魏　帥，李春影（黑龍江省雷電災(zāi)害預(yù)警防護中心，黑龍江哈爾濱150030）

哈爾濱市2005-2011年閃電活動特征分析

魏帥，李春影（黑龍江省雷電災(zāi)害預(yù)警防護中心，黑龍江哈爾濱150030）

利用2005-2011年黑龍江省閃電定位網(wǎng)獲取的哈爾濱市閃電監(jiān)測資料，采用統(tǒng)計分析方法對哈爾濱市轄區(qū)內(nèi)7 a內(nèi)閃電的總體特征、雷電流強度、閃電的年變化趨勢和密度分布特征進行了分析。結(jié)果表明：近年來哈爾濱市總閃呈增加趨勢，負閃的平均強度明顯大于正閃；低強度雷電流主要為負地閃，危害性高強度雷電活動正閃所占比例較大；哈爾濱市的雷電活動主要在夏秋兩季，集中于6-9月；閃電密度的地區(qū)差異明顯，主要集中于山地丘陵水網(wǎng)密布的地區(qū)。

閃電強度；年變化；空間分布；哈爾濱市

1　引言

哈爾濱位于黑龍江省中部，四季分明，冬季漫長寒冷，而夏季則顯得短暫涼爽，屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬長夏短，夏季天氣炎熱多雨，冬季漫長，屬北方雷暴較多地區(qū)，每年遭受雷暴損失慘重。在2009年夏季的一次雷雨天氣中，哈爾濱市市區(qū)及周邊地區(qū)有十余個居民小區(qū)居民樓被雷電擊中，兩百余戶居民家電受損，多名市民受傷。方正縣、延壽縣有3人遭雷擊死亡。因此，分析哈爾濱地區(qū)閃電活動特征，了解雷暴發(fā)生規(guī)律，對雷電災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警和防災(zāi)減災(zāi)具有重要意義。

國內(nèi)外有很多學(xué)者對黑龍江省的閃電活動特征進行了大量的分析，雖然總結(jié)了一些區(qū)域性的閃電活動特征，但多數(shù)是在省監(jiān)測網(wǎng)完成的初期，所取資料較少，時間較短，多集中于2 a內(nèi)，統(tǒng)計意義較小。杜波［1］等利用2006-2008年閃電定位資料，對黑龍江省閃電活動的時空分布特征和強度進行了分析，總結(jié)了一些規(guī)律，具有一定的實際意義，注重的是閃電活動與降水和氣溫的關(guān)系；鐘幼軍［2］等對2005年4月-2006年黑龍江省的閃電活動進行了分析，從閃電的月變化、年變化及其空間分布的氣候特征等方面研究了黑龍江省的雷電分布特征；于震宇［3］等同樣也是利用2005-2006年的閃電監(jiān)測資料，從閃電的日變化、密度、分布、極性等方面對黑龍江省的雷電分布規(guī)律進行了研究，得出哈爾濱市市區(qū)為雷電高發(fā)區(qū)，應(yīng)加強人工防雷工作的結(jié)論。

本文利用哈爾濱市閃電監(jiān)測資料，選取了較長的時間段資料，采用統(tǒng)計分析方法探討2005-2011年7 a內(nèi)閃電的總體特征、雷電流強度、閃電的年變化趨勢和密度分布特征，對了解哈爾濱市雷電活動規(guī)律和有效防治雷電災(zāi)害具有較高的實際指導(dǎo)意義。

2　資料與方法

本文所用資料為國家雷電監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中2005 -2011年哈爾濱閃電監(jiān)測資料。探測儀器為ADTD閃電定位儀，探測資料有閃電的時間、位置、回擊電流峰值強度、極性、陡度等，主要探測的是地閃。通過計算總閃中正負閃的強度變化和比例，分析閃電的基本概況。通過繪制雷電流平均強度分布圖，找出雷電流的分布規(guī)律。通過繪制哈爾濱市閃電逐年平均分布圖，來分析雷電活動的年變化。通過繪制哈爾濱市及其轄區(qū)閃電密度圖，分析雷電的空間分布規(guī)律，進而確定雷電的高發(fā)區(qū)。

3　閃電活動規(guī)律

2005-2011年哈爾濱市及其轄區(qū)閃電活動總體呈增多趨勢，雷災(zāi)事故造成的損失也逐年增大?？傞W中正負閃電比例強度都存在一定規(guī)律。雷電流強度集中于40 KA以下的范圍內(nèi)。閃電活動存在明顯的年變化。閃電密度分布存在明顯的地區(qū)差異。

3.1哈爾濱地區(qū)強雷電正負閃擊對比分析

2005-2011年負閃占總閃的比例明顯高于正閃。隨著強度的增加，負閃所占的比例降低，正閃所占的比例增加。在雷電流的低強度區(qū)負地閃所占比例大于80%，在雷電流強度大于100 kA時，正閃的比例為66.2%，大于負閃的33.8%。綜上，高強度高危害性雷電流主要為正閃。造成這一結(jié)果的最主要原因可能是大部分的正地閃回擊之后都跟隨有連續(xù)電流過程。且正地閃產(chǎn)生大電流的幾率較負地閃要大的多，正地閃轉(zhuǎn)移的電荷量無論是脈沖變化部分還是整個放電過程都較負地閃大的多。

3.2雷電流強度分布

2005-2011年雷電流的總體分布存在明顯差異。其中雷電流中低強度區(qū)所占比例最大，強度為0-10 KA、10-20 KA和20-40 KA的雷電流所占比例分別為15%、30%和36%，總比例為81%。大于80 KA的高強度雷電流為3%，這部分雷電流所占的比例最小。也就是說哈爾濱市大多數(shù)的雷電流強度在10-40 KA，這對電涌保護器的選擇具有實際指導(dǎo)意義。

3.3閃電年變化

由圖1可見，哈爾濱市地閃年變化呈單峰型，從5月開始，地閃逐漸增加，6-9月份為哈爾濱市閃電的高發(fā)時段，占全年閃電活動總數(shù)的70%，7月份為哈爾濱市全年閃電活動的頂峰。春季5月份也是閃電多發(fā)的時候，春季發(fā)生地閃的日數(shù)較多，地閃的分布時間范圍廣，但地閃頻數(shù)不高，春雷較多，而雷暴產(chǎn)生的地閃頻數(shù)較少。11月-次年4月只有零星閃電或幾乎沒有閃電發(fā)生。哈爾濱市閃電的活躍期為夏秋季，這與黑龍江省夏季進入主汛期的冷渦活動背景下，太陽輻射強，水汽條件充沛，導(dǎo)致強對流天氣較易發(fā)生密切相關(guān)。盛夏時對流旺盛，云體發(fā)展較高，有利于云內(nèi)正負電荷在不同部位的形成和積累，較易形成地閃。6-9月份空氣中水汽含量最充足，而溫暖潮濕的上升氣流是產(chǎn)生雷暴的必要條件，所以閃電明顯增多。每年的7、8、9月份也為強雷暴的多發(fā)期。

3.4空間分布特征

圖1　2005-2011年閃電頻次月分布

從大量國內(nèi)外觀測統(tǒng)計結(jié)果來看，雷云之間放電多于雷云對地放電。但對于建筑物防雷設(shè)計來說，更具有實際意義的是雷云對地放電的年平均次數(shù)，這一參數(shù)用地面落雷密度來表示，其意義是每年每平方公里上的平均落雷次數(shù)。

圖2　2005-2011年閃電密度分布

圖2為2005-2011年哈爾濱市閃電密度分布，圖中顯示哈爾濱市轄區(qū)范圍內(nèi)地閃的分布不均勻，總體看北部密度大，南部密度小。閃電密度最大的區(qū)域集中在巴彥、木蘭、賓縣等地區(qū)，達到1.8次/km2。在延壽和方正交界處有一相對周邊高值中心，密度達1.2次/km2。而哈市城區(qū)的閃電密度值在0.4-0.8次/km2，相對于北部縣市較低。哈市道外區(qū)與阿城區(qū)交界處及呼蘭區(qū)中東部閃電密度值較高，是閃電的高發(fā)區(qū)。閃電密度值達到1.8次/km2以上。

通過以上分析可以發(fā)現(xiàn)，哈爾濱轄區(qū)范圍內(nèi)閃電高值區(qū)主要集中于山區(qū)丘陵和河流流經(jīng)地區(qū)。這些地區(qū)河流密布，水汽充足，只要有適當(dāng)?shù)挠|發(fā)條件，就易產(chǎn)生雷暴；哈爾濱夏季盛行西南風(fēng)，當(dāng)氣流或氣團遇到哈爾濱轄區(qū)北部巴彥等地山地丘陵阻擋，地形的動力強迫抬升作用明顯，熱量積累后受地形阻擋散逸的能力也低于平原，較易產(chǎn)生對流性天氣；由于山地兩側(cè)太陽輻射造成的熱力差異，氣流或氣團受到強迫抬升作用過山后，又會在山脈附近形成較強的山谷風(fēng)，而巴彥的地勢由東北向西南逐漸降低，呈現(xiàn)東高、西低、北崗、南平、中部多丘陵的北寬南窄的楔形地形，同時巴彥等地的山地背陰面又有松花江流過，山谷風(fēng)經(jīng)過水面，又可以造成熱力不穩(wěn)定，進而形成對流性天氣，這樣大大加劇了雷暴天氣的發(fā)生。

4　結(jié)論

本文通過對2005-2011年7 a閃電定位資料的分析，得出了以下結(jié)論：

（1）總閃中負閃的比例遠大于正閃，但高強度具有危害性的雷電活動主要為正閃。

（2）雷電流強度分布在0-40 kA占81%，哈爾濱市大多數(shù)的雷電流強度在10-40 kA，這對電涌保護器的選擇具有實際指導(dǎo)意義。

（3）哈爾濱雷電活動具有明顯的季節(jié)變化，夏秋兩季為雷電活動高發(fā)期，尤其7、8月份應(yīng)加強防雷。

（4）哈市道外區(qū)與阿城區(qū)交界處及呼蘭區(qū)中東部和巴彥、木蘭、賓縣等山地丘陵多河流經(jīng)過地區(qū)閃電密度值較高，是閃電的高發(fā)區(qū)，應(yīng)加強人工防雷工作。

［1］杜波，肖穩(wěn)安，馬啟明.黑龍江閃電活動及與降水、氣溫相關(guān)特征分析［J］.2010，38（6）:798-803.

［2］鐘幼軍，曹鐵英，龔延平，等.黑龍江雷電活動氣候特征分析［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2007，16（5）:79-82.

［3］于震宇，黃英偉，蘭朝生等.黑龍江閃電定位資料分析［J］.黑龍江氣象，2008，25（增刊）:23-24.

1002-252X（2016）03-0013-03

2016-6-1

魏帥（1981-），女，山東省濟南市人，成都信息工程大學(xué)，碩士生，工程師.