積極影響

首先，雷電放電時產(chǎn)生的能量高、電壓大，是一次高壓放電過程，電離了空氣中的氧氣，形成臭氧，雷雨天氣過后人們會感覺空氣中有一種特殊的氣味，實際就是空氣中的臭氧濃度增加，讓人感到空氣更加新鮮，提高了農(nóng)村地區(qū)的空氣質(zhì)量。其次，由于雷電天氣的發(fā)生主要集中在夏季，夏季正好是植物和農(nóng)作物生長的旺季，這個時節(jié)最需要雨水灌溉。通常情況下，雷電天氣都會伴隨降雨，此時的雷雨正好能滿足農(nóng)作物的生長需求。同時，雷電也是氮氧化物的重要來源，雷雨天氣多伴有強烈的閃電，這樣有利于空氣中氮素的游離。而隨著雨水落下，產(chǎn)生大量植物和農(nóng)作物生長所需的氮氧化物，增強土壤的肥力，為農(nóng)作物提供天然肥料，農(nóng)作物可以充分吸收營養(yǎng)。另有研究表明，雷電還能夠?qū)Ω呖蘸偷孛骐妷寒a(chǎn)生誘發(fā)作用，隨著電壓的升高，植物光合作用會加強，也有利于農(nóng)作物的生長[4]。

3.2 對農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的負面影響

雷電會對農(nóng)業(yè)造成嚴重損失，甚至影響農(nóng)民的生命和財產(chǎn)安全。首先，直擊雷的影響。雷電具有熱效應、電效應、機械效應和電磁效應，破壞力極強，會直接損壞農(nóng)村房屋等建筑和各種現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)設施設備等，還會出現(xiàn)大面積農(nóng)作物燒焦等嚴重情況。雷雨天氣時，在農(nóng)田勞作的農(nóng)民很容易被雷擊中，導致受傷甚至死亡。感應雷擊和雷擊電磁脈沖也會損壞農(nóng)村電氣和農(nóng)用設施設備。其次，雷電通常伴隨強對流天氣過程，這種強對流天氣通常伴隨雷暴現(xiàn)象的大風、冰雹、強降水天氣。每當雷暴天氣到來時，往往會出現(xiàn)狂風大作、雷雨交加的天氣現(xiàn)象，有時甚至可達到暴雨的程度，這種天氣容易吹倒、沖毀、損壞農(nóng)作物，造成農(nóng)作物減產(chǎn)，甚至絕收[5]。

4 雷電天氣的防護對策

4.1 針對雷電天氣多發(fā)期的防護對策

從成都地區(qū)雷電活動總體情況來看，每年約有128 d發(fā)生雷電，且呈逐年上升的趨勢；從每月雷電發(fā)生的情況來看，成都地區(qū)雷電活動多發(fā)期主要集中在5—9月，其中夏季是雷電活動最頻繁的季節(jié)，也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動比較忙碌和關鍵季節(jié)；從一天中雷電活動的時段分布來看，成都地區(qū)雷電活動分布總體來說是夜晚多于白天，但13：00～15：00也是雷電活動比較活躍時段。針對雷電多發(fā)期，相關部門要加強防雷減災相關工作，從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的相關人員在雷電天氣多發(fā)期要及時關注氣象部門發(fā)布的天氣預報和雷電預警信息，提前做好農(nóng)業(yè)生活生產(chǎn)的時間安排，減少或避免在雷暴天氣作業(yè)。

4.2 針對雷電天氣易發(fā)區(qū)域的防護對策

成都地區(qū)的雷電天氣高易發(fā)區(qū)和極高易發(fā)區(qū)主要分布在山區(qū)和農(nóng)村地區(qū)，這些區(qū)域除了預防雷電災害外，還應預防雷電天氣引發(fā)的暴雨洪澇、滑坡、泥石流等次生災害。需要搭建覆蓋面廣、發(fā)布效率高的天氣預報和雷電預警信息平臺，讓相關人員能夠第一時間獲取信息，提前采取雷電防御措施；加強防雷安全科普宣傳和防雷安全技術(shù)培訓，普及防雷設施安裝，增強農(nóng)民和從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動相關人員的防雷安全意識。

4.3 針對農(nóng)村地區(qū)的防護對策

農(nóng)村地區(qū)一直是防雷比較薄弱的地區(qū)，農(nóng)村地區(qū)的雷電災害時有發(fā)生，主要原因農(nóng)村地區(qū)的大多建筑物沒有完善的防雷設施、防雷宣傳不夠全面、精準，以及農(nóng)民防雷安全意識不強等，還有隨著農(nóng)村生活水平不斷提高，電腦、電冰箱、洗衣機等電氣設備越來越普及，也間接增加了雷電災害損失風

險[6]。在農(nóng)村防雷薄弱地區(qū)，應加強防雷科普與服務宣傳，普及雷電防護技術(shù)的基本知識，增強農(nóng)民群眾的自我保護和自救能力；安裝保護房屋的外部防雷裝置和保護電氣系統(tǒng)的內(nèi)部防雷裝置；在新農(nóng)村建設時，應整體考慮雷電分布情況，避開易受雷擊的地形環(huán)境。

5 結(jié)束語

明確成都地區(qū)雷電活動時空分布特征，為成都農(nóng)業(yè)農(nóng)村的防雷減災工作提供參考。各級氣象主管部門應結(jié)合當?shù)剞r(nóng)業(yè)農(nóng)村的實際情況，制定科學合理的防雷制度和應急預案，提高雷電災害預警能力和防雷科技服務水平，及時發(fā)布權(quán)威氣象信息。政府相關部門應加大財政和科技投入，加強對技術(shù)人才的培養(yǎng)，建設有技術(shù)、有能力的農(nóng)業(yè)科技人才隊伍；農(nóng)民和從事農(nóng)業(yè)相關工作人員應增強防雷安全意識，及時關注氣象部門發(fā)布的天氣預報和雷電預警信號，避免或減少雷電災害對農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的影響，保障農(nóng)業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻

[1] 楊斌斌，張麗麗，任玉歡，尹文耀，代淑媚.臨汾市主要氣象災害變化特征分析[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2020，10（2）：87-90， 107.

[2] 李積芳.五道梁主要農(nóng)業(yè)氣象災害及防災減災措施[J].農(nóng)業(yè)災害研究，2019，9 （4）：100-101.

[3] 郭安紅，李森，何亮，等.近十年國家級農(nóng)業(yè)氣象災害預報評估業(yè)務技術(shù)進展[J].氣象，2021，47（6）：693-702.

[4] 林祥鎏，張煒月.氣象監(jiān)測對于農(nóng)作物生長的作用與意義[J].農(nóng)村科學實驗， 2017（7）：62，54.

[5] 張橋容，周明.雷電對農(nóng)作物的影響及其防范方法分析[J].智慧農(nóng)業(yè)導刊， 2022，2（1）：82-84.

[6] 劉暢，張婧雯，陳小塵，等.雷電防護技術(shù)在四川省農(nóng)村地區(qū)應用研究[J].四川農(nóng)業(yè)科技，2020（7）：67-68.

責任編輯：黃艷飛

Study on Characteristics of Lightning Weather in Chengdu and Its Impact on Agriculture and Rural Areas

Long Wen-jing （Chengdu Lightning Protection Center， Chengdu， Sichuan 610072）

Abstract Based on the cloud to ground lightning data of Chengdu from 2016 to 2020， this paper analyzes the temporal and spatial distribution characteristics of lightning activities in Chengdu and the impact of lightning weather on agriculture and rural areas， and puts forward targeted countermeasures.

Key words Chengdu City; Lightning activity characteristics; Meteorological disasters; Protective countermeasures

作者簡介 龍文靜（1986—），女，廣西梧州人，工程師，主要從事雷電災害防御研究。

收稿日期 2023-01-09