池州市雷电时空分布特征及雷电防御对策研究

刘玉林 张明明 侍瑞 王强生

摘要 选取1983—2012年池州市下辖贵池、东至、石台、青阳4个观测站雷暴日资料，统计分析了池州市雷暴时空分布特征。结果表明，池州市雷暴日数自西北向东南逐渐增多，雷暴主要发生在夏季（6—8月），贵池、东至、青阳年平均雷暴日数呈逐年下降趋势。利用安徽省2010—2016年闪电定位资料数据分析可知，池州市地闪密度大值区主要发生在地形较为复杂的山区，地闪强度大值区主要发生在高海拔山区或水陆交界处。

关键词 雷电；雷暴日；闪电定位；地闪密度；地闪强度；防御对策

中图分类号：S761.5 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）02-042-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.02.017

雷电是发生在大气中的一种放电现象，产生于积雨云中。由雷云（带电的云层）对地面建筑物及大地产生的自然閃电称为地闪。当雷电直接击中建筑物或设备时会产生明显的电效应、热效应及机械力效应。而当雷电通过线路侵入时，其强大的电磁脉冲会在线路上产生静电感应和电磁感应，对通讯线路及计算机设备造成毁灭性破坏。因此，客观地研究雷电活动规律并提出合理的雷电防御对策十分必要。近年来，随着闪电定位监测网络的逐步建立，雷电活动规律的研究进入新的阶段，由于其相对于传统的雷暴日观测资料来说，在时间及空间上都具有高分辨率，因此受到了不少学者的青睐。

1 池州市雷暴日数的时空分布特征

一个观测站一天中只要听到雷声便记为1个雷暴日，而不论当天雷击强度和频次。因此雷暴日观测资料受观测站密度等因素的影响很大，相对于闪电定位资料来说缺乏一定的精度和准确性，但由于雷暴日观测资料具有较长的时间序列，对于研究雷电活动规律具有重要的参考价值。为此，文中选用池州市贵池、东至、石台、青阳4个观测站1984—2013年雷暴日资料，对全市雷暴日数月际、年际变化和雷暴日空间分布规律进行了分析。

1.1 雷暴日数空间和年际变化

从表1可以看出，1984—2013年池州市贵池和东至年平均雷暴日数相对较少，分别为37.3、39.1 d，属于多雷区；而石台和青阳年平均雷暴日数相对较多，均为44.3 d，属于高雷区。总体来看，池州市雷暴日数自西北向东南逐渐增多，其原因是由于池州市为丘陵地带，东南部为皖南山区，地势相对较高，年雷暴日数多，而西北部依靠长江，地势相对较低，因此年雷击次数偏少。

通过分析池州市各站雷暴日数距平值可以看出，除石台外，贵池 、东至、青阳年平均雷暴日数距平值基本呈减小趋势，这表明池州市年平均雷暴日数正在逐年下降。这与一些研究成果相似，其原因可能是与气候变化、防雷设施的增加等因素有关。

1.2 雷暴日数月变化

从图1可见，贵池、东至、石台、青阳常年均有雷暴发生，但基本上都主要集中在夏季（6—8月），约占全年的54.27%，其中石台站7月份的雷暴日数达11.3 d。9月份之后到次年2月池州市很少出现雷暴，其中秋季（9—11月）、冬季 （12月至翌年2月）雷暴日总数还不足全年的1%。可见，池州市的雷暴天气主要集中在夏季，这与夏季发生强对流天气密切相关。

2 闪电定位资料来源及分析

闪电定位仪可以准确地监测地闪发生的时间、地理位置、地闪强度、幅值、极性、陡度、误差等参数。安徽省ADTD型闪电定位系统共布设7个探测基站，分别位于安庆、蚌埠、阜阳、合肥、黄山、六安和宣城，目前已广泛应用于安徽省雷电监测分析和防护业务中。选用来自安徽省气象局提供的2010—2016年共7年的闪电定位资料进行数据处理分析。

2.1 地闪次农月变化特征

从图2可以看出，池州市地闪次数有明显的季节变化特征，呈单峰型分布。总体来说就是6—8月地闪次数较多，而1、10、11、12月地闪次数较少，这与雷暴日数月变化特征基本吻合。分析可知，6—8月池州市处于夏季，地面温度相对较高，空气湿度也较大，暖湿气流上升使得对流发展旺盛，有利于电荷的形成和积累，较容易形成地闪。进入10月份以后天气开始转凉，空气也相对干燥，干冷空气不易被抬升产生电荷积聚，则地闪较少。分析7年的数据可知，3—4月会有一个小峰值，这可能是由于初春乍暖还寒，气温逐渐上升，热力作用开始加强，若遇到北方冷空气南下时冷暖空气交汇，则容易产生雷暴。

2.2 地闪次数年变化特征

从图3可知，近年来池州市地闪次数总体呈减少趋势，这与雷暴日数的年变化特征相吻合。

2.3 地闪密度空间分布

利用安徽省2010—2016年闪电定位资料，通过surfer软件中的接口函数，将池州市划分为10 km×10 km的网格，运用克里金（Kriging）插值法进行剥离，对经度、纬度、地闪次数3个字段的若干条记录来进行插值，并对不同等级的网格赋予不同颜色，即可获得池州市地闪密度空间分布（图4）。

从图中可以看出，池州市地闪密度大都在4～8次/km2·年，最大地闪密度值达15次/km2·年。地闪密度大值区主要出现在东至西北部及石台东部，另外在贵池东北部及青阳西北部也出现了10次/km2·年的地闪密度值。通过分析表明：这些区域为山区，地形较为复杂，因此遭受雷击的次数也相对比较频繁。

2.4 地闪强度空间分布

通过提取池州市地闪密度空间分布图中每个网格内的地闪强度平均值，运用surfer软件对这些值进行插值得到池州市地闪强度空间分布（图5）。从图中可以看出池州市地闪强度基本在30～100 kA之间，最大值约为240 kA。地闪强度大值区主要出现在东至西部、贵池中南部、青阳西北部及石台东部，通过分析表明这些区域为高海拔山区或水陆交界处，由于地形较高的地区和土壤电阻率低、土壤含水量高的湖边、江边较易触发雷暴天气，这些地区形成了局地温差垂直环流，感应电荷和电场强度明显高于周围地区，为放电提供了良好的条件。

3 雷电防御对策

3.1 加强社会宣传力度，提高雷灾防护意识

虽然无法阻止雷电灾害的发生，但可以通过安装防雷装置和其他防护措施来进行防御。因此雷电安全知识的宣传，对提高全市人民防雷减灾意识和自我保护意识有非常重要的作用。尤其对于广大农村地区来说，雷电知识匮乏、防雷意识淡薄等现象普遍存在，需要重点加强宣传，让农民了解更多的雷电知识，掌握有效的救护方法和防范措施。

3.2 加快雷电研究步伐，提高雷电监测预警预报能力

目前安徽省已建立了一套完整的ADTD型闪电定位系统，对于雷电的监测起到重要作用，但是在雷電预警预报方面还有待进一步提高，主要体现在：①运用卫星、雷达、探空、闪电定位和电场观测等资料建立池州市雷电监测资料共享平台，为提高雷电预警预报能力做好技术支撑；②积极开展池州市雷电天气、雷击落区和危害等级的研究，有针对性的做好重点区域的雷电防护工作；③进一步加强雷电预报预警短临业务，为全市提供0～2 h雷电预警信息，开展雷电路径和雷暴潜势预报，通过雷电资料共享平台向全市发布，并利用电视、电话、广播、互联网、手机短信等平台及时发布雷电预警信息，为全市广大人民群众合理安排生产和出行提供优质的雷电避险服务。

3.3 加强重点区域雷电防护措施建设，避免和减轻雷击灾害发生

池州市是长江南岸重要的滨江港口城市，也是安徽省“两山一湖”（黄山、九华山、太平湖）旅游区的重要组成部分，是中国佛教四大名山之一的九华山所在地，具有得天独厚的地理位置和丰富的旅游气候资源，旅游景点众多。因此除了做好易燃易爆重点区域的雷电防护措施外，还应加强旅游景点的防雷措施，通过在旅游景点建设雷电防护措施和建立相应的雷电应急预案，进一步避免和减轻游客雷击事故的发生。

4 结论

（1）池州市贵池和东至年平均雷暴日数相对较少，属于多雷区；而石台和青阳年平均雷暴日数相对较多，属于高雷区；池州市雷暴日数自西北向东南逐渐增多；除石台外，贵池 、东至、青阳年平均雷暴日数呈逐年下降趋势。

（2）池州市贵池、东至、石台、青阳常年均有雷暴发生，但基本上都主要集中在夏季（6—8月），与夏季发生强对流天气的频繁发生密切相关。

（3）池州市地闪次数有明显的季节变化特征，呈单峰型分布。总体来说，6—8月地闪次数较多，而1，10，11，12月地闪次数较少，与雷暴日数月变化特征基本吻合。

（4）池州市地闪密度大值区主要出现在东至西北部及石台东部，这些区域多为山区，地形较为复杂，因此遭受雷击的次数也相对较多。地闪强度大值区主要出现在东至西部、贵池中南部、青阳西北部及石台东部，通过分析表明这些区域为高海拔山区或水陆交界处。

（5）针对池州市雷电时空分布特征，提出如下雷电防御对策：加大社会宣传力度，提高全市人民雷灾防护意识；加快雷电研究步伐，提高雷电监测预警预报能力；加强重点区域雷电防护措施建设，如易燃易爆场所、旅游景区等，进一步避免和减轻雷击灾害发生。

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责任编辑：刘赟