馬林 張兵 胡方慧

摘 要：該文通過對銅陵市2002—2012年人工雷暴觀測數(shù)據(jù)和LD-LL型閃電定位儀監(jiān)測的地閃數(shù)據(jù)進行數(shù)理統(tǒng)計，探討了利用人工觀測資料和閃電定位儀監(jiān)測的地閃數(shù)據(jù)共同確定雷暴日及雷擊大地年平均密度的方法，為銅陵市雷電防御和雷電研究提供參考。

關鍵詞：雷暴日；閃電定位儀；雷擊大地年平均密度

中圖分類號 P446 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）13-0150-02

雷暴日是反映當?shù)乩纂娀顒右?guī)律的重要參數(shù)，是雷電科學和雷電防御的主要參數(shù)指標之一[1]。而對雷暴的氣象觀測一直是以人工觀測為主，很大程度上受到了觀測站點的位置、觀測員的個人水平等因素的制約。2002年以來，安徽省氣象局在銅陵布設了LD-LL型閃電定位儀，用以監(jiān)測本地的云、地閃電相關數(shù)據(jù)，這在一定程度上解決了人工雷暴觀測的覆蓋范圍小、時間不連續(xù)、數(shù)據(jù)參數(shù)單一等缺陷。為了更清楚地了解兩種觀測數(shù)據(jù)的差異，更準確地分析銅陵本地雷電活動規(guī)律，本文利用銅陵2002—2012年人工雷暴觀測數(shù)據(jù)和閃電定位儀監(jiān)測的地閃數(shù)據(jù)進行對比分析，并在確定雷暴日和雷擊大地年平均密度方面進行了探討。

1 資料來源及處理方法

1.1 人工觀測資料 雷暴的人工觀測[2]，是以測站為中心，第一次聞雷為開始，最后一次聞雷為終止，每日只要聽到一次（或一次以上）的雷聲就記錄為一個雷暴日，它不分云閃還是地閃，數(shù)據(jù)參數(shù)單一。銅陵市國家基本氣象站成立于1960年，起初為國家一般氣象站，觀測時段為每日08：00—20：00，從2007年1月開始升級為國家基本氣象站，觀測時段為每日20：00至次日20：00，擁有50多年氣象歷年資料。本文取自銅陵市國家基本氣象站2002—2012年經(jīng)質量控制的人工觀測資料，按統(tǒng)計學方法進行整理分析。

1.2 閃電定位儀監(jiān)測的地閃數(shù)據(jù) 閃電定位儀可以對云、地閃電全天候進行監(jiān)測，覆蓋范圍廣，數(shù)據(jù)參數(shù)多樣化，包括閃電發(fā)生的時間、落雷地點、電流強度、雷電流上升陡度、極性等，但它投入運行的時間短，資料積累少。本文取自銅陵市國家基本氣象站2002—2012年LD-LL型閃電定位儀監(jiān)測的地閃數(shù)據(jù)進行整理分析。

2 資料對比分析

統(tǒng)計表明，閃電定位儀監(jiān)測到的地閃年平均雷電日數(shù)為40.9d，最多年份2006年，為55d，最少年份2008年，為32d，月平均地閃雷電日數(shù)為37.2d，最多月份8月，為110d，最少月份12月，為0d；而人工觀測的年平均雷暴日數(shù)為32.8d，最多年份2006年，為48d，最少年份2004年，為27d，月平均雷暴日數(shù)為30.1d，最多月份7月，為94d，最少月份12月，為0d。

通過圖1與圖2可以看出，兩種探測方式記錄的雷暴（電）日數(shù)整體分布趨勢相似，但閃電定位儀監(jiān)測的地閃雷電日數(shù)明顯大于人工觀測的雷暴日數(shù)。這主要是由于2007年之前的銅陵市氣象觀測站為國家一般氣象站，觀測時段不完整，且研究表明，觀測員一般只能聽到測站周圍18～20km左右的雷聲[3]。另外，由于兩種探測方式的日界不同，造成了對同一次雷暴過程的記錄不同，而閃電定位儀受其探測方法和自身設備的影響，也存在一定的誤測率和缺測率[4]。

3 雷暴日與雷擊大地年平均密度

3.1 雷擊大地年平均密度 雷擊大地年平均密度是指每年單位面積上的地閃次數(shù)，是最理想的雷電活動參量，可以精確地反映某地雷電活動的頻度和強度，國際上的雷電防御設計均以此參數(shù)為基礎[5]。利用銅陵地區(qū)云、地閃電總次數(shù)除以銅陵地區(qū)總面積即可以得到銅陵雷擊大地年平均密度，公式如下：

而由規(guī)范[6]中給出的公式Td=k1×Ng推導可得

代入銅陵本地數(shù)據(jù)參數(shù)，可計算得到k1=1.8。

3.2 人工觀測雷暴日與閃電定位儀監(jiān)測雷電日的關系 假設人工觀測雷暴日與閃電定位儀監(jiān)測雷電日的換算系數(shù)為k2，則有公式（3）：

帶入銅陵本地數(shù)據(jù)參數(shù)，可計算得到k2=0.8。

3.3 雷暴（電）日參數(shù)的選取與檢驗 為了提高雷暴（電）日參數(shù)的準確性與代表性，將公式（2）、（3）的結果取其平均值作為銅陵本地的雷暴（電）日，即得到公式（4）：

將銅陵2002—2012年的雷電日按公式（4）計算獲得的數(shù)據(jù)結合人工觀測雷暴日、閃電定位儀監(jiān)測地閃雷電日數(shù)據(jù)繪制成如圖3。圖3表明，采用公式（4）獲得的雷暴（電）日與閃電定位儀監(jiān)測的地閃雷電日擬合效果很好，相關系數(shù)達到0.97。因此，根據(jù)此公式獲取的Td能夠更為客觀地反映銅陵地區(qū)的雷電活動規(guī)律。

4 結語

本文通過銅陵人工觀測雷暴日數(shù)與LD-LL型閃電定位儀監(jiān)測的地閃雷電日數(shù)的對比發(fā)現(xiàn)，閃電定位儀監(jiān)測的地閃雷電日數(shù)明顯多于人工觀測的雷暴日數(shù)。但由于兩種探測方式都有各自的局限性，今后可利用兩種資料來共同確定銅陵本地的雷暴（電）日數(shù)，既保證了兩種探測資料的聯(lián)系，又吸取了兩種探測手段的各自優(yōu)勢，從而可以更加準確地表征銅陵雷暴（電）日數(shù)這一參數(shù)。

參考文獻

[1]李家啟，汪志輝，任艷，等.閃電定位系統(tǒng)與人工觀測雷電日參數(shù)對比分析[J].氣象科技，2012，40（1）：132-136.

[2]中國氣象局.地面氣象觀測規(guī)范[S].北京：氣象出版社，2003：25-26.

[3]王學良，張科杰，黃小彥，等.湖北省雷暴日數(shù)與云地閃電密度關系研究[J].氣象，2012（6）：728-732.

[4]黃理，程愛珍，銀燕.淺談降低地面氣象探測數(shù)據(jù)缺測率的方法[J].氣象研究與應用，2009，30（z1）：82-83.

[5]馮鶴，扈勇.架空線路年平均雷電閃擊頻數(shù)計算方法探析[J].氣象科技，2015，43（5）：973-977.

[6]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部.GB 50057-2012.建筑物防雷設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2011：59.