桐城市近55年來雷暴氣候特征分析及雷電災害的防護

蔡冬梅 秦偉

摘要 通過對1967～2011年桐城市氣象觀測站逐日、逐月、逐年雷暴的觀測資料進行數理統計，分析了桐城市雷暴氣候的特征。結果表明，近55年來桐城市年平均雷暴日為42.8 d，屬于多雷區；雷暴日數的年際變化幅度大，最多年份73 d（1963年）與最少年份25 d（1988和2001年），相差48 d，將近3倍之多；55年來雷暴的發生有逐漸減少的趨勢，并以3.51 d/10a的氣候傾向率遞減；桐城雷暴集中出現在3～9月，共出現2 264 d，占全年雷暴日數的 96.1%，尤以7月突出；有明顯的季、月變化，冬季雷暴出現的概率較低。

關鍵詞 雷暴日；統計；氣候特征；雷電災害；雷電防護；桐城市

中圖分類號 S161 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）31-11035-02

雷暴是一種劇烈的天氣過程，是大氣中伴有雷聲的放電現象，常發生在大氣層結極不穩定、天空有積雨云存在的天氣條件下，出現時常伴有大風、暴雨、冰雹、龍卷等災害性天氣。雷電災害是一種有著巨大危害性的氣象災害，被“聯合國國際減災十年委員會”列為“最嚴重的十種自然災害之一”^[1]。

桐城市位于安徽省中部偏西南、長江北岸、大別山東麓，地勢自西北向東南，山地、丘陵、平原依次呈階梯分布，屬亞熱帶季風濕潤氣候帶，同時受西風帶和東風帶天氣系統的雙重影響，雷暴天氣頻繁出現。由于雷電產生于雷暴天氣，是雷暴天氣最基本的特征，因此，雷暴天氣的活動規律在一定程度上反映了雷電天氣的活動規律。研究雷暴活動規律、氣候特征自然成為防雷減災的需要^[2]。筆者現以桐城市氣象站1967～2011年雷暴觀測資料為依據，對近55年該市的雷暴進行分析，總結該市雷暴的規律和特征，為桐城市的防雷減災工作提供依據，降低雷暴災害造成的損失。

1 資料與方法

1.1 資料來源 桐城市氣象站屬于國家基準站，1956年建站至今觀測場探測環境保護完好，所記錄氣象資料具有代表性、準確性和連續性。雷暴資料來源于1957～2011年經審核過的歷年地面氣象觀測資料。

1.2 雷暴日的統計方法 按世界氣象組織的定義，在某站聽到有雷聲的1個觀測日叫作雷暴日。在氣象學中，常用雷暴日的多少來反映雷電活動的強度。一個雷暴日就是當天發生過雷響，不論有多少次，只要發生就計一日。年平均雷暴日可以表征某個地方雷電活動的頻繁程度。根據雷電活動的頻度和雷害的嚴重程度，我國把年平均雷暴日數T>90的地區叫做強雷區，T≥40的地區為多雷區，15≤T≤40的地區為中雷區，T≤15的地區為少雷區^[3]。

1.3 分析方法 采用了常用的統計學方法，主要計算了雷暴日數、年平均雷暴日以及雷暴的年際變化、季變化、月變化和雷暴的氣候傾向率等。

2 雷暴的氣候特征

2.1 雷暴的年際變化

根據 1967～2011 年桐城雷暴觀測資料統計表明，55年桐城市雷暴總日數為2 356 d，年平均雷暴日42.8 d，按照國內有關標準，桐城市屬于多雷區，桐城市年雷暴日數在 25～73 d。選取桐城55年的雷暴日資料，計算年均雷暴日數的趨勢定量變化一元線性方程，得出y=-0.351 0x+52.665，氣候傾向率為-3.51 d/10a，表明1967年來桐城市年均雷暴日總體呈下降趨勢，減少速率為3.51 d/10a，圖1也較好地說明了這一點，從圖中還可以看出55年來桐城市雷暴日數波動起伏明顯，最多年出現在 1963 年，為 73 d；最少年出現在 1988和2001年，為25 d。雷暴日數最多年與最少年相差48 d。

2.2 雷暴的年代際變化

經統計，桐城市20世紀60年代雷暴最多，平均為51.9 d，80%的年份雷暴日數大于55年平均值；70年代略有減少，平均為49.8 d，從80年代起期間雖有波動，但總體呈現減少趨勢，80年代、90年代和21世紀以來的平均雷暴日數分別為39.9、37.1、36.0 d。這與有關近 30 年來我國大部分地區平均雷暴頻數在波動中減少的研究成果是一致的^[4]。

2.3 雷暴的季節變化

統計表明，桐城55 年春季（3～5 月）雷暴總日數為594 d，出現頻率為 25.2%；夏季（6～8 月）是桐城雷暴的高發期，55年夏季雷暴總日數為 1 504 d，出現頻率高達 63.8%；秋季（9～11 月）桐城雷暴日數呈逐月減少態勢，55年秋季雷暴總日數為 202 d，出現頻率為 8.6%；冬季（12月～次年2 月）桐城出現雷暴較少，55年冬季雷暴總日數僅為 56 d，出現頻率為 2.4%。表明桐城雷暴的季節變化特征與大氣環流的季節性突變及熱力作用的季節變化基本一致。

2.4 雷暴的月際變化

統計桐城逐月雷暴日數（圖 2）發現，7月為桐城雷暴發生的高峰期，累計出現619 d，其出現頻率為26.4%，8月次之，累計出現574 d，出現頻率為24.2%；1、12月為雷暴發生的低谷期，出現頻率均為0.2%；從各月來看，桐城雷暴集中出現在全汛期（3～9月），共出現2 264 d，占全年雷暴日數的 96.1%；從3月起，雷暴日逐漸增加，這與安徽省從3月份開始增溫有關，進入春季雨水增多，月雷暴日也在上升；6 、7月雷暴日逐月趨于近直線傾斜上升； 7月份地面輻射增溫快，空氣中水汽含量最充足，而溫暖潮濕的上升氣流是產生雷暴的必要條件，所以雷暴現象明顯增多，達到峰值；8月略有回落，9月以后迅速減小。

3 雷電災害的防護

雷電災害具體來說就是帶電的雷云對地面目標沖擊放電，造成建筑物、場所、電力、電信、電子等設備的破壞，或發生人身傷亡，或發生火災等危害，分為直擊雷、側擊雷、雷電波侵入和雷電跨步電壓等。要減少雷電災害，需要從其本質上入手，通過對其形成機制、誘發因素的分析，進而提出相應的防護措施。目前來說，對于雷電災害的防護，則應該做到以下幾點^[5]。

3.1 直擊雷的防護

直擊雷就是雷電直接擊打在物體上，并通過電效應、熱效應和機械力作用等造成巨大的災害。可以說，直擊雷是雷電災害的主要形式，從它形成機制和誘發因素上來看，就是云層和物體間的猛烈放電現象。因此，直擊雷的防護可以采用避雷針、避雷網以及地網相配合的整體避雷體系，未來還要向等離子防雷發展。

3.2 側擊雷的防護

側擊雷就是雷電從側面擊打在物體上，與直擊雷相比，近年來側擊雷發生的概率呈上升趨勢，這也與城市的下墊面等要素有關。近年來，側擊雷的發生越來

越多了，因此，對于側擊雷的防護主要是均壓環的應用，要使均壓環發揮作用，就要嚴格按照標準來進行，對于均壓環的材料、規格、敷設方式、數量、連接等方面均要嚴格把關。

3.3 雷電波侵入的防護

雷電波侵入就是雷電波可以沿著金屬管道或線路進入室內，從而造成危害。現在很多建筑物均有外管道或線路接入，可以說這是不可避免的，那么，對于雷電波侵入的防護就顯得尤其重要了。

因此，對于雷電波侵入的防護主要集中在接入的管道和線路上。在電源的輸入和輸出端都要安裝電涌保護器，同時為了保護信號的正常傳輸，還應該在兩端安裝信號防雷器，同時對于管線還應設置屏蔽，以最大限度地減少雷電波的侵入危害。

3.4 雷電跨步電壓的防護

雷電跨步電壓就是雷擊大地后，大量的電流在地面擴散，從而使周圍地面上分布著不同的電位，在中心點附近的兩點間存在著很大的電壓差，這兩點間的電壓就叫跨步電壓。如果人的兩腿分別踩在這兩點上，將會造成很大的電位差，將會產生強電流通過人體，造成危害。因此，跨步電壓的防護就是在雷雨天氣盡量遠離有可能遭受雷擊的金屬物體，如果在野外則要停止行走，并攏雙腿并蹲下護住頭部。

4 小結

（1）桐城屬多雷區，年均雷暴日 42.8 d，年雷暴日數在 25～73 d。

（2）近55年桐城雷暴日年際變化幅度較大。最多年份比最少年份相差48 d，將近3倍。桐城年平均雷暴日數呈現出3.51 d/10a的減少趨勢。

（3）桐城的雷暴具有明顯的季節性變化特點，夏季高發，尤以 7 月份雷暴日數為最多，冬季發生雷暴的概率最低，春季多于秋季。

（4）桐城雷電防護主要從直擊雷、側擊雷、雷電波侵入和雷電跨步電壓4個方面的防護著手，由于雷擊災害頻發，一定要做好雷擊災害的防護，理論與實踐相結合，既要符合防雷規范又要在實際中發揮防雷作用。

參考文獻

[1] 黃小紅，古名岸.吉安雷暴日統計及其特征分析[J].井岡山大學學報：自然科學版，2010（6）：53-56.

[2] 紀曉玲，穆建華，周虎，等.45a來寧夏雷暴氣候統計特征及趨勢分析[J].中國沙漠，2009（4）：744-749.

[3] 謝亞玲，錢家松，焦乘乘，等.1961-2010年平塘縣雷暴活動的變化特征統計分析[J].貴州氣象，2012（2）：30-32.

[4] 張敏鋒，馮霞.我國雷暴天氣的氣候特征[J].熱帶氣象學報，1998，14（2）：156-162.

[5] 機械工業部設計研究院.建筑物防雷設計規范（GB 50057-94 2000版）[S].北京：中國標準出版社，1994.