徐瑞國 范玉芬 張雪慧

(嘉興市氣象局，浙江嘉興314050)

0 引言

隨著經(jīng)濟和科技的高速發(fā)展，以電力和電子為基礎(chǔ)的現(xiàn)代化生活日漸普及，微電子器件和信息技術(shù)的應(yīng)用越來越廣，雷電災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失也越來越大。因此，對雷電進行有效地監(jiān)測、預(yù)測和研究具有非常重要的社會、經(jīng)濟效益和科學價值［1］。嘉興地處我國東部沿海杭嘉湖平原，雷擊災(zāi)害發(fā)生頻繁，時有人員傷亡，城市地區(qū)由雷電波入侵和雷電感應(yīng)引起的電子信息系統(tǒng)損害比重大幅上升［2］，每年雷擊災(zāi)害都會造成不小的經(jīng)濟損失。研究雷電天氣的發(fā)生和分布規(guī)律意義重大，這樣的工作不少地方都開展過，蔡曉云［3］、郄秀書［4］、陶祖鈺等［5］分別分析了蘭州、京津冀等地電閃空間分布特征，分析其發(fā)生規(guī)律。一些研究也嘗試加入新資料來取得更好的效果，孟青［6］、王飛［7］等人提出了電場資料結(jié)合雷達等天氣資料，用于雷電預(yù)報預(yù)警工作。分析總結(jié)嘉興市40 a的雷暴日特征，以閃電資料為補充，研究嘉興地區(qū)雷電發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，開發(fā)地區(qū)適應(yīng)性的雷電預(yù)報預(yù)警工具，可以提高本市的雷電天氣的預(yù)報預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)能力。

1 嘉興雷暴日數(shù)統(tǒng)計特點

1．1 嘉興市6市縣雷暴日數(shù)年際、年代際變化

使用觀測站資料統(tǒng)計嘉興市6個市縣1971—2010年的雷暴日數(shù)變化(圖1)，發(fā)現(xiàn)雷暴日數(shù)有明顯的年際、年代際變化，且各市縣的雷暴日數(shù)變化周期基本是同步的。嘉興6市縣平均年最多雷暴日數(shù)出現(xiàn)在1987年，平均多達47 d，次多年為1975年，平均44．6 d;最少年雷暴日出現(xiàn)在2001年和1978年，平均分別為14．7 d和17．6 d;最近10 a的雷暴日數(shù)與前30 a相比基本持平，嘉興全市平均年雷暴日數(shù)為28．5 d。

嘉興地區(qū)年雷暴日數(shù)的幾個高峰期分別出現(xiàn)在 1975，1987，1998，2010 年，低谷期分別在1978，1990，2001 年，一個周期約為11 ～12 a，且高峰期至低谷期間隔約為3 a，這可以作為雷暴日預(yù)報的一項參考依據(jù)。進一步對歷年(1971—2010年)年雷暴日數(shù)做小波分析，圖2b中雷暴日數(shù)在11～12 a時間尺度上的周期震蕩非常明顯，經(jīng)歷了高-低-高3個循環(huán)交替，目前處在正值區(qū)中;圖2a中此尺度上的等值線一直未閉合，這樣的周期在整個30 a的過程中存在。對于8 a以下的小時間尺度的變化，有較多的偏高期和偏低期的循環(huán)交替，比較明顯的是5 a和2 a的時間尺度，但能量譜上近期都有較長一段時間閉合。總的來看，11～12 a時間尺度上的周期變化最為明顯。

1．2 月分布特征

1971—2010年嘉興地區(qū)雷暴日數(shù)的月分布特征從整體上看，3—9月是全年雷電的主要發(fā)生期，占全年雷電數(shù)的96%，7，8二個月是雷電的高峰期，占全年雷暴日數(shù)51%，這個時段內(nèi)雷災(zāi)也較多發(fā)生。最少時段為11月至次年1月， 最少的是1月份，幾乎無雷電天氣發(fā)生。

年最早雷暴日(初雷日)絕大多數(shù)出現(xiàn)在2，3月，40 a內(nèi)占總初雷的83%，出現(xiàn)在4月的占13%，出現(xiàn)在1月和5月的各有一次，分別是2002年1月15日和2000年5月30日，創(chuàng)40 a中最早和最晚初雷日記錄。

年最晚雷暴日(終雷日)絕大多數(shù)出現(xiàn)在8月下旬至10月，40 a內(nèi)占總數(shù)的83%，出現(xiàn)在11月的占10%，最早和最晚終雷日記錄分別出現(xiàn)在2005年8月18日和1992年12月7日。

對比前30 a和近10 a的每月的雷暴日數(shù)(表1)，1971—2000年期間，3—9月雷電主要發(fā)生期中雷暴日數(shù)占全年的97%，其中最多的是7月份，全市平均多達7．9 d，其次為8月份6．6 d，2001—2010年期間，3—9月雷暴日數(shù)占全年的94%，7，8二個月占全年雷暴日數(shù)53%，7月和8月全市平均雷暴日數(shù)相近，7．5 d左右。與前30 a對比，變化特征是冬季時段(12—2月)雷暴日數(shù)有所增加，春季(3—5月)略有減少，夏季(6—8月)持平，7月雷電略減弱，8月雷電有上升的趨勢，秋季(9—11月)總體減少(表略)。

表1 歷年7，8月份雷暴日地區(qū)分布統(tǒng)計

1．3 地域分布特征

嘉興地域范圍為3915 km2，雷暴日數(shù)差異較大。1971—2000年30 a來雷暴日發(fā)生地域分布規(guī)律為從西南到東北遞減(圖3a)。西南片偏多，桐鄉(xiāng)、海寧年雷暴日數(shù)超過30 d，最多桐鄉(xiāng)雷暴日達34．1 d，嘉興與平湖雷暴日數(shù)略少一些，在28～30 d之間，嘉善與海鹽相對來說為全市的雷暴日數(shù)最少區(qū)域，為26～27 d。這樣的地區(qū)分布特性可能與地形有關(guān)，湖州、杭州等地的山區(qū)雷暴天氣在東移至嘉興平原地區(qū)時有一個逐漸減弱過程，造成了嘉興西南部雷電較多，東北部雷暴日較少的地域分布特征。

進入21世紀以來，雷暴日數(shù)分布情況也發(fā)生了一定的變化。與前30 a相比，近10 a雷暴日數(shù)的地區(qū)差異減小，分布特性略有改變。平湖、嘉興市區(qū)雷暴日數(shù)明顯增多(圖3b)，為全市高發(fā)區(qū)，年雷暴日數(shù)29～30 d，海寧、桐鄉(xiāng)從前期的高發(fā)區(qū)轉(zhuǎn)為雷電均發(fā)區(qū)，為28～29 d，海鹽、嘉善是最少區(qū)域，為28 d左右(表2)。從變化的趨勢來看，嘉興的東南沿海片(平湖、海鹽)年雷暴日數(shù)上升，主要增加在冬春季;嘉興的西南片明顯下降，其中桐鄉(xiāng)雷暴日數(shù)下降最明顯，多達5．3 d，海寧其次，減少2．4 d。這樣的分布改變可能與城市化進程有關(guān)。城市發(fā)展后城區(qū)呈現(xiàn)“暖干化”［8］，平湖等東部沿海溫度普遍升高，致使熱對流加強，而嘉興西南部可能受變干和受城市下墊面摩擦增大影響，致使雷暴日數(shù)有所減少。

表2 分地區(qū)雷暴日數(shù)統(tǒng)計表

圖3a 1971—2000年雷暴日數(shù)分布 圖3b 2001—2010年雷暴日數(shù)分布

2 相關(guān)閃電定位儀資料分析

由布置在不同地理位置的3臺以上的高精度閃電探測儀可以構(gòu)成一個閃電監(jiān)測定位系統(tǒng)網(wǎng)，閃電定位儀資料相比傳統(tǒng)的觀測站資料有更為詳細的閃電發(fā)生時間、落區(qū)和強度的記錄，可以作為傳統(tǒng)資料的有力補充。

2．1 閃電日數(shù)月變化分析

將閃電定位儀資料按月分類(圖4)，統(tǒng)計2007—2009年嘉興市每月閃電日數(shù)及較強閃電日數(shù)(定義嘉興范圍內(nèi)閃電定位儀記錄≥400次/d為較強閃電日)，發(fā)現(xiàn)閃電發(fā)生的月際規(guī)律與雷暴日分析中基本相同，7，8月份發(fā)生閃電記錄的幾率更大，一個月中有2/3的天數(shù)都有閃電發(fā)生，達到 19．0～20．3 d;6月次之，為10．6 d;2—5月及9月閃電天數(shù)明顯減小，為3．3 ～5．3 d;1，10，12 月這 3 a中無閃電發(fā)生。除了6—9月會發(fā)生較強閃電以外，2，3，4月也會出現(xiàn)。

圖4 2007—2009年閃電日月際分布圖

對比閃電定位儀資料和人工記錄的雷暴日數(shù)，發(fā)現(xiàn)月變化趨勢基本一致，但閃電定位儀記錄的閃電天數(shù)大大多于人工記錄，可能有以下兩點原因：(1)當發(fā)生云地閃時，因強度較小、時間較短或發(fā)生點離觀測站較遠時，有可能無人工記錄;(2)當別處有閃電發(fā)生時，次數(shù)較多或強度較強，閃電定位儀會產(chǎn)生定位誤差，誤記本地上空有閃電發(fā)生。

2．2 年閃電頻次分析

從2007—2009年閃電資料分析來看，最高總頻次出現(xiàn)在嘉興與海寧，其余依次為海鹽、桐鄉(xiāng)、嘉善和平湖(表3)，3 a來嘉興市本級和海寧地區(qū)平均閃電發(fā)生次數(shù)達到3000次以上，而其余各市縣閃電發(fā)生次數(shù)都在2000次以下。2007，2008年總閃密度較低，密度高的地方集中在嘉興和海寧，嘉善和海鹽面閃電密度次之，平湖和桐鄉(xiāng)的閃電密度最小。2009年閃電發(fā)生次數(shù)最多，除了平湖嘉善的部分地區(qū)外各市縣閃電的密度都很大，最多最密的閃電發(fā)生在嘉興市本級。

表3 各市縣年閃電頻次及閃電總天數(shù)分布

分析這些閃電資料，還發(fā)現(xiàn)閃電天數(shù)年際變化比較大，而年閃電密度卻不與之成正比。2007年和2008年發(fā)生閃電天數(shù)分別為80 d，73 d，基本接近，而2009年的閃電的天數(shù)僅為59 d(表3)，比前兩年閃電日數(shù)偏少20多天，但從閃電次數(shù)上來看，2009年全市高達21445次，比前兩年的總和還多。結(jié)合閃電天數(shù)月分布(圖4)可發(fā)現(xiàn)2009年在4—9月雷電主要發(fā)生期中，每個月閃電天數(shù)都要少于前兩年的值，而較強閃電天數(shù)卻多于前兩年，6—8月較強閃電天數(shù)達到了16 d，除了6—9月出現(xiàn)強閃電，2月、11月也出現(xiàn)了強閃天氣。綜上，年閃電日數(shù)和年閃電密度并沒有直接的聯(lián)系，閃電日數(shù)少的年份有可能強閃天數(shù)多，由強閃電引發(fā)的雷電災(zāi)害有可能更嚴重。

3 結(jié)語

(1)嘉興雷暴日有明顯的年際、年代際變化，且各市縣的日數(shù)變化周期基本是同步的。主周期約為11～12 a，高峰期與低谷期間隔約為3 a。

(2)雷暴日的地域分布近10 a與前30 a相比由東西向分布轉(zhuǎn)為南北向分布，嘉興市西南部的雷暴日數(shù)減少明顯，海鹽、平湖東南沿海雷暴日數(shù)有所增多。

(3)每年的3—9月是一年中雷電多發(fā)時段，其雷電、閃電日數(shù)均占全年總數(shù)的94% ～97%，其中6—9月占60% ～70%，最易出現(xiàn)雷電閃電的月份是7—8月(50% ～55%)。

(4)從閃電定位儀資料看，雷暴或閃電日數(shù)與總閃電次數(shù)不成正比關(guān)系，在雷暴或閃電日數(shù)少的時段，可能閃電頻次高、閃電密度大、強閃電次數(shù)多。

［1］ 許小峰．雷電災(zāi)害與監(jiān)測預(yù)報［J］．氣象，2004，30(12)：17-21．

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［3］ 蔡曉云，宛 霞，郭 虎．北京地區(qū)閃電定位資料的應(yīng)用分析［J］．氣象科技，2001，(4)：33-35．

［4］ 郄秀書，郭昌明，劉欣生．北京與蘭州地區(qū)的地閃特征［J］．高原氣象，1990，9(4)：388-394．

［5］ 陶祖鈺，趙昕奕．京津冀地區(qū)閃電的氣候分析［J］．氣象學報，1993，51(3)：325-332．

［6］ 孟 青，呂偉濤，姚 雯，等．地面電場資料在雷電預(yù)警技術(shù)中的應(yīng)用［J］．氣象，2005，31(9)：30-33．

［7］ 王 飛，張義軍，趙均壯，等．雷達資料在孤立單體雷電預(yù)警中的初步應(yīng)用［J］．應(yīng)用氣象學報，2008，19(2)：153-160．

［8］ 徐瑞國，牛 萍，陸琛莉，等．城市化發(fā)展對嘉興城市氣候的影響［C］．浙北五市氣象科技學術(shù)交流會，2010：1-6．