日照危化品集中区闪电气候特征分析

2016-09-10宋佰春李斌许传凯庄玲日照市水务集团有限公司日照市气象局

中国科技信息 2016年16期

宋佰春李斌许传凯庄玲日照市水务集团有限公司日照市气象局

日照危化品集中区闪电气候特征分析

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日照市水务集团有限公司日照市气象局

宋佰春：男，1977年生，山东日照人，高级工程师，本科。山东省日照市气象局工作，主要从事雷电防御技术服务工作。

利用2006-2015年山东省闪电定位系统资料，从闪电的地闪密度、季节变化、月变化、日变化、雷电流幅值特征、主要闪电方向等方面研究了日照危化品集中区的闪电气候特征规律。结果表明：日照危化品集中区中莒县的地闪密度最大，岚山区最小，呈现内陆明显高于沿海的特征，和地闪次数的变化规律特征一样。日照危化品集中区地闪活动有明显的月变化和日变化特征，各地均从2月份开始进入闪电活动季节并逐渐发展旺盛，8月份达到最大，7、8两月发生的地闪次数之和占全年的85.2%。一天中有两个时段容易发生地闪，分别为凌晨2-6时和下午14-18时，上午7-10时和晚上20-1时发生的次数较少。沿海地区的雷电流强度明显大于内陆地区，东港区和山海天旅游度假区的强度最大。闪电主导方向主要为西北和西南方向。

闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象（一般发生在积雨云中），它是自然界最为壮观的大气现象之一，其强大的电流、炙热的高温、猛烈的冲击波以及强烈的电磁辐射等物理效应能够在瞬间产生巨大的破坏作用，常常导致人员伤亡，摧毁建筑物，引起森林火灾，导致炼油厂、加油站、化工厂等场所燃烧甚至爆炸，威胁人们的生命和财产安全。雷电灾害已成为联合国公布的10种最严重的自然灾害之一，雷电灾害被列为“电子时代的一大公害”。日照港是我国第八大港口，得天独厚的地理位置和优良大港优势，引来了全国诸多危化品巨头入驻，这些企业为地方创造经济财富的同时，也带来了严峻的防雷安全生产形势。

近年来有关闪电气候变化规律研究较多，分析方法和侧重点各有不同，王娟等人对国家、北京、湖北等地的闪电活动进行统计分析，山东也有唐巧玲、冯桂力等人对山东省的闪电定位资料进行了分析。本文利用2006-2015年山东省闪电定位系统获取的资料，对日照各危化品集中区闪电地闪密度、季节变化规律、各月雷电活动规律、日变化规律、雷电流幅值、闪电方向等资料进行了分析，研究结果对各级气象、安监、港航、交通等主管部门做好防雷减灾安全管理和标准化工作有一定的参考作用，也为日照危化企业防御雷电灾害提供科学决策依据。

资料与方法

资料来源

雷电资料取自山东省闪电定位系统，以日照各危化品集中区现场测量的地理位置参数为参考点，选取其所在区域中心位置5公里范围内2006.07～2015.06这9年的地闪活动数据进行分析。

山东省闪电定位系统简介

山东省闪电定位系统是由中国华云技术开发公司研制生产并布点建设的LD-II型闪电定位系统，主要由13个闪电定位仪（分别布设在山东章丘、龙口、荣成、即墨、日照、东明、东平、沾化、夏津、鱼台、蒙阴、郯城和昌邑），一个中心数据处理系统和图形显示终端构成，采用磁定向时差综合法进行闪电定位，各个定位仪将接收到的闪电信息和GPS时间信息，通过业务通信网络传送到中心站计算机，通过中心数据系统的计算处理，得到闪击的时间、位置、极性、强度等参数。该系统时钟同步精度可达到0.1μs ，山东省内大部分地区闪电探测效率理论值为95%），定位精度可达到300m。

日照危化品集中区分区方法

按照日照市行政区划划分和地方政府危化品进园区的要求，将日照危化品分为7个集中区域，表1为各集中区中心位置的经纬度。

图1 日照危化企业集中区地闪密度

图2 日照危化品集中区地闪次数

图3 日照危化品集中区各月地闪次数

表1 日照危化品集中区经纬度

分析与结果

地闪密度分布特征

地闪密度是指一年内单位面积地面发生各类闪电的次数，单位为：次/（km2a），是评估雷电活动强弱、计算雷击风险、进行防雷设计的重要参数。图1可以看出：地闪密度最大的区域为莒县，东港区次之，随后为五莲县、日照经济开发区、山海天旅游度假区、国际海洋城，最小为岚山区，最大值与最小值差达两倍以上。结果表明日照市自西向东由内陆到沿海雷电活动逐渐减弱。

闪电活动季节变化规律

图4 日照市雷电活动日变化

图5 日照危化品集中区平均电流强度

图6 日照危化品集中区正地闪平均强度

对以日照市各区域危化品集中区所在区域为中心方圆5公里范围内9年的闪电数据进行统计和分析得到图2。图2可以看出：9年来莒县的地闪次数最多，达2965次，国际海洋城次之，随后为东港区、五莲县、日照经济开发区、岚山区，最少的为山海天旅游度假区，仅有1409次，不到最多的莒县的一半，结果表明日照市内陆比沿海地区的地闪次数多，自西向东逐渐减弱，和地闪密度分布特征规律一样。

闪电活动月变化规律

根据山东省闪电定位系统统计显示，9年来全市危化品集中区共发生地闪13294次，图3为日照市各月地闪次数图。结果表明：日照危化品集中区地闪活动有明显的月变化特征，1月和12月从没有地闪现象发生，11月也仅有3次发生，分别发生在岚山区、国际海洋城、山海天旅游度假区，各地均从2月份进入雷电活动季节并逐渐发展旺盛，8月达到最大值，7、8月份发生的地闪次数之和占全年的85.2%，其中8月份的地闪数占全年的63.2%。各月呈明显的抛物线形式发展，从1月开始逐渐增大，8月到最大，后逐渐减小。6～8月主汛期为集中的闪电发生月份，占到全年的92.7%。

图7 日照危化品集中区负地闪平均强度

图8 日照市闪电玫瑰图

闪电活动日变化规律

图4为日照危化品集中区雷电活动日变化图。结果表明：日照危化品集中区一日每时都有闪电活动发生，有明显的日变化，各时频率不均，凌晨4时发生的比例最高，达16.3%，一天中有两个发生高峰期，分别为凌晨2～6时和下午14～18时，主要因为下午对流云系发展旺盛以及夜里云顶辐射冷却使云层内的温度层结变得不稳定，容易引起闪电，上午7～10时和晚上20～1时发生闪电的概率较低。

雷电流幅值分布特征

图5～7为日照危化品各集中区雷电流幅值分布图。可以看出：日照危化品集中区所在区域平均电流强度为14.52kA，各个地方差距不是非常大，东港区平均值最大，山海天旅游度假区次之，莒县和五莲县的平均值最低。正地闪全市平均强度为24.91kA，东港区和开发区平均值最大，岚山区和海洋城平均值最小。负地闪全市平均强度为14.40kA，明显低于正地闪强度，东港区和山海天旅游度假区平均值最大，莒县和五莲县平均值最小。由此可知沿海地形的雷电流强度明显大于内陆地区。

日照危化品集中区主要闪电方向

根据山东省闪电系统资料得到日照市闪电玫瑰图，见图8。可以看出：日照市闪电主导方向为西北（NW）方向，次主导方向为西南（SW）方向，危化企业雷电防护设计、施工应在上述重点方位采取综合措施，其防护效果会更好。