基于GIS南京地區雷電活動特征研究

陳壽軍 南京昆侖防雷裝置檢測中心

一、引言

雷電是雷雨云內部、雷雨云之間或雷雨云與大地之間發生的劇烈放電現象。雷電活動除與大氣環流有關外，還與地理、地質、氣候、季節等因素有緊密的關聯，其發生的條件和強度，在不同地域顯示出不同的活動特征[1]。

二、研究區概況

南京地處江淮下游，面積6600km2。南京南北長、東西窄，成正南北向；南北直線距離150km，中部東西寬50～70km，是低山、崗地和濱湖平原等地形構成的地貌綜合體。

三、研究方法

本文所用資料是2017～2019年的南京地區雷電定位資料，包括雷電發生的時間、經緯度、極性（正、負閃）、電流強度等。分析雷電活動規律，利用GIS技術繪制南京地區雷電密度圖。雷電密度圖更精確、更全面地反映雷電活動區域分布狀況，促進防雷工作精細化，指導公眾做好雷電防護工作，減少雷電災害損失。

四、研究結果與原因分析

（一）南京地區雷電活動空間分布特征

從2月份開始，南京地區的雷電活動逐漸增強，7月份達到最高峰，幾乎每天都有雷電發生；之后，雷電活動逐漸減弱。夏季大氣對流運動強烈，雷電活動最強，占全年的70%；冬季受冷高壓控制，不易形成對流性天氣，基本沒有雷電活動。本文以江蘇省2017～2019年7月份雷電定位系統監測數據為樣本，利用ArcGIS的空間分析模塊繪制南京地區雷電密度圖。利用空間分析模塊中密度函數計算雷電密度，采用自然分割法將雷電密度分成6級[2]。使用不同顏色進行分層設色，使整幅雷電密度圖色彩層次清晰，直觀反映區域雷電活動的分布情況（圖1）。

圖1 發現，雷電活動范圍在逐年擴大。2017年7月南京地區雷電活動高密度區主要分布在南京市區和江北六合一帶；2018年7月江寧區是雷電活動最密集的區域，并且溧水區的雷電密度也較高；2019年7月雷電活動中心范圍進一步擴大，主要集中在六合區和江北新區，雨花區和棲霞區，高淳區和溧水區。

（二）原因分析

1.與地理環境的關系

研究發現，雷雨云帶有大量電荷，由于靜電感應作用，雷雨云下方的地物會感應出與雷雨云相反的電荷[2]。地形地貌對雷電活動影響較大，受地形起伏影響電場發生變化，感應電荷會積聚在突出的地物上，所以山地的電荷密度比平原地區更大，電場強度更強[3]。

2.與城市發展的關系

南京地區城市人口集中、工廠密集、高層建筑物林立、城市下墊面隨城市建設不斷改變。在人類活動影響下，使得城市大氣上升運動加快，對流天氣對空氣電荷分離起到促進作用，在一定程度上易發生雷電活動[3]。城市中高大建筑物對雷雨云的移動有阻滯作用使云團移動變緩，增加雷電活動持續的時間。從圖1分析發現，南京地區雷電活動范圍隨著城市的發展明顯擴大，雷電高密度區分布越來越廣。2017年雷電活動主要分布在主城區和沿江工業區；2018年雷電活動高密度區在江寧新城區；2019年江北新區和江寧區雷電活動也逐漸增強。

五、結論

1.南京地區雷電活動的時間分布規律，從2月份開始出現雷電活動，逐漸進入多雷期，7、8月份達到最高峰，之后雷電活動逐漸減弱，到11月份基本停止。年首次雷電活動發生的時間有提前的趨勢。

2.南京地區的雷電活動與地理環境因素密切相關，研究發現雷電活動在丘陵山地明顯比平原地區多。

3.人類活動對雷電活動發布影響較大，城市發展在一定程度上增加了雷電活動的強度。雷電活動范圍隨著城市的發展明顯擴大，雷電高密度區分布越來越廣，且擴大的趨勢是與城市擴展同步。