兴安盟神骏山生态景区雷电活动特征分析

曹晓蒙

摘 要：利用内蒙古自治区气象局ADTD雷电探测仪所取得的闪电监测资料，统计分析了2013—2018年神骏山生态景区附近5 km范围内的闪电活动特征。结果表明：负闪频数高于正闪，正地闪电流强度主要集中在30～70 kA，负地闪电流强度主要集中在20～50 kA;雷电活动主要集中在5—9月，其中7—8月雷电活动最强，11—12月及1—4月几乎无闪电活动，闪电活动变化在一天中总体上呈正态分布形态，15：00—18：00为闪电活动的峰值时段，6：00—11：00为峰谷时段;神骏山雷电的主导方向为西、东南，次主导方向为南、西南。

关键词：雷电活动;特征分析;神骏山生态景区

中图分类号：P446 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）34-0-04

Analysis on Lightning Activity Characteristics in Xing’an League Shenjun Mountain Ecological Scenic Area

CAO Xiaomeng

（Xing’an League Meteorological Bureau， Xing’an League Inner Mongolia 137400）

Abstract： The lightning monitoring data obtained by the ADTD lightning detector in Inner Mongolia Autonomous Region were used to statistically analyze the characteristics of lightning activity within 5 km of the vicinity of Shenjun Mountain ecological scenic area from 2013 to 2018. The results show that： the frequency of negative flashes is higher than that of positive flashes， the intensity of positive ground flashes is mainly concentrated in 30～70 kA， the intensity of negative ground flashes is mainly concentrated in 20～50 kA， and the lightning activity is mainly concentrated from May to September， with the strongest lightning activity from July to August and almost no lightning activity from November to December and from January to April; Lightning activity in a day change overall inverse normal distribution pattern， peak time in the afternoon 15：00—18：00， peak time in the early morning 06：00—11：00; Shenjun mountain lightning dominant for the west， southeast， secondary dominant direction for the south， southwest.

Keywords： lightning activity;feature analysis;Shenjun mountain ecological scenic area

雷暴通常在積雨云中产生，伴有闪电活动、阵性强降水，且时常出现冰雹、局部大风等灾害性天气过程，是一种较为常见的强对流天气系统[1-7]。一次雷暴活动虽然短暂，但实际上包括成百上千个回击过程，回击过程产生的瞬间高电位、瞬变的电磁辐射可导致微电子设备损坏。云层放电具有时间短、电流强度大等特点，因此能够直接造成人员伤亡、建筑物等其他设施设备受损[7]。同时，回击过程会产生电火花，极易导致加油站、化工企业等易燃易爆场所发生火灾及爆炸事故。近年来，随着社会快速发展和经济不断腾飞，民众生活水平不断提高，保护人民生命财产安全越发重要，但是雷电灾害对整个社会发展造成了严重影响[2-3]。因此，基于2013—2018年内蒙古自治区ADTD雷电探测仪监测资料，分析该地区雷电活动的时空分布特点、规律，为兴安盟神骏山生态景区今后的雷电灾害防御工作提供参考依据[7]。

1 神骏山生态景区简介

神骏山生态景区地处兴安盟乌兰浩特市北山，建设项目规划占地399.6 hm，分为花田神骏区（A区，占地面积189.8 hm）、生态示范区（B区，占地面积86.3 hm）、自然休闲区（C区，占地面积68.4 hm）、配套特色商业服务区（D区，占地面积55.1 hm2），是兴安盟AAA级旅游景点。该景区着重进行神骏山的生态修复，以历史上流传的成吉思汗典故、蒙古马“吃苦耐劳、一往无前”的精神形象与内蒙古科尔沁传统草原文化为底蕴，整治塌陷山体、提高植被覆盖度及营造特色景观，同时融入运动康养、休闲度假、科普教育、生态观光、创意体验以及文化演艺等功能。

花田神骏区按照景观及功能划分，分为入口服务区、山谷叠瀑区、格桑花田区、矿坑花园区及神骏廊桥区5个区域。生态示范区主要包括山体修复、林带种植、登山步道、护林人小屋科普馆及矿坑复绿展示园等;自然休闲区主要包括生态修复、林下休闲设施、林中步道、植物学校、绿色之家、度假树屋及帐篷营地等;配套特色商业服务区主要包括道路广场景观、蒙元文化街、文创艺术街、红城乐活街、天骄广场、蒙古民俗博物馆、蒙古传统艺术馆、天籁剧场、蒙包餐饮及神骏雕塑公园等。

2 神骏山生态景区所在地气候简介

神骏山生态景区位于内蒙古兴安盟乌兰浩特市义勒力特镇，处于大兴安岭与松辽平原接合处，在内蒙古自治区的东北部，属于中温带半干旱大陆性季风气候。以旱地为主的耕地和草地位于乌兰浩特市南部;水田和水浇地均匀分布在中北部;工业和商业集中区在乌兰浩特市城区。乌兰浩特市昼夜温差较大，四季分明。冬季严寒且漫长，降水少;春季多大风且易发生干旱，夏季温热短促，雨热同季，降水集中。日照充足，有效积温较高，无霜期较短。年平均降水量偏少，但蒸发量大。全年平均无霜期为125～201 d，年平均风速2.7 m/s。最多风向为西风，发生频率为23%;次多风向为西南西风，风向频率为18%。年平均降水量为433.4 mm，且分布无明显的地域特征，主要降水集中在6—8月，约占全年降水量的75%。最大日降水量出现在1988年7月16日，为120.8 mm。极端最低气温出现在2001年2月4日，为-34 ℃。乌兰浩特市年平均日照时数相对较多，为2 662.7 h。主要气象灾害有大风、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、霜冻、沙尘暴及寒潮等。

监测数据来自内蒙古自治区气象部门从2009年开始布设的ADTD雷电探测仪（闪电定位仪）。该探测仪利用定向时差联合法分析云地闪回击电流辐射的强电磁脉冲数据，从而对雷电进行定位，并结合现代网络通信服务技术，利用地理信息系统（Geographic Information System，GIS），以图形化的方式展示、分析各种闪电数据，实现了实时处理并显示云地闪发生的时间、地理位置、雷电的流幅值和极性等雷电主要参数。此外，采用图形显示终端设备实现了闪电数据的实时接收处理、查询、统计以及定时保存等多种功能[6-9]。内蒙古自治区气象部门有关数据显示，ADTD雷电探测仪单站的探测范围大约为150 km。

3 闪电活动特征分析

项目分析所用数据来源为ADTD雷电探测系统提供的2013—2018年6年的地闪资料。如表1所示，内蒙古气象部门雷电定位系统监测显示，2013—2018年兴安盟共发生闪电96 760次，其中正闪电21 747次，占22.48%，负闪电75 013次，占77.52%。6年内强度在20～50 kA的闪电共出现84 474次，占比87.30%[4]。最高正闪强度出现在2015年，为774.9 kA;最低正闪强度出现在2013年，仅为279.1 kA。负闪不仅在次数上明显高于正闪，且总体负闪强度略高于正闪强度。最高负闪强度出现在2015年，为1 035.2 kA;最低负闪强度出现在2018年，为460.8 kA。

3.1 神骏山景区5 km范围内闪电活动分析

内蒙古气象部门雷电定位系统监测显示，2013—2018年神骏山景区5 km范围内共发生闪电90次，其中正闪电35次，占38.89%;负闪电55次，占61.11%。最大正地闪出现在2015年6月23日23：33：45，闪电电流强度为140.7 kA，陡度为12.6 kA/μs;最大负地闪出现在2017年7月26日16：16：27，闪电电流强度为-140.3 kA，陡度为-35.9 kA/μs。神骏山景区2013—2018年的平均地闪密度为2.27次/km，如图1所示，评价地闪强度为104.7 kA/km，如图2所示。

3.2 地闪电流强度分析

据雷电定位系统监测2013—2018年地闪数据，兴安盟正地闪电流强度主要集中在30～70 kA，次数峰值出现在40～45 kA和100～125 kA、0～45 kA。随着强度的增加，正闪次数逐渐增加，强度与次数近似成标准正态分布[8]。70 kA的累积概率为68.82%，如图3所示。负地闪电流强度主要集中在20～50 kA，次数峰值出现在30～35 kA，强度与次数关系呈右偏态型正态分布。70 kA的累积概率为83.24%，如图4所示。

3.3 闪电时空分布分析

从兴安盟2013—2018年地闪发生月份分布来看，雷电活动具有明显的季节性，主要活跃在5—9月，其中7—8月（夏季）雷电活动最强[1]。由图5可以看出，2013—2018年闪电活动变化规律（包括总闪数、正闪数、负闪数）均表现出正态分布。8月份是闪电高发期，闪电次数占全年闪电总数的33.98%，5—9月闪电次数占闪电总数的97.32%，10月仅有少量闪电活动，11—12月及1—4月基本无闪电活动。闪电在8月活动最为频繁，发生次数高达32 542次。7月次之，仍高达31 805次。6月、9月、5月雷电发生次数则依次减少。

根据ADTD雷电探测系统提供的2013—2018年6年的地闪发生时段数据，整理得图6。兴安盟闪电发生时间相对较为分散，闪电活動时间分布规律为：14：00—20：00为闪电高发时段，07：00—11：00为闪电低发时段，16：00—17：00为闪电活动主峰时段。

2013—2018年闪电活动的总体分布特征为南多北少，如图7所示。神骏山景区雷电的主导方向为西、东南，次主导方向为南、西南[9]。

4 结论

①闪电在2013—2018年6年中共发生96 760次，其中负闪的闪电次数远远大于正闪的闪电次数。负闪发生75 013次，约占总闪电数的77.52%。正闪比例与季节变化存在明显关系，在春季正闪比例高，而夏秋季正闪比例低，且正闪比例与闪电次数成反向变化。

②闪电活动存在明显的季节性分布特征，神骏山生态景区闪电活动主要出现在夏季的5—9月份，占全年闪电总数的97.32%，而冬季几乎无闪电活动。

③神骏山生态景区一天中闪电活动变化总体近似呈正态分布，15：00—18：00为峰值时段，07：00—11：00为峰谷时段。

④神骏山生态景区闪电活动在地域上总体分布特征呈现为南多北少、西多东少;闪电活动主要集中在神骏山生态景区南部，主导方向为西、东南，次主导方向为南、西南。

参考文献：

[1]张淑霞，吴安坤，李迪.2019年贵州省雷电活动特征分析[J].科技创新与应用，2020（25）：53-55.

[2]苏邦礼，崔秉球，吴望平.雷电与避雷工程[M].广州：中山大学出版社，1999：23-26.

[3]郑国光.新时期我国防雷减灾工作的形势和任务之研究[J].江西气象科技，2001（2）：1-3.

[4]王羽飞，朱峰，刘士彬，等.基于闪电定位系统的吉林省闪电活动及特征参数分析[J].吉林气象，2009（1）：18-20.

[5]冯桂力，陈文选，刘诗军，等.山东地区闪电的特征分析[J].应用气象学报，2002（3）：347-354.

[6]李家启.基于闪电定位系统的雷电活动规律分析及其应用研究[M].北京：气象出版社，2012：56-59.

[7]陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2006：

33-40.

[8]吴安坤，张逸，杨红新.贵阳不同强度闪电的时间分布特征[J].科技风，2016（2）：20-21.

[9]杨碧轩，高菊霞，王洁，等.2013年陕西省雷电活动特征分析[J].陕西气象，2014（5）：41-42.