摘 要:雷暴相對(duì)于其他災(zāi)害性天氣,在時(shí)間上的分布呈現(xiàn)瞬時(shí)性和季節(jié)性,空間上的分布呈現(xiàn)離散性、局地性,破壞性極大。社會(huì)科技進(jìn)步,雷暴引起的災(zāi)害日益增多,特別是內(nèi)蒙古阿拉善盟地區(qū),雷暴氣候問(wèn)題不容忽視。為加強(qiáng)對(duì)雷暴災(zāi)害的監(jiān)控與預(yù)測(cè),減少災(zāi)害損失,保障人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全,應(yīng)對(duì)此開(kāi)展研究。以內(nèi)蒙古阿拉善盟地區(qū)為例,分析了雷暴天氣特征,探討了雷暴天氣防災(zāi)減災(zāi)措施,以實(shí)現(xiàn)對(duì)雷暴天氣的有效預(yù)防與處理。
關(guān)鍵詞:雷暴天氣;特征分析;防災(zāi)減災(zāi)
中圖分類(lèi)號(hào):P446 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):2095–3305(2024)07–0-03
雷暴是強(qiáng)烈的空氣放電,其發(fā)生的同時(shí)還伴有光、聲和電等多種物理現(xiàn)象。同時(shí),雷暴活動(dòng)往往伴隨著強(qiáng)電流、強(qiáng)電磁場(chǎng)、強(qiáng)沖擊波、強(qiáng)電磁輻射等多種物理作用,嚴(yán)重危害人們的生命健康和財(cái)產(chǎn)安全。由此可見(jiàn),雷暴天氣災(zāi)害造成的后果不容小覷,應(yīng)采取有效預(yù)防控制措施,以減少或避免雷暴對(duì)自然界和社會(huì)生產(chǎn)生活造成的危害。
1 內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟地區(qū)環(huán)境的概述
內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟地區(qū)位于亞洲內(nèi)陸,有巴丹吉林、騰格里、烏蘭布和三大沙漠,屬于典型的大陸性氣候,四季分明,降水量較少,且年內(nèi)降水不均衡,6—8月降水量占一年內(nèi)的70%左右。近年來(lái),阿左旗及其鄰近區(qū)域的強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)日益頻繁,尤其是巴彥浩特和賀蘭山等山地,由于地勢(shì)原因,容易出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣和雷暴天氣。雷暴天氣具有突發(fā)性、局部性等特點(diǎn),使得其成為當(dāng)前天氣預(yù)測(cè)研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。
2 雷暴天氣特征分析
2.1 產(chǎn)生雷暴條件
雷暴是產(chǎn)生在積雨云中的強(qiáng)對(duì)流天氣,它的上層往往含有大量的冰晶,冰晶的附著、水滴的破碎和大氣的對(duì)流作用會(huì)在云層中積累大量電荷,導(dǎo)致雷暴的發(fā)生。雷暴的發(fā)生往往伴隨著閃電、雷鳴。閃電是出現(xiàn)在正負(fù)電荷中心之間的長(zhǎng)距離、短暫的強(qiáng)電流放電,在云中、不同云體間、云體與周邊大氣或地表等環(huán)境中出現(xiàn)[1-3]。當(dāng)雷電出現(xiàn)時(shí),空氣溫度會(huì)達(dá)到30 000 ℃,熱量迅速膨脹,形成沖擊波,繼而產(chǎn)生雷鳴,從閃光的方向四散傳開(kāi)。
2.2 年際變化
阿拉善盟地區(qū)雷暴天氣日數(shù)呈現(xiàn)逐年減少態(tài)勢(shì)。從各個(gè)站點(diǎn)的雷暴日分布情況來(lái)看,每個(gè)站點(diǎn)的雷暴日均有下降跡象,其中,拐子湖地區(qū)下降幅度最大,額濟(jì)納旗地區(qū)下降幅度最小。各站點(diǎn)出現(xiàn)雷暴天氣最多的日數(shù)與平均日數(shù)有相似的改變規(guī)律。額濟(jì)納旗地區(qū)出現(xiàn)雷暴天氣最多的日數(shù)與平均日數(shù)都較少。巴彥浩特地區(qū)出現(xiàn)雷暴天氣最多的日數(shù)與平均日數(shù)比較多。年平均雷暴天數(shù)分布表明,阿拉善盟地區(qū)出現(xiàn)較多雷暴天氣的為東部區(qū)域,西部區(qū)域偏少,西北區(qū)域較之西部區(qū)域出現(xiàn)雷暴天氣的日數(shù)更少。
2.3 年代際變化
阿拉善盟地區(qū)平均每年出現(xiàn)雷暴天氣大約50 d,發(fā)生雷暴天氣的日數(shù)多集中在20世紀(jì)70年代,平均每年大約為51 d,最多出現(xiàn)雷暴日數(shù)的有超出70 d,20世紀(jì)70年代以后,阿拉善盟地區(qū)雷暴天氣日數(shù)總體上呈減少的跡象。
對(duì)各站的雷暴活動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析,20世紀(jì)70年代額濟(jì)納旗雷暴天氣日數(shù)為最大值[4]。20世紀(jì)60年代阿右旗雷暴天氣日數(shù)為最大值,巴丹吉林地區(qū)呈階梯狀減少,雅布賴地區(qū)則呈逐年下降態(tài)勢(shì)。
阿左旗雷暴日數(shù)具有明顯的不均一性,北部諾日公以20世紀(jì)70年代為最大值,之后呈現(xiàn)起伏態(tài)勢(shì)。吉蘭泰雷暴日數(shù)以20世紀(jì)80年代為最大值,年際變動(dòng)幅度較小。烏斯太地區(qū)20世紀(jì)80年代出現(xiàn)大量雷暴天氣,20世紀(jì)70年代與90年代變化不大,21世紀(jì)出現(xiàn)了顯著的下降趨勢(shì)。21世紀(jì)以來(lái),巴彥浩特地區(qū)雷暴天氣出現(xiàn)了波動(dòng)式增加變化。
2.4 月變化
阿拉善盟地區(qū)6—8月間有大量的雷暴活動(dòng),約占一年內(nèi)雷暴天氣日數(shù)的80%,以7月最多。各站點(diǎn)在3—10月間出現(xiàn)雷暴天氣。1—7月份,各站點(diǎn)發(fā)生的雷暴次數(shù)明顯增加。7—11月份,各站點(diǎn)發(fā)生的雷暴次數(shù)逐次降低。
2.5 日變化
將每天劃分成6個(gè)時(shí)段,05:00~08:00、08:00~11:00、11:00~14:00、14:00~17:00、17:00~20:00及20:00~翌日05:00。從雷暴出現(xiàn)的時(shí)間段來(lái)看,出現(xiàn)的次數(shù)最多的為14:00~17:00,而17:00~20:00、20:00~翌日5:00內(nèi)出現(xiàn)雷暴天氣的概率相對(duì)較低,其中雅布賴、烏斯太、孿井灘地區(qū)雷暴天氣較常出現(xiàn)在17:00~20:00。05:00~8:00發(fā)生雷暴天氣的可能性最低。
2.6 初、終雷暴日變化
阿拉善盟地區(qū)初雷暴日發(fā)生時(shí)間以3—5月為主,終雷暴日發(fā)生時(shí)間以8—10月為主,平均終雷暴日期在9月下旬。該地區(qū)4月初之前,雷暴初日保證率在11%左右,到5月初之前保證率增高到70%左右,說(shuō)明初雷暴多集中在4月。9月下旬雷暴終日保證率在29%左右,10月上旬保證率增高到75%左右,說(shuō)明終雷暴多集中在9月上旬到10月上旬,這一時(shí)期過(guò)后,發(fā)生雷暴天氣的可能性較小。
分析初、終雷暴日年際變化,從20世紀(jì)80年代,初雷暴日每年都會(huì)比上一年稍早一些。到20世紀(jì)90年代,初雷暴日逐漸延遲,終雷暴日開(kāi)始緩慢延遲。20世紀(jì)80—90年代初期,初、終雷暴日變化分布比較靠近,隨后出現(xiàn)了較大的分散。21世紀(jì)以來(lái),雷暴維持時(shí)段有減少的跡象。綜上,內(nèi)蒙古阿拉善盟地區(qū)東部出現(xiàn)初雷暴日的時(shí)間較早,西部出現(xiàn)初雷暴日的時(shí)間較晚;分析終雷暴日,該地區(qū)東部雷暴氣候結(jié)束較晚,西部雷暴氣候結(jié)束較早。
3 雷暴天氣防災(zāi)減災(zāi)措施
3.1 密切關(guān)注雷暴天氣發(fā)生前的氣象變化情況
第一,溫度高低。在雷暴天氣到來(lái)之前,天氣通常為暖濕、悶熱,有向下的空氣流動(dòng),溫度急劇下降。第二,降水強(qiáng)度改變。雷暴降水是陣性的,且降水強(qiáng)度大,其歷時(shí)長(zhǎng)短與經(jīng)過(guò)臺(tái)站的雷暴單體的數(shù)量、大小、速度、位置有關(guān)。第三,空氣壓力改變。在雷暴發(fā)展過(guò)程中,地表壓力不斷降低。但在成熟期,有一股較低的冷空氣進(jìn)入,使大氣壓力急劇升高。這主要是在雷暴天氣下,地表氣壓場(chǎng)發(fā)生改變,使得氣象站氣壓記錄圖上有一個(gè)凸起的峰值,并與氣壓急劇下降的時(shí)間大體一致。第四,空氣濕度變化。在雷暴來(lái)臨之前,大氣中的水分向上移動(dòng),使得地表濕度降低。而在雷暴結(jié)束之后,空氣中的濕度將因水汽下沉而再次增加。第五,風(fēng)的改變。在雷暴發(fā)展的過(guò)程中,地表風(fēng)速較低[5-7]。
當(dāng)雷暴到達(dá)成熟期時(shí),下降氣流產(chǎn)生,風(fēng)向經(jīng)常會(huì)發(fā)生突變,瞬間加速,并且具有很強(qiáng)的陣性,通常預(yù)示著暴風(fēng)雨到來(lái)。
阿拉善盟地區(qū)相關(guān)部門(mén)應(yīng)密切關(guān)注雷暴天氣發(fā)生之前的氣象變化情況,一旦出現(xiàn)上述變化情況,要立即提高預(yù)警與應(yīng)急響應(yīng)速度,并提前做好預(yù)防準(zhǔn)備。
3.2 建立雷暴天氣預(yù)報(bào)體系,同步強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
第一,搭建閃電定位監(jiān)控系統(tǒng),建立雷暴監(jiān)測(cè)站,實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警。閃電定位監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)雷暴發(fā)生的方位進(jìn)行檢測(cè),判定雷暴發(fā)生的頻率及強(qiáng)弱,以實(shí)現(xiàn)提前預(yù)報(bào)。利用多臺(tái)觀測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)閃電的實(shí)時(shí)觀測(cè),從而獲取更為精確的參數(shù)。需要對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)、中央資料進(jìn)行高效的處理,并依賴于現(xiàn)有的科技支撐降低雷擊信號(hào)的頻率差異。在進(jìn)行雷電監(jiān)測(cè)時(shí),閃電定位系統(tǒng)可以有效地進(jìn)行雷擊防御工作,并利用閃電探測(cè)設(shè)備和定位系統(tǒng)對(duì)閃電的生成和發(fā)展情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,準(zhǔn)確地找到雷擊發(fā)生地點(diǎn)。
第二,利用電磁信號(hào)測(cè)量閃電生成到消散的整個(gè)過(guò)程,并根據(jù)定位系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù),掌握閃電演化的整個(gè)過(guò)程。該系統(tǒng)可直觀展示空中閃電運(yùn)動(dòng)的方向,以便有關(guān)工作人員能夠預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)措施。
第三,持續(xù)完善雷暴天氣危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)體系。根據(jù)雷暴行為模式和歷史災(zāi)害情況,預(yù)測(cè)單位閃電事故發(fā)生率和被評(píng)價(jià)地區(qū),便于防雷重點(diǎn)單位、人員密集場(chǎng)所、公共設(shè)施、信息網(wǎng)絡(luò)、易燃易爆場(chǎng)所、旅游景區(qū)等開(kāi)展雷擊危險(xiǎn)評(píng)估工作,并據(jù)此制定防雷減災(zāi)規(guī)劃和雷暴應(yīng)急預(yù)案。對(duì)于發(fā)生的雷暴,需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定,評(píng)價(jià)造成的損失,并且要按照所布置的防雷設(shè)備狀況,主動(dòng)地進(jìn)行科學(xué)、有效的保護(hù),及時(shí)控制損失影響范圍,避免造成更為嚴(yán)重的后果。
3.3 合理使用防雷裝置
阿拉善盟地區(qū)相關(guān)部門(mén)應(yīng)合理使用防雷裝置,做好以下幾個(gè)方面的工作。第一,對(duì)氣象臺(tái)各種設(shè)施進(jìn)行接地防護(hù)。若檢修不當(dāng),防雷面板、資料收集裝置就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)故障,因此應(yīng)規(guī)范裝置運(yùn)行方法,確保其接地效果符合實(shí)用需求。同時(shí),在防雷接地匯流排孔洞處采用銅芯導(dǎo)線進(jìn)行接地,當(dāng)測(cè)風(fēng)塔遭遇雷電襲擊時(shí),可將雷電流通過(guò)地表泄出,以達(dá)到對(duì)氣象臺(tái)儀器的安全防護(hù)。此外,為了提高對(duì)裝置的防護(hù)效能,避免由于雷電造成的二次破壞,測(cè)風(fēng)塔必須與觀測(cè)臺(tái)裝置相距15 m以上[8]。
第二,對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行合理的防雷設(shè)置。電力系統(tǒng)需要大量電能,而在雷雨天氣中,閃電會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)構(gòu)成威脅。因此,要對(duì)供電系統(tǒng)做接地保護(hù),利用高壓避雷設(shè)備防止閃電和系統(tǒng)產(chǎn)生感應(yīng)。在采用接地保護(hù)的時(shí)候,要知曉地區(qū)接地電阻的數(shù)值,在配電系統(tǒng)上設(shè)置電涌保護(hù)裝置,在室外和室內(nèi)的配電線路都要設(shè)置屏蔽裝置[9-10]。
第三,為了保證臺(tái)站的正常工作,還可以采用地下電纜連接金屬地皮和接地裝置。應(yīng)做好直擊雷保護(hù),在氣象臺(tái)周?chē)O(shè)置比較獨(dú)立的接地網(wǎng)絡(luò),可減小對(duì)儀器造成的直接沖擊,提高臺(tái)站的防雷性能。防雷接地設(shè)施可以形成網(wǎng)狀的接地模式,但要避免對(duì)人身安全造成傷害。
3.4 合理運(yùn)用雷暴天氣研究結(jié)果
更好的非穩(wěn)定性意味著更強(qiáng)的對(duì)流能和更多的水汽,發(fā)生雷暴天氣的可能性也就更高。云圖、地閃特性、雷達(dá)參量改變是誘發(fā)雷暴的主要因素,其中冰雹、強(qiáng)降水、雷擊等多發(fā)生在強(qiáng)對(duì)流云系中,根據(jù)云團(tuán)的形狀與強(qiáng)度,雷暴具體呈現(xiàn)形式也各不相同。在具體應(yīng)用分析中,應(yīng)合理運(yùn)用雷暴天氣研究結(jié)果,比較雷達(dá)回波,對(duì)雷暴氣候下的空氣水分狀況進(jìn)行剖析。結(jié)果表明,當(dāng)最大回波頂高>9 km,會(huì)出現(xiàn)閃電。和峰值相比較,其最大回波頂高會(huì)提早12 min發(fā)生,而在此之后,則會(huì)有更多的雷電。雷暴單體運(yùn)動(dòng)方向與雨帶的運(yùn)動(dòng)方向是相同的,當(dāng)雷暴前端入流是暖濕的,并且有水汽輻合,雷暴單體就會(huì)非常強(qiáng)烈,而且也會(huì)快速地傳播,發(fā)生雷暴的可能性就會(huì)更大。
3.5 加強(qiáng)監(jiān)管力度
阿拉善盟地區(qū)氣象部門(mén)要按照有關(guān)的法律、法規(guī),加強(qiáng)與當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)、安監(jiān)、交通等部門(mén)的交流合作,共同做好雷暴天氣防災(zāi)減災(zāi)工作。對(duì)防災(zāi)檢測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題,要有專門(mén)人員進(jìn)行處理,并在限期之內(nèi)進(jìn)行整改,以保證人民群眾的人身和財(cái)產(chǎn)安全。在監(jiān)管過(guò)程中,對(duì)于防雷檢查工作中出現(xiàn)的不合作現(xiàn)象,或者發(fā)現(xiàn)有雷電安全問(wèn)題而不改正的,要根據(jù)有關(guān)規(guī)定做出嚴(yán)肅處理。此外,要做好雷暴事故普查工作,對(duì)全盟區(qū)域防災(zāi)減災(zāi)形勢(shì)進(jìn)行細(xì)致的剖析,為地方有關(guān)部門(mén)制定更為完善的防災(zāi)減災(zāi)政策提供參考。
3.6 注重基層防雷保護(hù)
阿拉善盟地區(qū)相關(guān)單位要認(rèn)真研究相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),制定基層區(qū)域電力線、通信線和有線電視線規(guī)劃方案。同時(shí),基層基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)必須與新鄉(xiāng)村規(guī)劃建設(shè)互相協(xié)調(diào),配合進(jìn)行。加強(qiáng)對(duì)基層人民群眾的雷暴防災(zāi)減災(zāi)方法應(yīng)用指導(dǎo),增強(qiáng)基層人民群眾防災(zāi)減災(zāi)意識(shí),使其能夠積極、主動(dòng)地參與到雷暴防災(zāi)減災(zāi)工作中。
此外,在選取基礎(chǔ)建設(shè)區(qū)域、進(jìn)行工程建設(shè)設(shè)計(jì)階段必須進(jìn)行雷暴危險(xiǎn)評(píng)價(jià)。特別是迎風(fēng)的位置(即山腰、山腳)發(fā)生雷擊的概率更高,這主要是因?yàn)樯窖蜕侥_空氣流動(dòng)受到一定的限制,可能會(huì)產(chǎn)生渦旋,碰撞后產(chǎn)生的各種帶電微粒群體產(chǎn)生閃電。因此,要盡可能地避開(kāi)這樣的地理位置,以減少后續(xù)的施工和維修成本。
3.7 加強(qiáng)雷暴防災(zāi)減災(zāi)知識(shí)方法普及
第一,阿拉善盟地區(qū)相關(guān)部門(mén)要加大對(duì)雷暴防災(zāi)減災(zāi)的普及力度,特別是在一些比較落后的基層區(qū)域,要重點(diǎn)進(jìn)行宣傳教育。應(yīng)定期安排專職專家深入社區(qū)、鄉(xiāng)村,講解雷電危害、防范技能,并印制簡(jiǎn)單實(shí)用、通俗易懂的防雷知識(shí)小冊(cè)子,由防雷志愿人員進(jìn)行發(fā)放。在基礎(chǔ)區(qū)域顯著位置大面積地張貼雷暴防災(zāi)減災(zāi)宣傳標(biāo)語(yǔ)。協(xié)同地方電視臺(tái)和電臺(tái)等,制作相關(guān)節(jié)目或廣告,進(jìn)行在線宣傳。
第二,在防雷科普知識(shí)宣傳工作中,要加大對(duì)中小學(xué)生群體的安全教育,邀請(qǐng)專家蒞臨學(xué)校開(kāi)展專題講座,或者組織校內(nèi)外安全教育活動(dòng),對(duì)雷暴災(zāi)害的危害進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
第三,科學(xué)引導(dǎo)全民做好防雷工作。在雷暴發(fā)生概率高的區(qū)域,要積極引導(dǎo)居民做好防雷工作。各種防雷建筑均需要采用直擊雷、感應(yīng)雷等防護(hù)措施。在雷暴天氣情況下,要通過(guò)電視臺(tái)、廣播、移動(dòng)客戶端、社群等渠道發(fā)送消息給公眾,以避免雷暴帶來(lái)的危害。
4 結(jié)束語(yǔ)
阿拉善盟地區(qū)因其獨(dú)特的自然地理環(huán)境,雷暴天氣出現(xiàn)的可能性較大,相關(guān)部門(mén)應(yīng)站在預(yù)防、控制氣象災(zāi)害的角度,密切關(guān)注雷暴天氣特征變化,為預(yù)測(cè)有可能發(fā)生的雷暴天氣提供有效信息參考。并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)措施研究,將重點(diǎn)聚焦在事先預(yù)防方面,全面深入落實(shí)各項(xiàng)有效的防災(zāi)減災(zāi)措施,從而保障與氣象相關(guān)的產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的順利進(jìn)行,以及確保人們的人身安全和財(cái)產(chǎn)安全。
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