青海地區(qū)雷電災(zāi)害的時(shí)空分布與災(zāi)害特征研究

摘 要：基于1981—2020年青海地區(qū)雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了時(shí)空分布特征和災(zāi)害特點(diǎn)。結(jié)果表明，青海地區(qū)雷電災(zāi)害存在明顯的時(shí)間和空間分布規(guī)律：時(shí)間上，2001—2010年是40年間雷電災(zāi)害次數(shù)最多的時(shí)間段，2003年達(dá)到峰值；雷電災(zāi)害主要集中在5—9月，以7月為峰值；空間上，西寧市、玉樹藏族自治州和海東市是雷電災(zāi)害的高發(fā)區(qū)。災(zāi)害特征分析顯示，一般級(jí)別的雷電災(zāi)害占比最高，達(dá)63.96%；2001—2010年是雷電災(zāi)害造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的時(shí)期。

關(guān)鍵詞：青海地區(qū)；雷電災(zāi)害；時(shí)空分布；災(zāi)害特征

中圖分類號(hào)：P427.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）12–0-03

作為一種常見的自然現(xiàn)象，雷電不僅會(huì)對人類生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成威脅，還會(huì)對社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成重大影響[1-2]。隨著全球氣候變化和城市化進(jìn)程的加速，全球多地雷電災(zāi)害的發(fā)生頻率和強(qiáng)度呈現(xiàn)上升趨勢，其影響范圍也不斷擴(kuò)大[3]。因此，深入研究雷電災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律和災(zāi)害特征，對提高防災(zāi)減災(zāi)能力、降低災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義[4]。

1 文獻(xiàn)綜述

近年來，國內(nèi)外學(xué)者針對雷電災(zāi)害開展了大量研究，主要集中在不同地區(qū)雷電災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律、影響因素和監(jiān)測預(yù)警等領(lǐng)域。

達(dá)鵬奎等[5]研究了青海省1981—2020年的雷電災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律、經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡情況；研究發(fā)現(xiàn)，青海省的雷電災(zāi)害發(fā)生次數(shù)在年際間呈先增加后減少的趨勢，尤以1997—2011年最多，且隨年代的推移，人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失先增加后減少；5—9月的雷電災(zāi)害發(fā)生頻率最高；提出了針對雷電災(zāi)害的主要防御措施：建立防雷設(shè)施、避免戶外活動(dòng)、減少使用電子設(shè)備等。周爽等[6]通過應(yīng)用EOF分析方法、線性回歸、小波分析等方法，對1958—2013年河北省的雷暴日數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的時(shí)空分布特征分析。研究顯示，河北省年雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢，變化速率為-1.8 d/10年，且1997年后下降趨勢更為顯著。雷暴日數(shù)的年變化可分為較多、中等、較少三個(gè)階段，且存在28年、3年的顯著周期性變化；在空間分布上，河北省雷暴日數(shù)呈現(xiàn)北多南少的特點(diǎn)，其中北部的承德、秦皇島、唐山、張家口等城市年雷暴日數(shù)較多，而南部城市相對較少。

王佩等[7]通過分析南嶺地區(qū)2018—2022年的雷電數(shù)據(jù)和地形信息，研究了雷電活動(dòng)與地形之間的關(guān)系，并提出了針對該地區(qū)的具體建議。研究表明，南嶺地區(qū)的雷電活動(dòng)頻繁，在空間上分布相對均勻，沒有明顯的活躍區(qū)域；海拔對不同強(qiáng)度等級(jí)的雷電活動(dòng)具有明顯的影響；Ⅰ級(jí)（弱）雷電在低山地區(qū)活動(dòng)更活躍，Ⅱ級(jí)（中等）雷電在丘陵地區(qū)活動(dòng)更活躍，Ⅲ級(jí)（強(qiáng)）、Ⅳ級(jí)（極強(qiáng)）雷電則在平原地區(qū)更為活躍；雷電的強(qiáng)度等級(jí)與坡度有關(guān)系，但其隨著雷電強(qiáng)度的增強(qiáng)而越發(fā)不明顯，Ⅰ級(jí)（弱）、Ⅱ級(jí)（中等）、Ⅲ級(jí)（強(qiáng)）雷電易發(fā)生在陡坡，同時(shí)Ⅳ級(jí)（極強(qiáng)）雷電在所有坡度發(fā)生的概率相同。黃哲浩[8]通過收集和分析變電站和氣象站的雷電探測器數(shù)據(jù)，探討了雷電活動(dòng)的聚集趨勢和雷云軌跡變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，在30 min的時(shí)間跨度內(nèi)，雷電活動(dòng)的聚集趨勢最為明顯，且雷云移動(dòng)軌跡較為連續(xù)；通過像素化處理和對比連續(xù)時(shí)段的雷電數(shù)據(jù)像素圖，有效預(yù)測了雷云覆蓋區(qū)域并提供雷電預(yù)警，并指出盡管該模型的預(yù)測效果有限，但其優(yōu)點(diǎn)在于只需利用廣泛分布的雷電探測器的數(shù)據(jù)，具有較好的普適性和低成本。

青海省作為我國西部重要的生態(tài)屏障和資源富集區(qū)，其特殊的地理位置和復(fù)雜的地形地貌使該地區(qū)成為雷電災(zāi)害的多發(fā)區(qū)[9]。而當(dāng)前關(guān)于青海地區(qū)雷電災(zāi)害的系統(tǒng)性研究較少，尤其是長時(shí)間序列的災(zāi)害分布特征和影響分析尚未得到充分關(guān)注。鑒于此，選取1981—2020年的青海地區(qū)雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)從時(shí)間和空間兩個(gè)維度深入探討了雷電災(zāi)害的分布規(guī)律，并詳細(xì)分析了災(zāi)害等級(jí)和損失情況，旨在為青海地區(qū)雷電災(zāi)害防御提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

青海省位于我國西部地區(qū)，地理坐標(biāo)介于89°35′～

103°04′E、31°9′～39°19′N之間，總面積72.23萬km2，

北部和東部與甘肅省相接，西北部與新疆維吾爾自治區(qū)相鄰，南部和西南部與西藏自治區(qū)相連，東南部與四川省接壤。青海省地勢由西向東傾斜的趨勢，南部和北部較高，中部較低，平均海拔3 000 m 以上，絕大部分地區(qū)的海拔為3 000～5 000 m。青海省屬高原大陸性氣候，年平均氣溫為-5.1～9.0 ℃，全省年降水量由東南向西北逐漸減少，絕大部分地區(qū)年降水量在

400 mm以下，祁連山區(qū)年降水量為410～520 mm，平均年輻射總量可達(dá)5 860～7 400 MJ/m2，日照時(shí)數(shù)為

2 336～3 341 h，東部農(nóng)業(yè)區(qū)無霜期為3～5個(gè)月，其他地區(qū)僅1～2個(gè)月。

3 材料與方法

3.1 研究材料

雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)來源于青海省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，數(shù)據(jù)主要包括1981—2020年共計(jì)40年間的雷電災(zāi)害發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、災(zāi)害損失等信息。

3.2 研究方法

使用Excel對雷電災(zāi)害進(jìn)行整理；按年、月匯總雷電災(zāi)害情況，分析青海地區(qū)雷電災(zāi)害的時(shí)間分布，按地區(qū)匯總雷電災(zāi)害情況，分析青海地區(qū)雷電災(zāi)害的空間分布；按災(zāi)害等級(jí)、傷亡人數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失匯總雷電災(zāi)害情況，分析青海地區(qū)雷電災(zāi)害特征。

4 結(jié)果與分析

4.1 青海地區(qū)雷電災(zāi)害的時(shí)間分布

1981—2020年青海地區(qū)雷電災(zāi)害的年分布情況（表1）所示，1981—1990年的雷電災(zāi)害次數(shù)較少，僅在1983年、1985年、1986年、1988年各發(fā)生1次；1991—2000年的雷電災(zāi)害次數(shù)較前10年有所增加，共發(fā)生雷電災(zāi)害33起，多發(fā)生在1997—2000年；2001—2010年是40年間雷電災(zāi)害次數(shù)最多的時(shí)間段，2003年達(dá)到峰值，為36次；2011年以后，青海地區(qū)雷電災(zāi)害次數(shù)有所減少，2012年后減至10次以下。

青海地區(qū)雷電災(zāi)害的月分布情況（表2）呈現(xiàn)出先升高、達(dá)到峰值，然后降低的單峰型變化趨勢。1—4月的雷電災(zāi)害次數(shù)保持在較低水平，占比僅為3.15%；5月，雷電災(zāi)害次數(shù)開始急劇增加，高達(dá)48次，占比16.84%；隨后持續(xù)增加，至7月達(dá)到峰值，雷電災(zāi)害次數(shù)為78次，占比27.37%；此后逐漸減少，進(jìn)入11月后不再有雷電災(zāi)害發(fā)生。

4.2 青海地區(qū)雷電災(zāi)害的空間分布

青海地區(qū)雷電災(zāi)害的空間分布（表3）顯示，西寧市的雷電災(zāi)害次數(shù)最多，為73次，占比25.80%；其次為玉樹藏族自治州和海東市，雷電災(zāi)害次數(shù)分別為45次和44次，占比分別為15.90%和15.55%；海北藏族自治州、黃南藏族自治州、果洛藏族自治州、海南藏族自治州的雷電災(zāi)害次數(shù)相近，為23～29次；海西蒙古族藏族自治州的雷電災(zāi)害次數(shù)最低，僅為18次，占比6.35%。

4.3 青海地區(qū)雷電災(zāi)害的特征分析

青海地區(qū)雷電災(zāi)害的災(zāi)害等級(jí)（表4）以一般雷電災(zāi)害較多，為181次，占比為63.96%；其次為較大雷電災(zāi)害，為81次，占比為28.62%；嚴(yán)重雷電災(zāi)害次數(shù)最少，為21次，占比為7.42%。

從青海地區(qū)雷電災(zāi)害人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失特征（表5）可以看出，青海地區(qū)雷電災(zāi)害年均人員傷亡情況表現(xiàn)為2001—2010年最多，2011—2020年次之，1991—2000年較少，1981—1990年最少的變化特征，年均經(jīng)濟(jì)損失也表現(xiàn)為該特征，這符合雷電災(zāi)害次數(shù)的年變化規(guī)律。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

通過系統(tǒng)分析青海地區(qū)1981—2020年雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，揭示了該地區(qū)雷電災(zāi)害的時(shí)空分布特征和災(zāi)害特點(diǎn)，得出以下結(jié)論。

（1）時(shí)間分布特征方面，青海地區(qū)雷電災(zāi)害呈現(xiàn)明顯的年際和季節(jié)變化。2001—2010年是40年間雷電災(zāi)害發(fā)生最頻繁的時(shí)期，而近年來災(zāi)害次數(shù)有所減少。季節(jié)分布上，雷電災(zāi)害主要集中在5—9月，7月為發(fā)生頻次的峰值月份，這與青海地區(qū)夏季強(qiáng)對流天氣頻發(fā)的氣候特征相吻合。

（2）空間分布特征方面，雷電災(zāi)害在青海省各行政區(qū)域分布不均。西寧市、玉樹藏族自治州和海東市是雷電災(zāi)害的高發(fā)區(qū)，3地合計(jì)占全省災(zāi)害總次數(shù)的57.25%；這種分布可能與地形、氣候條件、植被分布情況、人口密度等因素的差異有關(guān)。

（3）災(zāi)害等級(jí)特征方面，一般級(jí)別的雷電災(zāi)害占比最高（63.96%），其次是較大級(jí)別（28.62%），嚴(yán)重級(jí)別的占比最低（7.42%），這一結(jié)構(gòu)反映了青海地區(qū)雷電災(zāi)害的整體強(qiáng)度分布，為防災(zāi)減災(zāi)工作的重點(diǎn)方向提供了參考。

（4）災(zāi)害損失特征方面，2001—2010年是雷電災(zāi)害造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失最嚴(yán)重的時(shí)期，這與該時(shí)期災(zāi)害發(fā)生頻次高度相關(guān)；近年來，雖然災(zāi)害次數(shù)有所減少，但年均傷亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失仍保持在較高水平，表明雷電災(zāi)害的破壞力不容忽視。

5.2 建議

基于上述結(jié)論，提出以下建議：一是加強(qiáng)雷電災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，針對雷電災(zāi)害的季節(jié)性特征，在5—9月高發(fā)期加大監(jiān)測力度，提高預(yù)警的精準(zhǔn)度和時(shí)效性；二是制定差異化的防災(zāi)減災(zāi)策略，考慮到雷電災(zāi)害的空間分布不均，應(yīng)針對西寧市、玉樹藏族自治州和海東市等高發(fā)區(qū)制定更為嚴(yán)格和具體的防護(hù)措施；三是增強(qiáng)公眾防災(zāi)意識(shí)和應(yīng)對能力，雖然一般級(jí)別的雷電災(zāi)害占比最高，但其潛在危害不容忽視，應(yīng)加強(qiáng)公眾教育，增強(qiáng)全民防災(zāi)意識(shí)和提高自救互救能力；四是加強(qiáng)跨部門協(xié)作，建立氣象、應(yīng)急管理、農(nóng)業(yè)等部門聯(lián)動(dòng)機(jī)制，提高雷電災(zāi)害的綜合防御能力；五是深化雷電災(zāi)害機(jī)理研究，與相關(guān)高校、科研院所等科研單位合作，結(jié)合青海地區(qū)特殊的地理環(huán)境和氣候條件，深入研究雷電災(zāi)害的發(fā)生機(jī)制，為更精準(zhǔn)地預(yù)測和防御提供科學(xué)支撐。

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收稿日期：2024-09-10

作者簡介：楊俊鵬（1982—），男，河南南樂人，工程師，研究方向?yàn)闅庀蠓?wù)與應(yīng)用氣象。