1995—2009年广东省雷电灾害时空特征分析

刘艳辉，王 芳，朱文超，刘耀龙

(1.广东省江门市新会区气象局，广东 新会 529100;2.广东省开平市气象局，广东 开平 529300;3.太原理工大学 科技处，山西 太原 030024)

0 引言

雷电是发生在自然大气中的瞬间放电现象，并同时伴有声、光的出现［1］。雷击(地闪)的峰值电流可达到几万到十几万安培，对地面人员及物体会造成很大威胁，当造成人员伤亡及重大财产损失时成为雷电灾害。目前，国内外对雷电灾害的研究颇多，逐渐形成以雷电灾害致灾因子时空分布为基础［2-3］，以承灾体的易损性和脆弱性研究为主［4-5］，灾害风险评估、区划与预警为目标［3，6-7］的研究思路。

华南地区，特别是广东省是我国年均闪电密度最高区域［8］，也是年均雷电灾害次数最多区域［3］。目前，广西壮族自治区［9］、云南省［10］、贵州省［11］、湖南省［12］、江西省［13］等区域雷电灾害时空分布特征研究较多，针对广东省级区域的雷电灾害时空特征分析尚未开展。本文对广东省1995—2009年近十多年来雷电灾害事件进行统计分析，拟初步揭示雷电灾害的时空分布规律和成因机制过程，为加强区域防雷减灾规划、提高民众防雷意识和制定雷电防护技术路线提供参考。

1 时间分布特征

1995—2009年广东省雷电灾害统计数据来源于《广东省雷电灾害资料汇编(1995—2009)》(广东省防雷减灾管理办公室编印)，原始数据包括统计年份、年雷电灾害数、月均雷电灾害数、火灾爆炸数、人身事故数、建(构)筑物受损数、办公电子电器设备受损数、家用电子电器设备受损数、直接经济损失和间接经济损失等字段。通过Excel散点平滑功能，绘制1995—2009年广东省21个地级市雷电灾害频数曲线图(图1)和月均雷电灾害频数曲线图(图2)。

1.1 雷电灾害年际分布

近十几年来，广东省21个地级市雷电灾害次数呈现出明显的波动变化趋势(图1)。广州市年平均雷电灾害数超过199宗，远远超过其他地市;年均雷电灾害数为60～100宗和30～60宗的分别有8个地区，仅有潮州市、汕头市、揭阳市和汕尾市4个区域年均雷电灾害数低于25宗。从变化趋势上看，2005年以前21个地级市雷电灾害数表现出平稳而略有增长的趋势;2005年6个地市(韶关市、梅州市、佛山市、湛江市、清远市和云浮市)雷电灾害数显著增加，2006年之后各区域出现幅度较大波动。其中，2008年是雷电灾害弱势年，仅清远市年雷电灾害超过130宗，其他区域均少于100宗。

1.2 雷电灾害年内分布

广东省雷电灾害主要发生在每年的3—9月份，以6月、7月和8月为高峰期，呈现出不规则的正态分布态势(图2)。3月份各地区平均雷电灾害数不超过7宗，4月份有3个地区(韶关市、佛山市和清远市)超过15宗;5月份有2个地区(广州市和深圳市)超过20宗，7个地区超过15宗;6月份有6个地区超过20宗;7月份有2个地区(湛江市和广州市)超过30宗，9个地区超过20宗，占总地区数的42.86%;8月份有3个地区(广州市、湛江市和佛山市)超过20宗;9月份全部地区均不超过4宗。

图1 1995—2009年广东省不同地区雷电灾害频数曲线Fig.1 The Frequency Curves of Lightning in Different Cities in Guangdong from 1995 to 2009

图2 1995—2009年广东省不同地区月均雷电灾害频数曲线Fig.2 The Average Monthly Frequency Curves of Lightning in Different Cities in Guangdong from 1995 to 2009

2 空间分布特征

将广东省1995—2009年雷电灾害统计数据中的属性字段“年均雷电灾害次数”、“7月份平均雷电灾害次数”、“2005年雷电灾害次数”、“2008年雷电灾害次数”、“办公电子电器设备受损”、“家用电子电器设备受损”“直接经济损失”和“间接经济损失”空间匹配到21个地市区域。运用ArcGIS绘图工具，分别编绘1995—2009年广东省年均雷电灾害数空间分布图(图3)、7月平均雷电灾害数分布图(图4)、典型年份雷电灾害数空间分布图(图5)、办公和家用电子电器设备受损数量空间分布图(图6)、年均直接损失分布图(图7)和间接损失分布图(图8)。

2.1 雷电灾害数量空间分布

以1995—2009年地均雷电灾害次数(次/(102km2·a))作为雷电灾害危险性的衡量指标，广东省年均雷电灾害数呈现出“中部高，两端低”的准带状递减态势(图3)，即中部7市(阳江市、江门市、云浮市、佛山市、惠州市、揭阳市、)为雷电灾害高发区，地均雷电灾害次数超过2次/(102km2·a);中部的潮州市、肇庆市、广州市、汕尾市和茂名市4市为雷电灾害中发区，地均雷电灾害次数介于0.5～1.0次/(102km2·a)之间;北部4市(韶关市、清远市、河源市、梅州市)和南部2市(湛江市和汕头市)为雷电灾害低发区。

图3 1995—2009年地均雷电灾害次数分布Fig.3 The Spatial Distribution of Annual Average Number of Lightning Per Hundred Square from 1995 to 2009

图4 7月平均雷电灾害次数分布图Fig.4 The Spatial Distribution of lightning’s Average Number in July

图5 2005年(a)和2008年(b)雷电灾害次数分布图Fig.5 The Spatial Distribution of Lightnig’s Annual Number in 2005(a)and 2008(b)

7月份平均雷电灾害数空间分布呈现出不规则的“高—低—高—低”变化态势(图4)。西部的湛江市、茂名市和阳江市，中部的清远市、广州市和惠州市属于雷电灾害盛夏高发区，中部的云浮市、肇庆市、佛山市、江门市、中山市、珠海市、东莞市和深圳市，北部的韶关市、东部的河源市、汕尾市、梅州市、揭阳市、汕头市和潮州市是雷电灾害相对低发区。从空间趋势上看，广东省年均和7月均雷电灾害数均呈现出“由西向东递减，由北向南先减后增”的规律(图3、4)。

图6 1995—2009年办公(a)和家用(b)电子电器设备平均受损数空间分布图Fig.6 The Spatial Distribution of Average Damaged Electrical EquipmentNumber in Office(a)and Home(b)from 1995 to 2009

图7 1995—2009年雷电灾害年均直接损失Fig.7 The Spatial Distribution of Annual Average Direct Loss caused by Lightning from 1995 to 2009

图8 1995—2009年雷电灾害年均间接损失Fig.8 The Spatial Distribution of Annual Average Indirect Loss cauded by Lightning from 1995 to 2009

选择2005年和2008年两个典型年份，研究高频年和低频年广东省雷电灾害空间分布状况(图5)。在雷电灾害高频年，广东省中部和西部的大部分区域均是雷电灾害高危险区，东南部区域属于雷电灾害低危险区(图5－a)。而雷电灾害低频年，雷电灾害主要集中在中部的韶关市、清远市、广州市、佛山市、江门市、惠州市、河源市和西南的湛江市(图5－b)。

2.2 雷电灾害损失空间分布

雷电灾害能够造成火灾爆炸、人身事故、建(构)筑物受损、电子电器设备受损等事故，鉴于前三类事故年均数量不超过10宗，不具有空间统计意义。本文选择办公电子电器设备和家用电子电器设备两类承灾体，以其在雷电灾害事故中受损数量为指标，拟反映雷电灾害承灾受体易损性和脆弱性的空间分布特征。

办公电子电器设备易损区域分布在中南部的江门市、佛山市、广州市、东莞市、惠州市和深圳市等地区，空间趋势表现出轻微的“中部高、周围低”态势(图6－a)。这些区域年均绝对损失数超过100件，其中，广州市达721件，江门市为501件，深圳市为401件。此外，湛江市和梅州市也是较高易损区域。

相比较而言，家用电子电器设备的年均绝对受损数量较低，21个区域平均不超过100件。在空间分布上表现出与办公电子电器设备相反的趋势，及承灾体易损性出现“中间低，四周高”的状况(图6－b)。高脆弱区域分布在西南部的云浮市、阳江市、茂名市、湛江市和西北部的韶关市、河源市、梅州市以及中部的广州市。这也反映出电子电器设备制造业密集区和经济较发达的区域办公活动要远远超过家用电子电器设备使用率。

相对而言，雷电灾害造成的直接经济损失和间接经济损失是区域经济、社会属性的自然易损性反映。广东省雷电灾害直接经济损失和间接经济损失表现出相同的空间分布态势，“中部高，两翼低”(图7、8)。具体来说，经济较为发达的广州市、东莞市、佛山市、深圳市是雷电灾害高损失区，茂名市、云浮市、河源市、汕尾市、揭阳市、汕头市、潮州市是雷电灾害低损失区。就绝对损失而言，年均直接损失最高达936.12万元(广州市)，年均损失超过500万元的有3个地市;极端年均间接损失达到5814.35万元(广州市)，年均间接损失超过1000万元的有5个地市，分别是广州市、深圳市、佛山市、东莞市和韶关市。

3 结论与讨论

雷电灾害数量的时空分布反映了致灾因子的潜在危险性，雷电事故损失的空间分布反映出承灾体的易损性和脆弱性特征。近十几年来，广东省21个地市雷电灾害数呈现出轻微的波动上升趋势，2005年是雷电灾害高频年，2008年是雷电灾害低频年。在空间分布上，中部由西向东的阳江市、江门市、云浮市、佛山市、惠州市、揭阳市是雷电灾害高发区;较发达的地市是电子电器设备易损区，也是经济损失中心区。针对不同类型承灾体，防御雷电灾害的优先应对程度不同。

对雷电发生数量和灾害损失值的时空特征分析是开展基于情景分析的雷电灾害风险评估与区划的第一步。基于广东省近十几年雷电灾害的时空分布规律，选择典型重现期、未来特定时段，对高灾数、高灾情区域进行承灾体类型分析与易损性曲线构建，结合区域经济社会发展状况，定量估算雷电灾害潜在极大损失，可为区域防雷减灾规划的制定与实施提供科学参考。

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