淺析銅陵市雷電活動特征

馬林 王正華 林群星 石偉光

摘 要：該文對銅陵市1960-2011年人工逐日雷暴觀測資料和LD-LL型閃電定位儀的2005-2011年探測資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，分析了雷暴活動的變化特征，為銅陵地區(qū)雷電研究及科學(xué)防雷提供參考。

關(guān)鍵詞：雷暴日；雷電特征；銅陵市

中圖分類號 P429 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）06-158-02

雷電因其強(qiáng)大的電流、炙熱的高溫、強(qiáng)烈的電磁輻射以及猛烈的沖擊波等物理效應(yīng)，能夠在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用，從而造成嚴(yán)重的社會和經(jīng)濟(jì)損失[1]。人們把雷電災(zāi)害列為“電子時(shí)代的一大公害”，也是“國際減災(zāi)十年”公布的最嚴(yán)重的10種自然災(zāi)害之一，已成為制約社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。雷電的發(fā)生與地理位置有著不可分割的關(guān)系，某地雷暴活動的變化特征基本可反映出本地雷電活動的多年平均結(jié)果[2]。

銅陵市地形地貌復(fù)雜，北部為臨江沖積平原，南部及東南部多為山地，中部丘陵起伏，地下礦物質(zhì)非常豐富，引發(fā)雷電現(xiàn)象幾率大[3]。銅陵地區(qū)雷電事故多發(fā)生于周邊農(nóng)村，但城市經(jīng)濟(jì)受損卻是最為嚴(yán)重的。因此，開展雷電活動特征分析并進(jìn)行應(yīng)用研究，對科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理的開展銅陵市雷電防護(hù)工作有著重要的經(jīng)濟(jì)和社會意義。

1 資料來源和方法

將銅陵市地面氣象觀測站1960-2011年人工逐日雷電觀測資料與安徽省LD-LL型閃電定位儀的2005-2011年探測資料相結(jié)合，利用Access、surfer、Excel、AutuCAD、ArcGIS等軟件進(jìn)行雷電活動特征統(tǒng)計(jì)分析。

2 銅陵市雷暴變化特征

雷暴的人工觀測[4]，是觀測員以測站為中心，從整體出發(fā)判別雷暴系統(tǒng)，聞雷便記錄為一個(gè)雷暴日。以第一次聞雷時(shí)間為開始時(shí)間，最后一次聞雷時(shí)間為終止時(shí)間。

2.1 銅陵市雷暴年際變化特征 統(tǒng)計(jì)1960-2010年銅陵市雷暴觀測資料顯示，總雷暴日數(shù)為1 863d，年平均雷暴日數(shù)為36.5d，屬中雷區(qū)[5]。雷暴日數(shù)最多年份出現(xiàn)在1963年，為65d；最少年份出現(xiàn)在1982年和2001年，為24d，其間相差33d，年際變化大。如表1，若將距平百分率≥20%作為多的年份[6]，則有9a偏多，主要出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代前期，將距平百分率≤20%作為少的年份，則有15a，主要出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代以后，整體雷暴日數(shù)趨勢為遞減趨勢。由圖1可知，銅陵氣候傾向系數(shù)[7]為-3.71d/10a，說明銅陵市每年雷暴日數(shù)正以3.71d/10a的速率呈下降趨勢。

2.2 銅陵市雷暴季節(jié)變化特征 統(tǒng)計(jì)銅陵市50a雷暴觀測資料表明，銅陵市春季（3～5月）雷暴日數(shù)為439d，約占年雷暴日總數(shù)23.56%；夏季（6～8月）雷暴出現(xiàn)最多，尤其7、8月份，雷暴日數(shù)為1 199d，約占年雷暴日總數(shù)64.36%；秋季（9～11月）雷暴日數(shù)為157d，約占年雷暴日總數(shù)8.43%；冬季（12～次年2月）雷暴出現(xiàn)最少，雷暴日數(shù)為41d，約占年雷暴日總數(shù)2.2%。這主要是由于銅陵夏季受西伯利亞氣團(tuán)與熱帶海洋氣團(tuán)或來自印度洋的赤道氣團(tuán)交匯影響，劇烈天氣較為頻繁。由圖2～圖5中的氣象系數(shù)趨勢方程結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)中t檢驗(yàn)法[8]可以看出，銅陵市夏季雷暴日數(shù)下降趨勢尤為顯著。

2.3 銅陵市雷暴日變化特征 統(tǒng)計(jì)表明，銅陵市雷暴日變化非常明顯，如圖6所示，13：00后雷暴頻率明顯增加，15：00～20：00達(dá)到峰值，約占全天時(shí)段雷暴的59.18%。這主要由于銅陵地區(qū)低山丘陵縱橫交錯(cuò)，地勢起伏不平，極容易形成午后局地對流天氣。

3 銅陵市雷電變化特征

雷云向大地或雷云之間劇烈放電的現(xiàn)象稱為閃擊，帶負(fù)電荷的雷云向大地放電為負(fù)閃擊，帶正電荷的雷云向大地放電為正閃擊。

3.1 銅陵市雷電強(qiáng)度特征 統(tǒng)計(jì)表明，銅陵市雷電年平均頻次約為11.65萬，其中，7、8月份出現(xiàn)頻次最高。由圖7可以看出，銅陵市主要以負(fù)閃為主，約占全年總地閃的97.01%。負(fù)閃平均強(qiáng)度為-59.29，極大強(qiáng)度為

-399.99KV；正閃平均強(qiáng)度為63.59KV，極大強(qiáng)度為399.99KV。平均雷電流陡度為46.24KA。另外，據(jù)統(tǒng)計(jì)，銅陵市雷電強(qiáng)度（絕對值）多為小于80KA，其中0～20KA約占全年總雷電頻次的42.5%。

3.2 銅陵市雷暴方位特征 統(tǒng)計(jì)1960-2010年銅陵市雷暴人工觀測雷暴方位資料，表明銅陵市雷暴多發(fā)生于偏南及東南部，北部略少。這主要由于銅陵東南及南部為山地丘陵地帶，且地下礦物質(zhì)豐富，土壤電阻率高所致。

4 結(jié)論與討論

銅陵市雷暴方位上呈南部偏多于北部的特點(diǎn)；多發(fā)生于夏季，13：00～20：00為雷暴高峰時(shí)段；年平均雷暴日為36.5d，并以3.71d/10a的速率呈下降趨勢，其中，夏季變化尤為明顯；雷電以負(fù)閃為主，雷電強(qiáng)度基本小于80KV。雷電特征的研究，除了雷電資料本身外，還需要考慮到大地的地理特性，并結(jié)合衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波等氣象信息，這樣才能更深刻地認(rèn)識雷電活動的時(shí)空特征，而這也有待于今后作進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

[1]肖穩(wěn)安.防雷工程檢測驗(yàn)收及雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估[M].北京：氣象出版社，2009：1.

[2]肖穩(wěn)安.雷電和防護(hù)及防雷工程管理[M].北京：氣象出版社，2009：29.

[3]肖穩(wěn)安.防雷裝置檢測技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2012：36.

[4]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[S].北京：氣象出版社，2008：25.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50343-2012.建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012：7.

[6]高留喜，楊成芳，馮桂力，等.山東省雷電活動的時(shí)空變化特征[J].氣候變化與進(jìn)展，2007，3（4）：239-241.

[7]吳城鷗，秦偉良.近代實(shí)用多元統(tǒng)計(jì)分析[M].北京：氣象出版社，2007：119.

[8]徐全智，呂恕.概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2004：178. （責(zé)編：張宏民）