1995—2018年广东地区雷灾伤亡特征

殷启元，郭泽勇，张义军，庄燕洵，陈绿文

（1.中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京100081；2.广东省气象公共安全技术支持中心，广东 广州510641；3.阳江市气象局，广东 阳江529500；4.复旦大学，上海200433；5.中国气象局广州热带海洋气象研究所，广东 广州510641）

1 引言

闪电是一种全球性自然现象，据估计，全世界每天大约发生800万次闪电[1]。雷电灾害早在上个世纪就已经被联合国有关部门认定为“最严重的十种自然灾害之一”，也是气象灾害学的重要组成部分[2]。Holle等[3-4]统计了过去四分之一世纪中26个国家的雷灾伤亡情况，发现平均每年有4176起因闪电造成的死亡，并且预计因雷电造成的受伤人员更加严重。这个现象除了体现雷电灾害的严重程度，还反映着社会的发展变迁引起的雷灾伤亡。

在较发达国家和地区，随着城市化快速发展，从事劳动密集型农业生产的人口在减少，雷电安全教育和医疗水平不断提高，这些因素都大大促进了上世纪闪电造成的死亡人数的减少[5-6]。在上个世纪末，尽管美国的人均死亡率比上一个世纪前降低了两个多量级[4]，但雷电仍然是除洪水之外最主要的引发伤亡的自然灾害，其雷击死亡率的下降与农村人口比例下降之间的关系密切[7]。

在发展中国家，大量人口仍然从事劳动密集型农业工作，居住和生活所在的建构筑缺少足够的雷电防护措施，雷电防护科普宣传工作投入不足，都是导致人均雷灾伤亡率高的原因。在中国，因雷电引起伤亡人数达千人数量级[8]。

马明等[9]分析了1997—2006年中国的雷电灾害情况，发现雷电灾害主要发生在东部沿海地区和南部地区，以广东最突出。尤其是在一些雷电防护措施不够完善的农村地区，其受雷电影响依然严重[9-11]。

为了更好地了解广东地区与雷电有关的伤亡情况，找到防雷减灾的主要方向，为制定合理的雷电安全策略提供依据并更好地推动该地区乡村振兴发展。本文综合统计并分析了1995—2018年广东地区雷灾伤亡事故在地域、时间、城乡差异、伤亡环境以及性别差异的分布特征。

2 资料来源和处理

本文所用雷电伤亡资料是依托广东省1995—2018年雷电灾害汇编。该资料由广东省气象局雷电防护技术支持机构统一负责编写。其汇编填报内容包括雷电防护专业技术人员在雷灾发生后赶赴现场记录的雷灾造成的伤亡、损失以及可能的成因。这些内容每月先由县气象局向市气象局报告，市气象局再将责任范围内发生的所有雷灾报告汇总后上报省气象局。每年年底，各级气象局会再次对月报中漏报的情况进行补充。本文所采用广东省雷灾伤亡资料是目前时间尺度最长、信息最完整的。

文中所用闪电定位资料是来自广东省雷电定位系统(Guangdong Lightning Location System，简称GDLLS)。该系统自1999年建设完善投入运行，是目前省内乃至全国范围内地闪探测效率、回击探测效率、定位精度和雷电流峰值反演效果最好的定位系统[12]。2010年，南方电网公司和各省区电网公司开始南方电网雷电定位系统建设，解决了各省区边界地区的雷电探测效率和探测精度不高，甚至存在探测盲区的问题[13]。

3 结果与讨论

3.1 雷电活动特征

全球雷电活动最频繁的地区集中在热带和亚热带海岸线，广东地区位于中国东南沿海，处于热带、亚热带季风气候区，受冷暖空气和海陆相互作用的共同影响，时常有强对流雷暴天气发生[14]。

图1是1999—2018年十年的广东地区地闪回击密度图，广东省闪电活动较频繁的区域主要集中在珠江三角洲地区，以广(广州)佛(佛山)莞(东莞)的雷电活动最频繁，主要由于广东东部有温暖的海水从热带向北流动，在海陆交界处提供大量的水汽，尤其是珠江入海口处，为孕育雷电提供充足的准备[15-16]。同时该区域也是经济增长、城市发展和雷电敏感性最强烈的地域。

图1 1999—2018年广东地区地闪回击密度图

广东省陆地地势总体上北高南低，地形地貌类型复杂多样，大致可分为粤北山地、粤东山地丘陵、珠江三角洲和粤西山地台地等四个地形地貌区。图2是1995—2018年雷灾伤亡人员事故点位置在高程图上的分布，每个雷灾伤亡事故发生地用红色圆点标出。可见广东省雷灾伤亡主要集中在珠三角地区(珠江入海口)、南岭的迎风坡和粤西平原、沿海。

图2 1995—2018年广东雷灾伤亡分布图

3.2 雷灾伤亡特征

本文统计分析了广东省1090起雷灾人员伤亡事件，因雷电引起的伤亡总数1976人，死亡人数约是受伤人数的1.26倍，而全国的死伤比为1.15倍，这结果小于很多发展中国家农村地区的统计结果[17]，更远远小于非洲的马拉维共和国地区(死伤比2.8)[18]，而像美国这样的发达国家，统计认为受伤和死亡的比例应为10:1，这就说明以农业为主的发展中国家由于社会经济基础的薄弱导致的国民在雷电灾害中的安全保障也显得相对脆弱。分析广东省各地市的伤亡比例来看，潮汕地区(揭阳、潮州、汕头和汕尾市)死亡与受伤比例达1.76，尤其潮州市竟达3.13，这些地区属于粤东欠发达地区，常住人口数量多，实际作业的耕地面积在广东省也较多，农业生产活动较频繁。

按照气象学四级统计法划分，湛江、广州、茂名、江门和韶关市为第一梯队(图3a)，雷灾伤亡总数都超过100人，其中湛江市最严重，达到年均雷灾死亡7.62人。广东省1995—2008年相对2009—2018年的每年每百万人口的雷灾死亡率和受伤率从0.78和0.60下降到0.15和0.14。所用的人口基数分布选用的是第五次(2000年)和第六次(2010年)人口普查结果。

图3 雷灾伤亡人员统计分布区划图

当考虑人口权重时，雷灾伤亡率依然符合从人口较多的地区向人口较少地区转移[19-21]，其中广州市最明显，雷灾伤亡数量排名第2(图3a)，而雷灾伤亡率却排到第10(图3b)。1995—2018年广东省的每百万人口年平均雷灾死亡率和雷灾事故率均为0.44人(全国2009—2018年分别为0.31人和0.28人)，与欧洲一些国家的近10年每百万人评价死亡率(0～0.4人)水平相当[22-26]，而低于周边东南亚发展中国家(1.6～2.0人)[27-28]。格外注意到，湛江地区却达到了广东省年平均值的7倍以上，远远高于绝大多数发展中国家水平，与发展较缓慢的非洲部分国家相当[29-30]。当考虑面积权重时，雷灾伤亡密度向面积较小地区转移(图4)，尤其是汕头市最突出，雷灾伤亡数和雷灾事故数原为第13和第15，而其伤亡密度和事故密度跃升到第2和第4。

图4 雷灾伤亡事件统计分布区划图

以上排名中，湛江地区一直处于前三名，主要由于湛江地区处于雷州半岛，地势北高南低，属热带和亚热带季风气候，每年5—9月多有热带风暴和台风影响，雷电活动频繁，同时湛江地区粮食、蔬菜、水果等作物产量和面积位居广东首位，农村和农民占大部分，因此造成雷灾伤亡事件较多。

3.3 雷灾伤亡时间特征

本章节主要分析了地闪活动和雷灾伤亡特征并进行对比。所用闪电资料为1999—2018年LLS数据，1999—2018年广东省雷灾伤亡事故有明确记录月份的790起，有明确记录日期的597起。

图5给出了1999—2018年广东地区雷灾伤亡年变化特征。闪电活动年变化与对应的雷灾死亡数、受伤数和事故数的相关系数分别为0.88、0.91和0.90。

全球范围内，大约三分之二的地闪发生在中纬度地区的夏季，尤其是在热带和亚热带的海陆交界处地闪活动更频繁。广东地区正处于该范围，闪电活动频繁，本文统计发现广东地区闪电活动年变化呈现出弱双峰结构，分别位于5月和8月，这与中国大陆闪电活动情况相似[13-14]。但由于社会经济因素的影响，伤亡人数与雷击频次的关系也并不是紧密对应(图5)，雷电最频繁发生在5月，而伤亡人数最多是发生在7月。

图5 1999—2018年广东地区雷灾伤亡人员年变化图(样本790)

广东农忙主要集中在5—8月，劳动密集型的农业活动与频繁的雷击在时空上重合，会造成雷灾伤亡的高发[19]。5月开始，南方地区时有短时雷雨天气，农村为了避免大雨将禾苗冲毁和化肥冲走，需及时覆膜遮挡，时有冒雨作业或作业后到附近临时简易棚屋避雨或冒雨骑车回家，因此造成雷电伤亡事件时有发生；7月的雷灾事故数和死亡数都是最高的，主要是因为7月是南方地区两季稻苗的“双抢”时间，户外劳动的农民暴露在雷电环境时间较长。如2001年7月10日17时(北京时间，下同)许，广东潮州市潮安县铁埔镇附件雷雨交加，正在摘茶的8名村民到附近的亭子避雨，一道闪电击中亭子，造成6名村民经抢救无效死亡，另2名轻伤；2017年5月4日08时18分，江门市新会区司前镇天等村雷雨交加，一村民在自家承包的菜地排水防止秧苗被淹，作业过程中不幸遭受雷击晕倒，后经医生抢救无效死亡；2018年7月29日16时10分，肇庆市怀集县诗洞镇六龙付良村植某某、黄某某在田间耕种时，突然雷雨交加，两人撑伞覆膜时遭雷击，一人当场死亡，一人于一日后经抢救无效死亡。

图6给出了1999—2018年广东地区雷灾人员伤亡日变化特征，闪电活动日变化与对应的雷灾死亡数、受伤数和事故数的相关系数分别为0.86、0.84和0.85。

图6 1999—2018年广东地区雷灾伤亡人员日变化图(样本597)

广东雷电活动主要集中在12—18时这段时间里，占全天的60%，这与北半球夏季的三分之二的闪电发生在这个时间段内的统计情况一致，是典型的闪电昼夜模式。同时，广东的雷灾伤亡也主要集中在12—18时这段时间里，占全部雷灾伤亡事件的70%，15—16时达到雷灾伤亡峰值，在夜晚11时到凌晨07时之间相对雷灾伤亡很少，这与户外劳作时间基本吻合，这种现象基本与以农牧业为主的发展中国家情况相似[27-30]。

3.4 年龄和性别特征

1995—2018 年有明确性别和年龄记载的雷灾伤亡事件595起。由图7可知雷灾伤亡男女之间的分布基本相同，男性略多于女性，这与男性更具有冒险精神有关，在雷雨天女性更多可能躲到安全地带避雨。同时发现25～64岁的壮年伤亡最多(图7a)，占70.9%，该年龄段是主要的劳动人群，并且对于发展中国家来说这个年龄段暴露在雷电环境几率较高，这与以劳动密集型农业为主的印度和孟加拉国研究结果相似。从十等分年龄段分布图(图7b)中可知，31～40年龄段是该分布中伤亡最多的，也是成年人中唯一伤亡人口女性高于男性的，达1.48倍，可能是由于该年龄段内女性户外耕作和劳作最多。

图7 1995—2018年广东地区雷灾伤亡人员性别和年龄分布图

3.5 重大雷灾伤亡事件

图8是1995—2018年每次雷灾事件引起死亡和受伤人数分布图。统计分析发现雷灾造成1人死亡占雷灾死亡事件的87.50%，2人死亡占10.39%，2人以上死亡占2.10%。雷灾造成1人受伤占雷灾受伤事件的51.39%，受伤2人占23.68%，受伤2人以上占24.94%，说明广东地区多人受伤概率明显大于多人死亡。这个结果基本上与美国地区的伤亡情况相似[19]。

图8 1995—2018年每次雷灾事件引起死亡和受伤人数分布图

广东地区历史资料显示单次雷灾事件伤亡最多为17人。这些受伤10人以上和死亡6人的雷灾事件根据灾后现场调查发现所处环境均未做好雷电防护措施。对于群死群伤的极端雷灾事故，其伤害物理机制主要分为两种情形，一是由雷电直接引起的，如直击雷、跨步电压和旁络闪击造成，二是雷电间接引起的二次伤害，下两节主要分析雷电灾害伤亡环境特征和伤害类型特征。

3.6 伤亡环境特征

为了有针对性地对居民提供精准的雷电安全庇护所和具体的雷电安全教育，需要明确了解雷灾伤亡环境位置特征。1995—2018年雷灾伤亡事故有明确伤亡环境记录813起，共涉及伤亡人数1480人。图9为不同雷击环境统计分布对比图。这里分为建筑物内(农村简易房屋内、草棚内、凉亭和临时搭建工棚内)、建筑物外(屋檐下、屋顶天面、房屋旁饲养圈和操场)、农田(非水田)、水体附近(河边、桥上)、稻田水塘(水稻田、禾塘、鱼虾塘)和大树旁(高大树木附近)六种环境进行划分。

图9 雷灾伤亡环境特征分布对比

1995—2018年期间雷灾伤亡事件发生在农田里的最多(33.33%)，其次是发生在建构筑物内占23%，以下依次为水体附近、大树旁、建筑物外、稻田水塘。农田和稻田水塘是主要农业活动，就占到了总体的42.56%，另外还有就是农活后避雨或冒雨回家路上。这些事件绝大多数是发生在农村或农业活动期间，而少数发生在临时工地工棚、旅游景区、学校等地。

雷电引起的伤亡人数发生最多的是在建筑物内占总数的31.96%，伤亡人员数与雷灾事件数的比值最高也是发生在建筑物内(2.53)，最低值是发生在农田仅为1.37，这与农村地区各自为政的劳作方式有关。近十年各类雷电伤亡环境的事故和人员都大幅度降低，但从发生比例上来看，发生在农田和建筑物内的雷灾伤亡事件略有增长，说明农村地区的建构筑物的雷电防护措施依然不足，雷电安全教育水平有待提高。

3.7 伤害类型特征

Cooper等[31]根据统计人员和牲畜的雷电伤亡事故，发现地电位抬升引起的雷灾伤亡最多，占40%～50%，而直接雷击的最少，仅有3%～5%。其统计事件的来源是通过网络媒体等收集，主要集中在具有新闻热点的事件或者群死群伤的报道，对较偏远地区的雷灾伤亡案例收集较少；另外针对人员伤害的雷击原因缺乏专业人员通过标准的方法进行寻找，而仅通过目击者或者幸存者的描述来记录报道，具有一定片面性。

中国大陆的雷击伤亡事故原因是有专业的防雷工作技术人员通过多方调查和现场勘察，来确定雷击伤亡事件原因和过程，并且防雷安全工作者可覆盖全国省市县所有地区，因此收集的雷灾伤亡案例相对国外的资料较详实全面。本文分析了1995—2018年的746起有记录明确伤害类型的雷灾伤亡事故，记录中未涉及流光放电伤害，是此类型伤害较难确认。另外统计中，若同一雷灾伤害事故存在多种伤害形式，仅统计最严重的伤害形式，比如2017年6月3日16时36分广州市从化区太平镇高田村平山社村民吴某在大树旁遭受旁络闪击和跨步电压的影响，在统计过程中只统计为发生在大树附近的1次旁络闪击引起的雷电死亡事故[32-33]。

由于中国还处于发展中，即使经济快速增长的广东，依然存在劳动密集型农业。本文所统计的雷击伤害形式最多的是直接雷击占到了63.00%，并且发现直接雷击伤害中发生在菜地河塘劳作和冒雨回家路上所占比例达到76.00%。另外一种伤害就是旁络闪击，占到25%，也是一种较常见的伤害形式，当雷电击中一个物体，如一棵树或一栋建筑物，无法快速将雷电流泄放到大地时，则会击穿空气从而雷击到附近的受害者，多数为在大树下或在简易棚下避雨，这也是造成群死群伤事故发生最多的情形[33]。

值得一提的是，分析案例中因雷电引起二次伤害共发生26次，主要是雷电引起的雷管提前引爆事故和建构筑物被雷击倒塌或击落重物造成人员伤亡，并且多为群死群伤。图10中一并进行了伤害类型统计。

图10 雷灾伤亡伤害类型分布

4 结束语

本文综合1995—2018年广东地区雷灾伤亡汇编资料和1999—2018年的闪电定位数据，分别从伤亡、时间、年龄性别、伤亡环境和伤害类型等特征研究分析，具体结论如下。

(1)雷灾伤亡事件特征。1995—2018年广东地区共有1090起事故，伤亡总数有1976人，伤亡比达1.26倍。湛江、广州、茂名、江门和韶关的累积伤亡人数均超百人，广东省每百万人口的年平均雷灾死亡率和雷灾事故率均为0.44。其中1次雷灾事件伤亡人员最多高达17人，多人受伤概率明显高于多人死亡。

(2)雷灾伤亡时间特征。由于闪电定位数据资料时间所限，统计了1999—2018年790起有明确记录月份和597起有明确记录日期的雷灾伤亡事故。发现，一年当中雷灾伤亡主要集中在汛期(4—9月)，而一天当中主要集中在12—18时，由于社会经济因素的影响，伤亡人数与闪电活动并不是紧密对应的。

(3)雷灾伤亡年龄性别特征。1995—2018年595起有明确年龄性别记录的雷灾伤亡事故中，男性略高于女性，成年(25～64岁)年龄段伤亡最多，占全部的70.9%。这与男性更具有冒险精神有关，在雷雨天女性更多可能躲到安全地带避雨。

(4)雷灾伤亡环境特征。1995—2018年813起有明确伤亡环境记录的雷灾事故中，有42.56%的事件是发生在与农业密切相关的环境(农田附近和稻田水塘)，且直接遭受雷击伤亡的事件占63%，其次是由于旁络闪击(25%)造成。并且近十年(2009—2018年)发生在农田和建筑物内的雷灾伤亡事件比例略有增长。

(5)雷灾伤害类型特征。1995—2018年746起有明确伤害类型记录的雷灾事故中，直接雷击事故占到63%，这与其他国家或地区统计结果不太相同，其中直接雷击伤害中发生在菜地河塘劳作和冒雨回家路上所占比例高达76%。其次是旁络闪击占到25%。

结合以上研究分析，发现广东地区雷灾伤亡主要与农业活动和农村环境密切相关，但也与人口密度和经济发展水平等有关，在制定合理的农村地区防灾减灾工作策略时可作为依据。下一步工作可统计分析全国雷灾情况和多维度分析广东地区雷灾伤亡情况。