日照危化品集中區閃電氣候特征分析

宋佰春李 斌許傳凱莊 玲日照市水務集團有限公司 日照市氣象局

日照危化品集中區閃電氣候特征分析

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日照市水務集團有限公司 日照市氣象局

宋佰春：男，1977年生，山東日照人，高級工程師，本科。山東省日照市氣象局工作，主要從事雷電防御技術服務工作。

利用2006-2015年山東省閃電定位系統資料，從閃電的地閃密度、季節變化、月變化、日變化、雷電流幅值特征、主要閃電方向等方面研究了日照危化品集中區的閃電氣候特征規律。結果表明：日照危化品集中區中莒縣的地閃密度最大，嵐山區最小，呈現內陸明顯高于沿海的特征，和地閃次數的變化規律特征一樣。日照危化品集中區地閃活動有明顯的月變化和日變化特征，各地均從2月份開始進入閃電活動季節并逐漸發展旺盛，8月份達到最大，7、8兩月發生的地閃次數之和占全年的85.2%。一天中有兩個時段容易發生地閃，分別為凌晨2-6時和下午14-18時，上午7-10時和晚上20-1時發生的次數較少。沿海地區的雷電流強度明顯大于內陸地區，東港區和山海天旅游度假區的強度最大。閃電主導方向主要為西北和西南方向。

閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內各部位之間的強烈放電現象（一般發生在積雨云中），它是自然界最為壯觀的大氣現象之一，其強大的電流、炙熱的高溫、猛烈的沖擊波以及強烈的電磁輻射等物理效應能夠在瞬間產生巨大的破壞作用，常常導致人員傷亡，摧毀建筑物，引起森林火災，導致煉油廠、加油站、化工廠等場所燃燒甚至爆炸，威脅人們的生命和財產安全。雷電災害已成為聯合國公布的10種最嚴重的自然災害之一，雷電災害被列為“電子時代的一大公害”。日照港是我國第八大港口，得天獨厚的地理位置和優良大港優勢，引來了全國諸多危化品巨頭入駐，這些企業為地方創造經濟財富的同時，也帶來了嚴峻的防雷安全生產形勢。

近年來有關閃電氣候變化規律研究較多，分析方法和側重點各有不同，王娟等人對國家、北京、湖北等地的閃電活動進行統計分析，山東也有唐巧玲、馮桂力等人對山東省的閃電定位資料進行了分析。本文利用2006-2015年山東省閃電定位系統獲取的資料，對日照各危化品集中區閃電地閃密度、季節變化規律、各月雷電活動規律、日變化規律、雷電流幅值、閃電方向等資料進行了分析，研究結果對各級氣象、安監、港航、交通等主管部門做好防雷減災安全管理和標準化工作有一定的參考作用，也為日照危化企業防御雷電災害提供科學決策依據。

資料與方法

資料來源

雷電資料取自山東省閃電定位系統，以日照各危化品集中區現場測量的地理位置參數為參考點，選取其所在區域中心位置5公里范圍內2006.07～2015.06這9年的地閃活動數據進行分析。

山東省閃電定位系統簡介

山東省閃電定位系統是由中國華云技術開發公司研制生產并布點建設的LD-II型閃電定位系統，主要由13個閃電定位儀（分別布設在山東章丘、龍口、榮成、即墨、日照、東明、東平、沾化、夏津、魚臺、蒙陰、郯城和昌邑），一個中心數據處理系統和圖形顯示終端構成，采用磁定向時差綜合法進行閃電定位，各個定位儀將接收到的閃電信息和GPS時間信息，通過業務通信網絡傳送到中心站計算機，通過中心數據系統的計算處理，得到閃擊的時間、位置、極性、強度等參數。該系統時鐘同步精度可達到0.1μs ，山東省內大部分地區閃電探測效率理論值為95%），定位精度可達到300m。

日照危化品集中區分區方法

按照日照市行政區劃劃分和地方政府危化品進園區的要求，將日照危化品分為7個集中區域，表1為各集中區中心位置的經緯度。

圖1 日照危化企業集中區地閃密度

圖2 日照危化品集中區地閃次數

圖3 日照危化品集中區各月地閃次數

表1 日照危化品集中區經緯度

分析與結果

地閃密度分布特征

地閃密度是指一年內單位面積地面發生各類閃電的次數，單位為：次/（km2a），是評估雷電活動強弱、計算雷擊風險、進行防雷設計的重要參數。圖1可以看出：地閃密度最大的區域為莒縣，東港區次之，隨后為五蓮縣、日照經濟開發區、山海天旅游度假區、國際海洋城，最小為嵐山區，最大值與最小值差達兩倍以上。結果表明日照市自西向東由內陸到沿海雷電活動逐漸減弱。

閃電活動季節變化規律

圖4 日照市雷電活動日變化

圖5 日照危化品集中區平均電流強度

圖6 日照危化品集中區正地閃平均強度

對以日照市各區域危化品集中區所在區域為中心方圓5公里范圍內9年的閃電數據進行統計和分析得到圖2。圖2可以看出：9年來莒縣的地閃次數最多，達2965次，國際海洋城次之，隨后為東港區、五蓮縣、日照經濟開發區、嵐山區，最少的為山海天旅游度假區，僅有1409次，不到最多的莒縣的一半，結果表明日照市內陸比沿海地區的地閃次數多，自西向東逐漸減弱，和地閃密度分布特征規律一樣。

閃電活動月變化規律

根據山東省閃電定位系統統計顯示，9年來全市危化品集中區共發生地閃13294次，圖3為日照市各月地閃次數圖。結果表明：日照危化品集中區地閃活動有明顯的月變化特征，1月和12月從沒有地閃現象發生，11月也僅有3次發生，分別發生在嵐山區、國際海洋城、山海天旅游度假區，各地均從2月份進入雷電活動季節并逐漸發展旺盛，8月達到最大值，7、8月份發生的地閃次數之和占全年的85.2%，其中8月份的地閃數占全年的63.2%。各月呈明顯的拋物線形式發展，從1月開始逐漸增大，8月到最大，后逐漸減小。6～8月主汛期為集中的閃電發生月份，占到全年的92.7%。

圖7 日照危化品集中區負地閃平均強度

圖8 日照市閃電玫瑰圖

閃電活動日變化規律

圖4為日照危化品集中區雷電活動日變化圖。結果表明：日照危化品集中區一日每時都有閃電活動發生，有明顯的日變化，各時頻率不均，凌晨4時發生的比例最高，達16.3%，一天中有兩個發生高峰期，分別為凌晨2～6時和下午14～18時，主要因為下午對流云系發展旺盛以及夜里云頂輻射冷卻使云層內的溫度層結變得不穩定，容易引起閃電，上午7～10時和晚上20～1時發生閃電的概率較低。

雷電流幅值分布特征

圖5～7為日照危化品各集中區雷電流幅值分布圖。可以看出：日照危化品集中區所在區域平均電流強度為14.52kA，各個地方差距不是非常大，東港區平均值最大，山海天旅游度假區次之，莒縣和五蓮縣的平均值最低。正地閃全市平均強度為24.91kA，東港區和開發區平均值最大，嵐山區和海洋城平均值最小。負地閃全市平均強度為14.40kA，明顯低于正地閃強度，東港區和山海天旅游度假區平均值最大，莒縣和五蓮縣平均值最小。由此可知沿海地形的雷電流強度明顯大于內陸地區。

日照危化品集中區主要閃電方向

根據山東省閃電系統資料得到日照市閃電玫瑰圖，見圖8。可以看出：日照市閃電主導方向為西北（NW）方向，次主導方向為西南（SW）方向，危化企業雷電防護設計、施工應在上述重點方位采取綜合措施，其防護效果會更好。

結語與討論

（1）本文選取的閃電資料從2006年到2015年只有9年的時間，跨度較短，可能對分析結果和指導作用有一定的影響，待積累更長時間序列的資料后，利用更多完善的數據對本文提出的結論進行修正。

（2）閃電活動包括云閃和地閃，與人工觀測的雷暴資料數據有區別，在使用時應注意對待。

（3）危化企業應根據本文結論采取綜合完善的雷電防護措施，選用合理、最佳的防雷技術，每年委托有資質的單位對雷電防護裝置檢測兩次。根據結論制定合理、有效的雷電災害應急預案，并經常組織演練。