陕西榆林地区正地闪分布特征

李婷

摘要 利用闪电定位资料，对陕西榆林地区正地闪发生的时间、强度、区域进行分析。结果表明：榆林地区正地闪占闪电总数的9.01%，年平均比例为8.68%;正地闪在6—8月频次较高，占全年正地闪频次的67.54%，3—4月和10—11月频次较低，占全年正地闪频次的15.07%;正地闪与负地闪、总地闪的日变化规律相似，变化曲线近似呈单谷双峰型;正地闪的日分布主要集中在高发期的主峰时间段，在总闪频次较低的时间段正地闪所占的比例大;各年正闪电流强度各范围的频次分布曲线大致相同，电流强度主要分布在11～30 kA;正闪电流强度<50 kA时，正闪频次随电流强度的增大而增大，>50 kA时，正闪频次随电流强度的增大而减小;府谷地区正闪电流强度的年平均值最大，达到109.92 kA;正地闪主要发生在靖边、横山、神木、榆林4县，占正地闪年平均次数的55.90%，最大频次出现在神木县，年平均频次207次;最小频次出现在吴堡县，年平均频次28次。

关键词 正地闪;时间分布;电流强度分布;空间分布

中图分类号：S761.5文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2021）01–0038–03

闪电是大气中的超强、超长放电现象，具有随机性、瞬时性特点，其产生的高电压、大电流和强电磁场辐射常常造成严重的经济损失，已成为最严重的10种自然灾害之一[1-2]。根据闪电发生的位置不同，可将闪电分为云闪和地闪，根据闪电电流又可将地闪分为正地闪和负地闪[3]。越来越多的观测表明，在一些灾害性天气诸如冰雹、龙卷发生的过程中常常出现正地闪占闪电很大比例的现象[4-6]。同时，正地闪的连续电流幅值比负地闪的连续电流大一个量级，可达到1 000多A。因此，若发生正地闪，常常会引起诸如森林火灾，油库爆炸等更为严重的雷电事故[7-8]。

榆林地区位于陕西北部，是陕西省雷电高发地区[9]。根据2012年陕西省雷电灾害调查的鉴定结果，19起雷电灾害事故榆林地区就有10起，占52.63%，而榆林地区大型重点能源化工项目的防雷保护更不容忽视，在其雷电灾害风险评估和防雷设计的过程中，需要该地区闪电资料统计结果的支持和指导。鉴于正地闪具有大的峰值电流、连续电流以及常常引起油庫爆炸等更为严重的雷电事故，对榆林地区正地闪的时间分布、强度分布、空间分布的研究尤为必要。基于此，对榆林地区正地闪的时间分布、强度分布、空间分布进行了较详细的分析，以期给雷电灾害风险评估工作和雷电防护提供必要的基础数据。

1 资料获取

采用2010—2012年3—11月的闪电定位资料进行统计分析，该定位资料取自陕西省于2004年建立的ADTD闪电定位系统。该系统由11个探测站组成，探测范围为0～600 km，平均为300 km，探测效率可以达到80%～90%，定位数据具有较好的可信度，统计结果较科

学[10-13]。

2 榆林地区正地闪时间分布特征

2.1 正地闪频次的月分布

2010—2012年云地闪监测资料显示，榆林地区共发生闪电43 846次，其中正地闪3 807次，占闪电总数的8.68%;5—9月发生闪电42 544次，占闪电总数的97.03%，其中正地闪3 401次，占其闪电总数的7.99%;10月—翌年4月闪电仅占闪电总数的2.95%，其中正地闪占其闪电总数的31.17%。

榆林地区3—8月地闪频次呈逐月增加趋势，8—12月地闪频次逐月减少，全年地闪主要分布在6—9月，达12 882次，占全年地闪频次的86.99%;正地闪在6—8月频次较高（月频次>200），达901次，占全年正地闪频次的67.54%（图1）。

榆林地区正地闪所占比例随月份而不同（图2）。3—4月和10—11月正地闪比例较高，平均值高达38.82%;在6—9月地闪频次较高的季节，正地闪的相对比例较低，其平均值为7.87%。3月份正闪比例为33.33%，然后依次降低，直至9月达到最小比例4.34%;随后正地闪比例迅速上升，到11月比例高达50%。

正地闪雷暴出现的环境具有下述特征：中低对流层较干燥、云底较高、暖云深度较小、不稳定条件较强、风切变较大、风速较大等[14]。榆林地区正地闪在3—4月和10—11月比例较高，是因为榆林地区这几个月的气候特征相对于6—8月一般较为干燥，风速较大等，而这些因素符合产生正地闪雷暴的条件。

2.2 正地闪频次的日变化

图3为榆林地区地闪的日变化情况，每10 min统计一次闪电数目可以看出，正地闪、负地闪、总地闪随时间分布规律相似，变化曲线呈单谷双峰型。05：00～14：20为榆林地区正闪活动的低谷期，占总正闪的16.57%;14：30—次日4：50为正闪活动的高发期，占总正闪的83.43%。14：30～24：00为正闪高发期的主峰时间段，在此时间段正地闪的频次为1 074次，占总正闪的62.66%;次日凌晨00：00～04：50为正闪高发期次峰时间段，在此时间段正地闪的频次为429次，占总正闪的25.03%，这说明榆林地区正地闪的日分布主要集中在高发期的主峰时间段。由图3的比例曲线可以看出，在总闪频次较低的时间段正闪所占的比例反而大。

2.3 正地闪强度分布特征

以10 kA为正闪电流强度的增长幅度，统计了2010—2012年榆林地区正闪电流强度的分布特征（图4）。可以看出，各年正闪电流强度各范围的频次分布曲线大致相同，正闪的电流强度主要分布在30～110 kA，其中2010年在此范围内正闪有417次，占该年正闪总频次的75.41%;2011年在此范围的正闪1 261次，占该年正闪总频次的82.15%;2012年在此范围的正闪1 402次，占该年正闪总频次的81.80%，3年在此范围的平均正闪次数为1 027次，占正闪平均年频次的80.87%。同时也可以看出，正闪强度小于50 kA时，正闪频次随电流强度的增大而增大;大于50 kA时，正闪频次随电流强度的增大而减小。因此，对榆林地区正地闪的雷电防护，应重点考虑此强度范围内的正闪特征。从图5可以看出，府谷地区正闪电流强度的年平均值最大，达到109.92 kA，其次为神木、榆林等地。

2.5 正地閃频次的空间分布特征

榆林地区正地闪频次的空间分布呈明显的地域性差异，其正地闪主要出现在靖边、横山、神木、榆林四县，占正地闪年平均次数的55.90%，最大值出现在神木县，年平均207次;最小值出现在吴堡县，年平均28次（图6）。这种地域性差异可能与当地地表地质状况密切相关，如当地的土壤电阻率、特殊地形等因素[15]。

3 结论与讨论

2010—2012年榆林地区的云地闪资料统计表明：

（1）榆林地区正闪占闪电总数的9.01%，年平均比例为8.68%。正地闪在6—8月频次较高，占全年正地闪频次的67.54%;3—4月和10—11月频次较低，占全年正地闪频次的15.07%;在6—9月地闪频次较高的月份，正地闪的相对比例较低，平均值为7.87%;3—4月和10—11月比例较高，平均值高达38.82%，9月份最小比例为4.34%，11月份最高比例为50%。

（2）正地闪与负地闪、总地闪的日变化规律相似，变化曲线近似呈单谷双峰型。05：00～14：20为榆林地区正闪活动的低谷期，占总正闪的16.57%;14：30—次日4：50为正闪活动的高发期，占总正闪的83.43%。14：30～24：00为正闪高发期的主峰时间段，占总正闪的62.66%;次日凌晨00：00～04：50为正闪高发期次峰时间段，占总正闪的25.03%。榆林地区正地闪的日分布主要集中在高发期的主峰时间段，而且在总闪频次较低的时间段正闪所占的比例反而大。

（3）正闪电流强度各范围的频次分布曲线大致相同，电流强度主要分布在11～30 kA。正闪电流强度小于50 kA时，正闪频次随电流强度的增大而增大;大于50 kA时，正闪频次随电流强度的增大而减小。府谷地区正闪电流强度的年平均值最大，达到109.92 kA，其次为神木、榆林等地。

（4）正地闪主要发生在靖边、横山、神木、榆林4县，占正地闪年平均次数的55.90%，最大频次出现在神木县，年平均频次207次;最小频次出现在吴堡县，年平均频次28次。

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责任编辑：黄艳飞

Distribution Characteristics

of Positive Cloud-to-gro-und Lightning in Yulin Area

of Shaanxi

LI Ting （Shanxi Lightning Protection Center， Xian， Shanxi 710014）

Abstract Abstract： Based on the lightning location data， the occurrence time， intensity and area of positive ground lightning in Yulin area of Shaanxi Province were analyzed. The results showed that the positive ground lightning accounted for 9.01% of the total lightning in Yulin area， and the annual average proportion was 8.68%. The frequency of positive ground flash was higher from June to August， accounting for 67.54% of the annual positive ground flash frequency， while the frequency was lower from March to April and October to November， accounting for 15.07% of the annual positive ground flash frequency. The diurnal variation of positive， negative and total lightning is similar， and the variation curve is approximately single valley and double peak type. The diurnal distribution of positive ground flash mainly concentrated in the main peak period of the high occurrence period， and the proportion of positive ground flash was large in the period of the low total flash frequency. The frequency distribution curves of each range of positive lightning current intensity in each year are roughly the same， and the current intensity is mainly distributed in the range of 11～30 kA. When the current intensity is less than 50 kA， the positive flash frequency increases with the current intensity， and when the current intensity is less than 50 kA， the positive flash frequency decreases with the current intensity. The annual mean value of positive lightning current intensity in Fugu area is the highest， reaching 109.92 kA. Positive ground flash mainly occurred in Jingbian， Hengshan， Shenmu and Yulin counties， accounting for 55.90% of the average annual frequency of positive ground flash. The maximum frequency was 207 times in Shenmu county. The lowest frequency was found in Wubao County， with an average annual frequency of 28.

Key words Positive cloud-to-ground lightning; Time distribution; Current intensity distribution; Spatial distribution