興安盟神駿山生態(tài)景區(qū)雷電活動特征分析

曹曉蒙

摘 要：利用內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象局ADTD雷電探測儀所取得的閃電監(jiān)測資料，統(tǒng)計分析了2013—2018年神駿山生態(tài)景區(qū)附近5 km范圍內(nèi)的閃電活動特征。結(jié)果表明：負閃頻數(shù)高于正閃，正地閃電流強度主要集中在30～70 kA，負地閃電流強度主要集中在20～50 kA;雷電活動主要集中在5—9月，其中7—8月雷電活動最強，11—12月及1—4月幾乎無閃電活動，閃電活動變化在一天中總體上呈正態(tài)分布形態(tài)，15：00—18：00為閃電活動的峰值時段，6：00—11：00為峰谷時段;神駿山雷電的主導(dǎo)方向為西、東南，次主導(dǎo)方向為南、西南。

關(guān)鍵詞：雷電活動;特征分析;神駿山生態(tài)景區(qū)

中圖分類號：P446 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）34-0-04

Analysis on Lightning Activity Characteristics in Xing’an League Shenjun Mountain Ecological Scenic Area

CAO Xiaomeng

（Xing’an League Meteorological Bureau， Xing’an League Inner Mongolia 137400）

Abstract： The lightning monitoring data obtained by the ADTD lightning detector in Inner Mongolia Autonomous Region were used to statistically analyze the characteristics of lightning activity within 5 km of the vicinity of Shenjun Mountain ecological scenic area from 2013 to 2018. The results show that： the frequency of negative flashes is higher than that of positive flashes， the intensity of positive ground flashes is mainly concentrated in 30～70 kA， the intensity of negative ground flashes is mainly concentrated in 20～50 kA， and the lightning activity is mainly concentrated from May to September， with the strongest lightning activity from July to August and almost no lightning activity from November to December and from January to April; Lightning activity in a day change overall inverse normal distribution pattern， peak time in the afternoon 15：00—18：00， peak time in the early morning 06：00—11：00; Shenjun mountain lightning dominant for the west， southeast， secondary dominant direction for the south， southwest.

Keywords： lightning activity;feature analysis;Shenjun mountain ecological scenic area

雷暴通常在積雨云中產(chǎn)生，伴有閃電活動、陣性強降水，且時常出現(xiàn)冰雹、局部大風(fēng)等災(zāi)害性天氣過程，是一種較為常見的強對流天氣系統(tǒng)[1-7]。一次雷暴活動雖然短暫，但實際上包括成百上千個回擊過程，回擊過程產(chǎn)生的瞬間高電位、瞬變的電磁輻射可導(dǎo)致微電子設(shè)備損壞。云層放電具有時間短、電流強度大等特點，因此能夠直接造成人員傷亡、建筑物等其他設(shè)施設(shè)備受損[7]。同時，回擊過程會產(chǎn)生電火花，極易導(dǎo)致加油站、化工企業(yè)等易燃易爆場所發(fā)生火災(zāi)及爆炸事故。近年來，隨著社會快速發(fā)展和經(jīng)濟不斷騰飛，民眾生活水平不斷提高，保護人民生命財產(chǎn)安全越發(fā)重要，但是雷電災(zāi)害對整個社會發(fā)展造成了嚴重影響[2-3]。因此，基于2013—2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)ADTD雷電探測儀監(jiān)測資料，分析該地區(qū)雷電活動的時空分布特點、規(guī)律，為興安盟神駿山生態(tài)景區(qū)今后的雷電災(zāi)害防御工作提供參考依據(jù)[7]。

1 神駿山生態(tài)景區(qū)簡介

神駿山生態(tài)景區(qū)地處興安盟烏蘭浩特市北山，建設(shè)項目規(guī)劃占地399.6 hm，分為花田神駿區(qū)（A區(qū)，占地面積189.8 hm）、生態(tài)示范區(qū)（B區(qū)，占地面積86.3 hm）、自然休閑區(qū)（C區(qū)，占地面積68.4 hm）、配套特色商業(yè)服務(wù)區(qū)（D區(qū)，占地面積55.1 hm2），是興安盟AAA級旅游景點。該景區(qū)著重進行神駿山的生態(tài)修復(fù)，以歷史上流傳的成吉思汗典故、蒙古馬“吃苦耐勞、一往無前”的精神形象與內(nèi)蒙古科爾沁傳統(tǒng)草原文化為底蘊，整治塌陷山體、提高植被覆蓋度及營造特色景觀，同時融入運動康養(yǎng)、休閑度假、科普教育、生態(tài)觀光、創(chuàng)意體驗以及文化演藝等功能。

花田神駿區(qū)按照景觀及功能劃分，分為入口服務(wù)區(qū)、山谷疊瀑區(qū)、格桑花田區(qū)、礦坑花園區(qū)及神駿廊橋區(qū)5個區(qū)域。生態(tài)示范區(qū)主要包括山體修復(fù)、林帶種植、登山步道、護林人小屋科普館及礦坑復(fù)綠展示園等;自然休閑區(qū)主要包括生態(tài)修復(fù)、林下休閑設(shè)施、林中步道、植物學(xué)校、綠色之家、度假樹屋及帳篷營地等;配套特色商業(yè)服務(wù)區(qū)主要包括道路廣場景觀、蒙元文化街、文創(chuàng)藝術(shù)街、紅城樂活街、天驕廣場、蒙古民俗博物館、蒙古傳統(tǒng)藝術(shù)館、天籟劇場、蒙包餐飲及神駿雕塑公園等。

2 神駿山生態(tài)景區(qū)所在地氣候簡介

神駿山生態(tài)景區(qū)位于內(nèi)蒙古興安盟烏蘭浩特市義勒力特鎮(zhèn)，處于大興安嶺與松遼平原接合處，在內(nèi)蒙古自治區(qū)的東北部，屬于中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候。以旱地為主的耕地和草地位于烏蘭浩特市南部;水田和水澆地均勻分布在中北部;工業(yè)和商業(yè)集中區(qū)在烏蘭浩特市城區(qū)。烏蘭浩特市晝夜溫差較大，四季分明。冬季嚴寒且漫長，降水少;春季多大風(fēng)且易發(fā)生干旱，夏季溫?zé)岫檀伲隉嵬荆邓小Ｈ照粘渥悖行Хe溫較高，無霜期較短。年平均降水量偏少，但蒸發(fā)量大。全年平均無霜期為125～201 d，年平均風(fēng)速2.7 m/s。最多風(fēng)向為西風(fēng)，發(fā)生頻率為23%;次多風(fēng)向為西南西風(fēng)，風(fēng)向頻率為18%。年平均降水量為433.4 mm，且分布無明顯的地域特征，主要降水集中在6—8月，約占全年降水量的75%。最大日降水量出現(xiàn)在1988年7月16日，為120.8 mm。極端最低氣溫出現(xiàn)在2001年2月4日，為-34 ℃。烏蘭浩特市年平均日照時數(shù)相對較多，為2 662.7 h。主要氣象災(zāi)害有大風(fēng)、干旱、洪澇、雷暴、冰雹、霜凍、沙塵暴及寒潮等。

監(jiān)測數(shù)據(jù)來自內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象部門從2009年開始布設(shè)的ADTD雷電探測儀（閃電定位儀）。該探測儀利用定向時差聯(lián)合法分析云地閃回擊電流輻射的強電磁脈沖數(shù)據(jù)，從而對雷電進行定位，并結(jié)合現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)技術(shù)，利用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS），以圖形化的方式展示、分析各種閃電數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了實時處理并顯示云地閃發(fā)生的時間、地理位置、雷電的流幅值和極性等雷電主要參數(shù)。此外，采用圖形顯示終端設(shè)備實現(xiàn)了閃電數(shù)據(jù)的實時接收處理、查詢、統(tǒng)計以及定時保存等多種功能[6-9]。內(nèi)蒙古自治區(qū)氣象部門有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，ADTD雷電探測儀單站的探測范圍大約為150 km。

3 閃電活動特征分析

項目分析所用數(shù)據(jù)來源為ADTD雷電探測系統(tǒng)提供的2013—2018年6年的地閃資料。如表1所示，內(nèi)蒙古氣象部門雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測顯示，2013—2018年興安盟共發(fā)生閃電96 760次，其中正閃電21 747次，占22.48%，負閃電75 013次，占77.52%。6年內(nèi)強度在20～50 kA的閃電共出現(xiàn)84 474次，占比87.30%[4]。最高正閃強度出現(xiàn)在2015年，為774.9 kA;最低正閃強度出現(xiàn)在2013年，僅為279.1 kA。負閃不僅在次數(shù)上明顯高于正閃，且總體負閃強度略高于正閃強度。最高負閃強度出現(xiàn)在2015年，為1 035.2 kA;最低負閃強度出現(xiàn)在2018年，為460.8 kA。

3.1 神駿山景區(qū)5 km范圍內(nèi)閃電活動分析

內(nèi)蒙古氣象部門雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測顯示，2013—2018年神駿山景區(qū)5 km范圍內(nèi)共發(fā)生閃電90次，其中正閃電35次，占38.89%;負閃電55次，占61.11%。最大正地閃出現(xiàn)在2015年6月23日23：33：45，閃電電流強度為140.7 kA，陡度為12.6 kA/μs;最大負地閃出現(xiàn)在2017年7月26日16：16：27，閃電電流強度為-140.3 kA，陡度為-35.9 kA/μs。神駿山景區(qū)2013—2018年的平均地閃密度為2.27次/km，如圖1所示，評價地閃強度為104.7 kA/km，如圖2所示。

3.2 地閃電流強度分析

據(jù)雷電定位系統(tǒng)監(jiān)測2013—2018年地閃數(shù)據(jù)，興安盟正地閃電流強度主要集中在30～70 kA，次數(shù)峰值出現(xiàn)在40～45 kA和100～125 kA、0～45 kA。隨著強度的增加，正閃次數(shù)逐漸增加，強度與次數(shù)近似成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布[8]。70 kA的累積概率為68.82%，如圖3所示。負地閃電流強度主要集中在20～50 kA，次數(shù)峰值出現(xiàn)在30～35 kA，強度與次數(shù)關(guān)系呈右偏態(tài)型正態(tài)分布。70 kA的累積概率為83.24%，如圖4所示。

3.3 閃電時空分布分析

從興安盟2013—2018年地閃發(fā)生月份分布來看，雷電活動具有明顯的季節(jié)性，主要活躍在5—9月，其中7—8月（夏季）雷電活動最強[1]。由圖5可以看出，2013—2018年閃電活動變化規(guī)律（包括總閃數(shù)、正閃數(shù)、負閃數(shù)）均表現(xiàn)出正態(tài)分布。8月份是閃電高發(fā)期，閃電次數(shù)占全年閃電總數(shù)的33.98%，5—9月閃電次數(shù)占閃電總數(shù)的97.32%，10月僅有少量閃電活動，11—12月及1—4月基本無閃電活動。閃電在8月活動最為頻繁，發(fā)生次數(shù)高達32 542次。7月次之，仍高達31 805次。6月、9月、5月雷電發(fā)生次數(shù)則依次減少。

根據(jù)ADTD雷電探測系統(tǒng)提供的2013—2018年6年的地閃發(fā)生時段數(shù)據(jù)，整理得圖6。興安盟閃電發(fā)生時間相對較為分散，閃電活動時間分布規(guī)律為：14：00—20：00為閃電高發(fā)時段，07：00—11：00為閃電低發(fā)時段，16：00—17：00為閃電活動主峰時段。

2013—2018年閃電活動的總體分布特征為南多北少，如圖7所示。神駿山景區(qū)雷電的主導(dǎo)方向為西、東南，次主導(dǎo)方向為南、西南[9]。

4 結(jié)論

①閃電在2013—2018年6年中共發(fā)生96 760次，其中負閃的閃電次數(shù)遠遠大于正閃的閃電次數(shù)。負閃發(fā)生75 013次，約占總閃電數(shù)的77.52%。正閃比例與季節(jié)變化存在明顯關(guān)系，在春季正閃比例高，而夏秋季正閃比例低，且正閃比例與閃電次數(shù)成反向變化。

②閃電活動存在明顯的季節(jié)性分布特征，神駿山生態(tài)景區(qū)閃電活動主要出現(xiàn)在夏季的5—9月份，占全年閃電總數(shù)的97.32%，而冬季幾乎無閃電活動。

③神駿山生態(tài)景區(qū)一天中閃電活動變化總體近似呈正態(tài)分布，15：00—18：00為峰值時段，07：00—11：00為峰谷時段。

④神駿山生態(tài)景區(qū)閃電活動在地域上總體分布特征呈現(xiàn)為南多北少、西多東少;閃電活動主要集中在神駿山生態(tài)景區(qū)南部，主導(dǎo)方向為西、東南，次主導(dǎo)方向為南、西南。

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