河北省雷電災害事件特征分析

彭相瑜，陳笑娟，陳小雷，張 靜

（河北省氣象災害防御中心，河北 石家莊050021）

雷電災害泛指雷擊或雷電電磁脈沖入侵造成人員傷亡或財產(chǎn)受損，電子設備部分或全部功能喪失，釀成不良社會和經(jīng)濟后果的事件，它造成的損失包括直接的人員傷亡和經(jīng)濟損失[1-2]。河北省地處中緯度沿海與內(nèi)陸交接地帶，雷電活動頻繁，每年由于雷電導致的災害事件產(chǎn)生了嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，因此對河北省雷電災害事件特征進行分析研究顯得尤為重要。

近些年來，我國許多學者在雷電災害的時空分布及成因等方面進行了大量的研究。胡先鋒等[3]分析1998—2004年全國雷電災害資料得出我國的雷電災害總體表現(xiàn)為南多北少；黃小彥等[4]發(fā)現(xiàn)2000—2006年湖北省雷電災害次數(shù)月分布呈雙峰型，與雷暴日數(shù)的月分布基本一致；張祎等[5]對2007—2013年浙江省雷電災害特征也進行了統(tǒng)計分析并探討了發(fā)生原因。關于區(qū)域災害易損性分析方面，田艷婷[6]利用氣象資料對河北省雷電災害進行了評估，并繪制了區(qū)劃圖；尹娜[7]結(jié)合自然環(huán)境與雷擊密度等一系列指數(shù)綜合評估了廣東省雷電災害。此外，還有大量以個例為評估對象的分析[8-11]。以上研究為分析雷電災害事件提供了參考，但對近年河北省雷電災害研究較少，本文根據(jù)近10 a河北省雷電災害事件資料，對雷電災害事件的時空分布、行業(yè)分布、經(jīng)濟損失、人員傷亡等方面進行了分析。可為河北省防雷減災工作提供一定的參考。

1 資料來源

本文雷電災害資料來自中國氣象局雷電防護管理辦公室編寫的《2006—2012、2014、2015、2017年全國雷電災害匯編》，該匯編記錄了全國各省市雷電災害事件發(fā)生的時間、地點、行業(yè)、損失、傷亡等方面數(shù)據(jù)。依據(jù)上述資料，剔除不規(guī)范記錄，選取河北省1735個雷電災害事件進行了分析。其中雷電災害事件影響的行業(yè)主要有電力、石化、通信、交通、金融和教育等；雷電災害事件按照發(fā)生地可分為城市和鄉(xiāng)村；雷災經(jīng)濟損失以萬元為統(tǒng)計單位。

地閃密度數(shù)據(jù)由河北省氣象局2006—2017年地閃監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)規(guī)范化后使用地閃密度公式計算得到。式中，N為地閃密度，單位：次/（km2·a）；n為統(tǒng)計樣本年數(shù)；F為某區(qū)域地閃次數(shù)；S為面積。

2 時間分布特征

2.1 年變化特征

由圖1可知，2006—2017年（不包括2013、2016年），全省雷電災害事件總次數(shù)為1735起，雷電災害事件次數(shù)總體呈下降趨勢，2010—2014年河北省雷電災害事件次數(shù)呈明顯的波動特征。在排除氣候變化的大背景前提下，這種下降說明人們防雷減災意識的加強，防雷減災工作已經(jīng)初見成效。全省年平均雷電災害事件次數(shù)為173.5次，超過年平均雷電災害事件次數(shù)的年份有2006、2007、2008、2009年，其中2008年發(fā)生的雷電災害事件次數(shù)最多，為383次。

圖1 河北省雷電災害事件次數(shù)年變化

2.2 月變化特征

由圖2分析可知，河北省雷電災害事件隨月份呈正態(tài)分布，雷電災害事件主要集中在4—9月，占全年雷電災害事件總數(shù)的98.04%，其中，6—8月為雷電災害事件高發(fā)期，共計1408次，占全年雷電災害事件總數(shù)的81.34%，1、2、11、12月雷電災害事件沒有發(fā)生。

圖2 河北省雷電災害事件月變化

河北省雷電災害事件具有明顯的季節(jié)性變化，即雷電災害事件多發(fā)生在夏季，這與河北省地處中緯度季風氣候區(qū)，夏季受偏南季風暖濕氣流影響，暖濕氣流旺盛，對流性天氣活動頻繁有密切的關系[12]。

3 空間分布特征

圖3為河北省各市雷電災害事件發(fā)生次數(shù)與距平值統(tǒng)計數(shù)據(jù)。雷電災害事件發(fā)生次數(shù)最多的城市為唐山市，共496次，占全省雷電災害事件總量的28.57%；保定市的雷電災害事件發(fā)生次數(shù)位居第二，為263次；石家莊市的雷電災害事件發(fā)生次數(shù)位居第三。這3個城市距平值均為正，超過了全省雷電災害事件總量的平均值。而衡水市的雷電災害事件發(fā)生次數(shù)最少。由此可見，雷電災害事件發(fā)生具有較強的地域性，唐山、保定和石家莊3市為雷電災害事件的高發(fā)區(qū)。

圖3 河北省各市雷電災害事件次數(shù)與距平值排序分布

圖4是以縣級區(qū)域為單位，河北省發(fā)生雷電災害事件次數(shù)的分布。唐山市北部地區(qū)，包括玉田縣、遵化市、遷西縣和遷安市等發(fā)生的雷電災害事件次數(shù)最多，存在一個高值區(qū)，4個市縣發(fā)生的雷電災害事件總數(shù)高達350次，尤其是遵化市，達154次。此外，承德市區(qū)、廊坊市區(qū)和保定市區(qū)發(fā)生的雷電災害次數(shù)也相對較多，總數(shù)超過了51次，這3個市區(qū)發(fā)生的雷電災害次數(shù)相對于本市其他縣區(qū)而言，明顯較高，即市區(qū)發(fā)生的雷電災害事件更高。而在滄州、衡水和邯鄲發(fā)生的雷電災害事件次數(shù)較少，但也顯示出市區(qū)高于縣區(qū)的特征。

此外，雷電災害事件具有地域選擇性，山地、河流、湖泊、地下水露頭處最易遭受雷擊，尤其山區(qū)地形陡峭多變、對大氣有抬升作用，很容易導致強對流性天氣[12]。因此，唐山、秦皇島沿海地區(qū)與燕山山脈交接處，太行山山麓等地區(qū)雷電災害事件發(fā)生較多，根據(jù)河北省地閃密度分布（圖5），可看出雷電災害發(fā)生頻次與地閃密度有一定的對應關系；河北中南部平原雖然雷電密度不是最高的地區(qū)，但其經(jīng)濟發(fā)達、高層建筑多、電子設備密集，也易受雷電電磁脈沖影響，形成雷電災害事件。

圖4 河北省雷電災害事件分布

圖5 河北省地閃密度分布

4 行業(yè)分布特征

分析全省雷電災害事件的行業(yè)分布（圖6）。2006—2017年（不包括2013、2016年），從電力、石化、通信、交通、金融、教育等6個行業(yè)歸類的雷電災害事件數(shù)據(jù)分析看，電力行業(yè)發(fā)生雷電災害事件次數(shù)遠高于其他行業(yè)，達382起；其次是通信行業(yè)，為75起。究其原因，與電力行業(yè)的輸變電設備露天分布較廣、遭受雷擊的概率較大有關。而通信行業(yè)位居第二，其原因可能是，隨著現(xiàn)代化社會的發(fā)展，網(wǎng)絡化、信息化建設的不斷加快，信息網(wǎng)絡等弱電設備的大量應用，而這類設備本身而言，靈敏度高，抗電磁干擾的能力較低，易受到雷電的靜電感應和電磁脈沖影響，導致電子設備遭受損失。因此，應加大對電子設備的雷電防護，如安裝合適的浪涌保護器，電力線纜進行屏蔽等防護措施[13]。

圖6 6個行業(yè)所發(fā)生的雷電災害事件數(shù)

5 經(jīng)濟損失特征分析

表1是河北省雷電災害事件經(jīng)濟損失統(tǒng)計。河北省雷電災害事件造成的直接經(jīng)濟損失和間接經(jīng)濟損失分別為5 416.81萬元和2 237.17萬元，其年均值分別為541.68萬元和223.72萬元。針對直接經(jīng)濟損失而言，超過年均值的年份有2006、2007、2008、2011年。特別是2006、2007、2008年，雷電災害事件造成的直接經(jīng)濟損失均超過900萬元，對社會經(jīng)濟建設造成了一定的影響。

表1 河北省雷電災害事件所造成的直接和間接經(jīng)濟損失 萬元

從全省各市雷電災害事件造成的直接經(jīng)濟損失排序分布（圖7）可以看出，保定、唐山市的雷電災害事件造成的直接經(jīng)濟損失最為嚴重，分別為1279萬元、1178萬元。而秦皇島、衡水市的雷電災害事件造成的直接經(jīng)濟損失相對較輕。這與其他研究[6]存在出入，可能與未及時收集或上報災情有關，因此《2006—2012、2014、2015、2017年全國雷電災害匯編》中有關秦皇島災害損失的條目較少。

圖7 全省各市雷電災害事件造成直接經(jīng)濟損失排序分布

6 人員傷亡事故特征分析

根據(jù)統(tǒng)計，近10 a河北省雷擊人員傷亡事故共計120起。按雷災發(fā)生地，分為城市和鄉(xiāng)村兩類，其中鄉(xiāng)村發(fā)生103起、城市發(fā)生8起，其余9起發(fā)生地類型不明確。

因雷電所致的傷亡人員總數(shù)達199人，其中受傷為83人、死亡為116人，受傷人數(shù)與死亡人數(shù)之比約為7∶10。

依據(jù)雷災發(fā)生地類型統(tǒng)計，近10 a河北省因雷擊死亡的事故中，鄉(xiāng)村死亡人數(shù)103人、城市死亡人數(shù)3人，其余10人的雷擊死亡地類型尚不明確，其具體結(jié)果如表2所示。

表2 河北省雷電災害事件所致人員死亡分布統(tǒng)計

年均雷擊傷亡人數(shù)為20人，最多的是2009年達39人，變化趨勢上呈現(xiàn)出在2009年有一個突然上升，其他情況下基本上逐年減小。因為在2009年石家莊長安區(qū)西兆通鎮(zhèn)南石家莊村發(fā)生了一起重大雷電災害事故，造成17人身亡、3人受傷。在2017年則沒有發(fā)生雷電災害人員傷亡情況。

各市對比情況如圖8所示。在全省范圍內(nèi)，近年來鄉(xiāng)村發(fā)生雷擊人員傷亡事故在雷擊人員傷亡事故總數(shù)中仍然占有較重的比例。發(fā)生雷擊人員傷亡事故較為嚴重的市為張家口市、保定市，而廊坊市是雷擊人員傷亡事故的低發(fā)區(qū)。

統(tǒng)計雷擊傷亡事故時發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村雷擊傷亡事故大都發(fā)生在田間、樹下、水域、郊野空曠路段、山地等處，可以從側(cè)面反映出廣大農(nóng)村居民防雷意識較為薄弱，對雷擊傷害的重視不夠，農(nóng)村防雷科普存在不足，有待進一步加強農(nóng)村防雷科普宣傳；另一方面也是因為夏季為河北省的農(nóng)忙季節(jié)，農(nóng)民在田間活動的密度和頻度比較高，加上農(nóng)村地形復雜，田間相對空曠，雷電災害事件引發(fā)人員傷亡事故就較多。

圖8 河北省雷電災害事件人員傷亡城鄉(xiāng)對比

7 結(jié)論

通過分析，可以得出河北省雷電災害事件特征：

（1）河北省近10 a雷電災害事件呈逐年波動遞減的趨勢。6—8月為雷電災害事件高發(fā)期，共計1408次，占全年雷電災害事件總數(shù)的81.34%，1、2、11、12月雷電災害最少。

（2）唐山、保定和石家莊市為雷電災害事件的高發(fā)區(qū)，衡水市的雷電災害事件發(fā)生次數(shù)最少，唐山市北部存在一個高值區(qū)。其他城市雷電災害事件主要發(fā)生在市區(qū)。

（3）從河北省電力、石化、通信、交通、金融、教育等6個行業(yè)所發(fā)生的雷電災害事件分析，電力行業(yè)雷電災害事故次數(shù)最多，達382起，遠高于其他行業(yè)；其次是通信行業(yè)。近10 a河北省雷電災害造成的直接經(jīng)濟損失達5 416.81萬元，尤其是2006、2007、2008年，直接經(jīng)濟損失均超過900萬元。保定、唐山市的雷電災害事件造成的直接經(jīng)濟損失最為嚴重，而秦皇島、衡水市的雷電災害造成的直接經(jīng)濟損失相對較輕。

致謝：本文得到了魏軍、王碩飛的指導和幫助，在此表示感謝！