義烏市雷電災害特征分析

黃 嶸 許廣浩 馬 寧

(義烏市氣象局，浙江義烏322000)

1 雷電及雷電災害

雷電是發(fā)生在大自然瞬間放電現(xiàn)象，并同時伴有聲、光的出現(xiàn)。當雷暴云中部分區(qū)域積累了足夠強的正(負)電荷，使得空間或地面某處的電場強度達到了擊穿大氣的值，則產生雷擊。雷擊(地閃)的峰值電流可達到幾萬到幾十萬安培，對地面人員及物體會造成很大威脅。自從人類使用了電話和電氣設備以來，出現(xiàn)了雷電災害的新形式。特別是進入信息時代以來，一方面廣泛應用的信息技術設備給人們帶來了便利、快捷和享受;另一方面雷擊電磁脈沖對信息技術的損害及造成電氣系統(tǒng)或電子系統(tǒng)運行中斷的影響又給人們帶來了不便和危險，高層建筑、電子信息網絡系統(tǒng)、計算機設備和電氣設備等遭受雷擊愈加頻繁。因此，分析雷電災害特征和成因顯得尤為重要。

雷電有著自己的特點：它帶有隨機性、局域性、分散性、突發(fā)性、瞬時性及三維性，這些鮮明特點，一方面使得對它的深入了解有了難度;另一方面也較難引起全社會的關注。有的雷害是由于人們的疏忽及無知造成的，因為雷害對某一點而言概率極低，往往是百年一遇或更少，大多數(shù)人往往不在意，這就有了隱患。

當雷擊造成人員傷亡及重大財產損失時被稱為雷電災害。雷電的破壞作用主要由以下3方面引起。

(1)直接雷擊：是雷云直接對地面物體放電，一次短時雷擊的時間一般T半值時間＜2 ms;一次長時間雷擊一般2 ms＜Tlong＜1 s;但有很大的電流通過，可達100～200 kA，使空氣溫度驟然升到1萬～2萬℃，產生強烈的沖擊波，造成房屋損壞，人畜傷亡。當雷電流通過有電阻或電感物體時，能產生很大的電壓降和感應電壓，破壞絕緣，產生火花，使設備損壞，甚至引起燃燒、爆炸，使危害進一步擴大。

(2)感應放電：是附近落雷所引起的電磁作用的結果。可分為靜電感應和電磁感應兩種：①靜電感應是由于建筑物上空有雷云時，建筑物會感應出與雷云所帶電荷相反的電荷，雷云向地面開始放電后，在放電通路中的電荷迅速中和，但建筑物頂部的電荷不能立刻流散入地，便形成很高的電位，造成在建筑物內的電線、金屬設備、金屬管道放電，可能引起火災、爆炸和人身事故。②電磁感應是當雷電流通過金屬體入地時，形成強大的磁場，能使附近的金屬導體感應出高電勢，在導體回路的開口處產生火花。

(3)由架空線路引入高電位：架空線路在直接雷擊或在附近落雷而感應過電壓時，如不設法在路途使大量電荷流散入地，就會沿架空線路引進屋內，造成電氣設備絕緣擊穿甚至損壞房屋等現(xiàn)象。

2 雷災資料來源說明

義烏市雷電現(xiàn)象的觀測已經有50多年的歷史，但是雷電災害收集整理工作是2001年來才開展的，所以資料年限僅10 a。地閃次數(shù)收集從2008年開始，資料年限僅3 a。根據統(tǒng)計，義烏市年平均雷暴日數(shù)為49．9 d，2008—2010年地閃次數(shù)均保持在7000次左右(見圖1)。

圖1 2008—2010年地閃次數(shù)

3 雷電災害的時空分布特征

3．1 雷電災害的時間分布

圖2給出了2001—2010年義烏全市雷電災害逐年發(fā)生次數(shù)。從圖表可以看出，2007年以后雷電災害的次數(shù)呈逐年增多趨勢。出現(xiàn)這種結果可能與經濟快速發(fā)展，城鄉(xiāng)高大建筑物增多、信息技術廣泛應用、人們對雷電災害認識提高重視程度增強、各級各部門高度重視雷電災害工作和信息報送渠道增加等因素有關。雷電災害發(fā)生的季節(jié)性變化明顯，一年四季均有發(fā)生，但多出現(xiàn)在夏季。

圖2 2001—2010年雷電災害年際分布

圖3給出了2001—2010年義烏全市雷電災害發(fā)生次數(shù)平均月變化。從圖表可以看出，雷電災害主要集中分布在5—9月，其中7，8月最嚴重，6月次之，因此夏季成為雷電災害的高發(fā)季節(jié)。這是因為夏季暖濕氣流旺盛、對流性天氣較多。

圖3 2001—2010年雷電災害月變化

從雷電災害發(fā)生的日變化看，午后至傍晚雷電災害最多，早上和夜間相對較少。這和雷電發(fā)生的日變化特征接近。夏季地面溫度較高，午后低層大氣已經充分受熱，溫度較高;而傍晚的云頂?shù)妮椛淅鋮s溫度較低，因此云內的不穩(wěn)定性增大，若高層有冷平流配合，發(fā)生雷電等強對流活動的幾率較大。

3．2 雷電災害的空間分布

義烏位于金衢盆地東部，浙江省地理中心地處境內，屬亞熱帶季風氣候，境內有中低山、丘陵、崗地、平原，土壤類型多樣，光熱資源豐富。從2001—2010年雷電災害分布看(表1和圖4)市區(qū)(含稠城、江東、稠江、北苑)共發(fā)生44起，占39%;蘇溪鎮(zhèn)、廿三里街道分別為17起和16起，占15%和14%;大陳鎮(zhèn)和赤岸鎮(zhèn)均8起，占7%;雷電災害的空間分布呈市區(qū)向南北輻射的明顯特征，且東北部高于南部，西部偏少。

市區(qū)雷電災害多于鎮(zhèn)街，主要原因在于城區(qū)高大建筑物成群林立、現(xiàn)代通訊設施多且使用頻繁，容易引發(fā)雷電災害。

表1 2001—2010年雷電災害鎮(zhèn)街統(tǒng)計表

4 雷電災害成因分析

圖4 2001—2010年雷電災害空間分布圖

義烏市的雷電災害主要發(fā)生在人身安全、電子電器設備、火災、建(構)筑物等方面。圖5為義烏市2001—2010年雷電災害種類的分布狀況。由圖表可見：人員傷亡事故14起，占雷電災害的10．6%;火災6 起，占雷電災害的 4．6%;電子電器設備事故70起，占雷電災害的53%;建(構)筑物事故43起，占雷電災害32．6%。

圖5 2001—2010年雷電災害種類分布

根據2001—2010年雷電災害資料分析，人員傷亡事故14起，12起發(fā)生在農村，占傷亡事故的85．7%，其原因大多是由于農民不具備防雷基本知識，在田間、野外躲避雷雨時，往往在大樹下、涼亭內避雨，在雷雨中騎自行車，手持金屬工具赤腳在高壓線桿附近行走等等。另外一個顯著特點是雷災造成電子電器設備損壞嚴重，導致供電中斷、有線電視、通訊網絡中斷，主要是因為現(xiàn)代社會高度依賴信息技術，而信息技術以微電子技術為基礎，微電子設備耐壓性差，對電磁脈沖特別敏感，雷電產生的雷擊電磁脈沖對微電子設備產生的破壞作用不像直擊雷那樣只是一個點，而是一片區(qū)域，災害影響波及千家萬戶、社會經濟生活的各個方面。這也正是雷電災害增多的主要原因。

5 結語

5．1 義烏市雷電災害的空間分布特點呈市區(qū)向南北輻射的明顯特征，且東北部高于南部，西部偏少。

5．2 義烏市雷電災害一年四季均有發(fā)生，但季節(jié)性變化明顯，雷電災害主要集中分布在5—9月，其中7，8月最嚴重。從雷電災害發(fā)生的日變化看，午后至傍晚雷電災害最多，早上相對較少，這和自然雷電發(fā)生的日變化比較接近。

5．3 根據義烏全市雷電災害資料分析，雷電災害造成的人員傷亡主要發(fā)生在農村，城市雷電災害主要是電子電器設備和信息系統(tǒng)遭受破壞。隨著信息技術的飛速發(fā)展，雷電災害趨于增多。

其實，雷電的本身并沒有變，而是科學技術的發(fā)展，使得人類社會的生產、生活狀況發(fā)生了巨大的變化。因此，當代防雷工作的重要性、迫切性、復雜性大大增加了。雷電的防御已從直擊雷防護到系統(tǒng)防護，我們必須站到時代的新高度來認識和研究現(xiàn)代防雷技術，提高人類對雷電災害防御的綜合能力。

由于資料統(tǒng)計年限較短，自身學識水平有限，加上各種主客觀原因，如偏遠山區(qū)未被發(fā)現(xiàn)的雷擊事件，對雷電災害存在不科學認識不愿意上報，個別單位和個人為了自身的某種利益和需求而隱瞞雷電災害事故等等，從而可能導致雷電災害信息搜集上報的不完整性。因此，義烏市未來雷電災害分布特征仍有可能會出現(xiàn)一定的變化。

［1］ 陳渭民．雷電學原理［M］．北京：氣象出版社，2003：31-33．

［2］ 關象石．雷電災害及防雷技術的發(fā)展［N］．中國氣象報，2006-09-09(004)．

［3］ 朱乾根，林錦瑞，朱紹文．天氣學原理和方法［M］．北京：氣象出版社，1981．

［4］ 機械工業(yè)部．建筑物防雷設計規(guī)范GB50057-94(2000年版)［S］．北京：中國計劃出版社，2000．