铜陵市雷暴日探测方法分析

马林 张兵 胡方慧

摘 要：该文通过对铜陵市2002—2012年人工雷暴观测数据和LD-LL型闪电定位仪监测的地闪数据进行数理统计，探讨了利用人工观测资料和闪电定位仪监测的地闪数据共同确定雷暴日及雷击大地年平均密度的方法，为铜陵市雷电防御和雷电研究提供参考。

关键词：雷暴日；闪电定位仪；雷击大地年平均密度

中图分类号 P446 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）13-0150-02

雷暴日是反映当地雷电活动规律的重要参数，是雷电科学和雷电防御的主要参数指标之一[1]。而对雷暴的气象观测一直是以人工观测为主，很大程度上受到了观测站点的位置、观测员的个人水平等因素的制约。2002年以来，安徽省气象局在铜陵布设了LD-LL型闪电定位仪，用以监测本地的云、地闪电相关数据，这在一定程度上解决了人工雷暴观测的覆盖范围小、时间不连续、数据参数单一等缺陷。为了更清楚地了解两种观测数据的差异，更准确地分析铜陵本地雷电活动规律，本文利用铜陵2002—2012年人工雷暴观测数据和闪电定位仪监测的地闪数据进行对比分析，并在确定雷暴日和雷击大地年平均密度方面进行了探讨。

1 资料来源及处理方法

1.1 人工观测资料 雷暴的人工观测[2]，是以测站为中心，第一次闻雷为开始，最后一次闻雷为终止，每日只要听到一次（或一次以上）的雷声就记录为一个雷暴日，它不分云闪还是地闪，数据参数单一。铜陵市国家基本气象站成立于1960年，起初为国家一般气象站，观测时段为每日08：00—20：00，从2007年1月开始升级为国家基本气象站，观测时段为每日20：00至次日20：00，拥有50多年气象历年资料。本文取自铜陵市国家基本气象站2002—2012年经质量控制的人工观测资料，按统计学方法进行整理分析。

1.2 闪电定位仪监测的地闪数据 闪电定位仪可以对云、地闪电全天候进行监测，覆盖范围广，数据参数多样化，包括闪电发生的时间、落雷地点、电流强度、雷电流上升陡度、极性等，但它投入运行的时间短，资料积累少。本文取自铜陵市国家基本气象站2002—2012年LD-LL型闪电定位仪监测的地闪数据进行整理分析。

2 资料对比分析

统计表明，闪电定位仪监测到的地闪年平均雷电日数为40.9d，最多年份2006年，为55d，最少年份2008年，为32d，月平均地闪雷电日数为37.2d，最多月份8月，为110d，最少月份12月，为0d；而人工观测的年平均雷暴日数为32.8d，最多年份2006年，为48d，最少年份2004年，为27d，月平均雷暴日数为30.1d，最多月份7月，为94d，最少月份12月，为0d。

通过图1与图2可以看出，两种探测方式记录的雷暴（电）日数整体分布趋势相似，但闪电定位仪监测的地闪雷电日数明显大于人工观测的雷暴日数。这主要是由于2007年之前的铜陵市气象观测站为国家一般气象站，观测时段不完整，且研究表明，观测员一般只能听到测站周围18～20km左右的雷声[3]。另外，由于两种探测方式的日界不同，造成了对同一次雷暴过程的记录不同，而闪电定位仪受其探测方法和自身设备的影响，也存在一定的误测率和缺测率[4]。

3 雷暴日与雷击大地年平均密度

3.1 雷击大地年平均密度 雷击大地年平均密度是指每年单位面积上的地闪次数，是最理想的雷电活动参量，可以精确地反映某地雷电活动的频度和强度，国际上的雷电防御设计均以此参数为基础[5]。利用铜陵地区云、地闪电总次数除以铜陵地区总面积即可以得到铜陵雷击大地年平均密度，公式如下：

而由规范[6]中给出的公式Td=k1×Ng推导可得

代入铜陵本地数据参数，可计算得到k1=1.8。

3.2 人工观测雷暴日与闪电定位仪监测雷电日的关系 假设人工观测雷暴日与闪电定位仪监测雷电日的换算系数为k2，则有公式（3）：

带入铜陵本地数据参数，可计算得到k2=0.8。

3.3 雷暴（电）日参数的选取与检验 为了提高雷暴（电）日参数的准确性与代表性，将公式（2）、（3）的结果取其平均值作为铜陵本地的雷暴（电）日，即得到公式（4）：

将铜陵2002—2012年的雷电日按公式（4）计算获得的数据结合人工观测雷暴日、闪电定位仪监测地闪雷电日数据绘制成如图3。图3表明，采用公式（4）获得的雷暴（电）日与闪电定位仪监测的地闪雷电日拟合效果很好，相关系数达到0.97。因此，根据此公式获取的Td能够更为客观地反映铜陵地区的雷电活动规律。

4 结语

本文通过铜陵人工观测雷暴日数与LD-LL型闪电定位仪监测的地闪雷电日数的对比发现，闪电定位仪监测的地闪雷电日数明显多于人工观测的雷暴日数。但由于两种探测方式都有各自的局限性，今后可利用两种资料来共同确定铜陵本地的雷暴（电）日数，既保证了两种探测资料的联系，又吸取了两种探测手段的各自优势，从而可以更加准确地表征铜陵雷暴（电）日数这一参数。

参考文献

[1]李家启，汪志辉，任艳，等.闪电定位系统与人工观测雷电日参数对比分析[J].气象科技，2012，40（1）：132-136.

[2]中国气象局.地面气象观测规范[S].北京：气象出版社，2003：25-26.

[3]王学良，张科杰，黄小彦，等.湖北省雷暴日数与云地闪电密度关系研究[J].气象，2012（6）：728-732.

[4]黄理，程爱珍，银燕.浅谈降低地面气象探测数据缺测率的方法[J].气象研究与应用，2009，30（z1）：82-83.

[5]冯鹤，扈勇.架空线路年平均雷电闪击频数计算方法探析[J].气象科技，2015，43（5）：973-977.

[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50057-2012.建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011：59.