關(guān)鍵詞：酒泉市；戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)；雷電活動；雷電災(zāi)害；防御對策

中圖分類號：P426 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）11-0118-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.11.024

Characteristics of Lightning Activity and Defense Strategies in the Gobi Ecological Agricultural Zone of Jiuquan City

WANG Weichen’ YAN Caihong2 （1.Jiuquan Meteorological Bureau，Jiuquan 735ooo， China; 2.Suzhou DistrictModernAgricultural Technology Extension Service Center， Jiuquan 735Ooo， China）

Abstract：[Purposes] This study analyze the impact of lightning weather on the Gobi ecological agriculture in Jiuquan City，proposes defense measures to mitigate lightning disasters，and provides meteorological references for agricultural production activities in the national Gobi ecological agriculture demonstration zone of Jinquan.[Methods] Based on the current development status of Gobi ecological agriculture in Jiuquan City and meteorological data，this paper employs mathematical and statistical methods to analyze the temporal characteristics of lightning activity in Jiuquan City.With the help of Python to process lightning data and examine，the spatial distribution characteristics of lightning activity in Jiuquan City are studied.[Findings] Lightning disasters not only cause damage to the power supply， weak current lines and electromagnetic devices of agricultural facilities，which can easily lead to fires and reduce the yield of crops in the Gobi ecological agriculture，but also result in equipment damage，casualties and direct economic losses due to electric shock.[Conclusions] In the process of high-quality development of Gobi ecological agriculture in Jiuquan City，relevant departments should timely fillin the weak links of lightning protection in agricultural facilities，actively carry out publicity，early warning，detection and other work，avoid safety accidents caused by lightning strikes，and enhance the social and economic ben

efits of lightning protection in Gobi ecological agriculture.

Keywords： Jiuquan City; Gobi ecological agriculture; lightning activity; lightning disaster;defensive countermeasures

0 引言

近年來，酒泉市的戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈基本完善，以日光溫室、鋼架拱棚為主要設(shè)施的產(chǎn)業(yè)集群基本健全，產(chǎn)業(yè)規(guī)模初見成效。戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了由小到大、由弱到強的蛻變，成為酒泉現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展新的增長極[1。由于全球氣候變暖等因素，酒泉市雷電天氣顯著增多[2]。國際電工委員會稱，雷電災(zāi)害已成為目前最嚴重的自然災(zāi)害之一[3]。雷電災(zāi)害是戈壁地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中十分常見的自然災(zāi)害，其會對農(nóng)作物、農(nóng)業(yè)設(shè)施和農(nóng)民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴重威脅[4]。氣候條件、地形地貌等多種因素影響著雷電災(zāi)害的發(fā)生頻率和強度[5，因此，研究雷電災(zāi)害的成因、特征及其對戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)的影響，提出有效的防御對策，對于保障戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和改善農(nóng)戶生活水平具有重要意義。

1研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

酒泉市位于東經(jīng) 93^°～103^° ，北緯 38^°～43^° ，地處阿爾金山、祁連山和馬鬃山之間，是河西走廊的西端。酒泉市大部分地區(qū)屬于冷溫帶干旱氣候，是典型的戈壁綠洲城市。西部屬暖溫帶干旱區(qū)，南部祁連山屬高寒帶半干旱半濕潤區(qū)，年平均降水量在44.6～189.3mm 。酒泉市是甘肅省蒸發(fā)量最大的地區(qū)，年平均蒸發(fā)量在 2100～3300mm 。全市年平均氣溫介于 ，無霜期為143＼～189d，年日照總時數(shù)為 3096.6～3403.7h ，充足的光熱資源為酒泉市戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。酒泉的氣候干燥、日照時間長、土地積溫高、晝夜溫差大，祁連山的冰雪融水為當?shù)剞r(nóng)業(yè)提供了灌溉來源，加之空氣、水質(zhì)和土壤沒有工業(yè)污染，全市未利用的戈壁荒灘等土地面積高達1134.2萬 hm² ，占總土地面積的 67.4% 。這一系列自然區(qū)位優(yōu)勢賦予了酒泉市戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)良好的環(huán)境

1.2 數(shù)據(jù)來源

緯度、強度、陡度等參數(shù)。運用Python對閃電數(shù)據(jù)進行 3km×3km 的網(wǎng)格化處理，并對地閃活動頻次的時空變化特征進行分析。

2酒泉市戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

2017年8月，甘肅省人民政府發(fā)布《關(guān)于河西戈壁農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見》，強調(diào)以戈壁日光溫室和鋼架結(jié)構(gòu)大棚為依托，以農(nóng)業(yè)廢棄物為基本原材料，選用基質(zhì)栽培技術(shù)以及高效節(jié)水技術(shù)，大力發(fā)展河西地區(qū)戈壁農(nóng)業(yè)，開辟甘肅省農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化新格局。酒泉市積極部署，組織研究并發(fā)布了《酒泉市關(guān)于加快發(fā)展戈壁農(nóng)業(yè)的實施意見》，并委托第三方具有相關(guān)資質(zhì)的單位編制了《酒泉市20萬畝戈壁農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2017—2022年）》（以下簡稱《規(guī)劃》），進一步明確了戈壁農(nóng)業(yè)發(fā)展思路、總體目標、戰(zhàn)略目標、重點項目和推進措施。酒泉市7個縣（市、區(qū)）緊緊圍繞《規(guī)劃》，積極開展區(qū)域調(diào)研分析研判，制定了各自轄區(qū)發(fā)展的整體規(guī)劃[7]。

2021年11月，酒泉市第五次黨代會提出了“1246\"的戰(zhàn)略部署，會議指出了立足一個定位，堅持兩極聯(lián)動，實施四大戰(zhàn)略，創(chuàng)建六大示范區(qū)，全方位推動酒泉高質(zhì)量發(fā)展的總體思路。“一個定位”，就是建設(shè)省域副中心城市；“兩極聯(lián)動”，是指推動建設(shè)以肅州為主體的區(qū)域中心經(jīng)濟增長極和以敦煌為主體的文化旅游經(jīng)濟增長極，輻射帶動其他縣域發(fā)展，形成區(qū)域聯(lián)動格局；“四大戰(zhàn)略”，就是生態(tài)立市戰(zhàn)略、工業(yè)強市戰(zhàn)略、文化興市戰(zhàn)略、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略；“六大示范區(qū)”，就是生態(tài)文明先行示范區(qū)、新能源產(chǎn)業(yè)示范區(qū)、文化旅游融合發(fā)展示范區(qū)、戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)示范區(qū)、絲路節(jié)點物流樞紐示范區(qū)、民族團結(jié)進步示范區(qū)。2024年，中央一號文件明確指出“樹立大農(nóng)業(yè)觀、大食物觀，多渠道拓展食物來源”，為戈壁設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。

本研究基于中國氣象局氣象大數(shù)據(jù)云平臺“天擎”的國家雷電探測系統(tǒng)閃電定位數(shù)據(jù)，獲取了2019—2023年酒泉地區(qū)閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，每一次閃電數(shù)據(jù)包含了閃電發(fā)生時間、地理位置、經(jīng)

3戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)區(qū)雷電活動特征

3.1 時間變化特征

3.1.1年際變化。2019—2023年酒泉市總計發(fā)生了9199次地閃活動，其中，正地閃發(fā)生次數(shù)為1342次，占總地閃次數(shù)的 14.59% ;負地閃次數(shù)為7857次，占總地閃次數(shù)的 85.41% 。每年平均出現(xiàn)的地閃次數(shù)為1840次。酒泉市地閃活動主要是負地閃。這一現(xiàn)象的原因是正電荷多位于雷暴云中，而負電荷主要位于雷暴云下部，距離地面更近，更容易產(chǎn)生地閃現(xiàn)象，此外，負地閃占比還受到海拔高度、緯度、地形等因素影響[8]。2019—2023年酒泉市地閃次數(shù)年變化如圖1所示。2019年地閃次數(shù)為5年內(nèi)最多的，為2375次，這也與2019年平均降水量（ 157.5mm 較常年偏多 104% 的氣候事件有關(guān)。

3.1.2月際變化。2019—2023年酒泉市地閃次數(shù)月變化如圖2所示。同我國其他地區(qū)類似的是，酒泉市地閃活動從4月以后呈明顯活躍的趨勢，主要發(fā)生在5月至8月，共計8404次，占總地閃數(shù)的 91.36% 。這表明初夏開始，進入酒泉地區(qū)地閃活動的高發(fā)期。由于夏季氣溫高，地面和大氣之間的溫差大，空氣流動加強，形成了強烈的對流運動。上升的氣流會加快水蒸氣向云端運動，協(xié)助軟雹和冰晶在低溫環(huán)境中相撞起電。氣流上升越快，地閃頻次越高[9。地閃活動從8月開始明顯減少，較7月下降了 9.38% 。從2019—2023年，每年的2月和11月均沒有地閃活動發(fā)生。

閃電定位數(shù)據(jù)中的地閃發(fā)生時間、頻次和經(jīng)緯度參數(shù)，用 3km×3km 網(wǎng)格作單位統(tǒng)計雷擊點密度。閃電密度計算公式為式（1）。

L_d=N/（S?Y）

式中： L_d 為雷擊點密度值； N 為單位網(wǎng)格內(nèi)的地閃頻次； s 為網(wǎng)格面積；Y為資料的年限。

運用Python進行統(tǒng)計分析計算，繪制2019—2023年酒泉市地閃密度空間分布圖（如圖3所示）。由圖3可知，肅州區(qū)、金塔縣以南、玉門市南部偏東和阿克塞境內(nèi)以北地區(qū)地閃密度相對較高；敦煌市、瓜州縣和肅北零星分散布有地閃密度較高區(qū)域。其中，肅北馬鬃山以北、阿克塞西部及中南部地閃密度極低。對于地閃密度較高的區(qū)域，應(yīng)加強雷電防護措施，便于有效開展雷電災(zāi)害防御工作。

3.2.2地閃強度空間分布。2019-2023年酒泉市地閃強度空間分布如圖4所示。由圖4可知，肅州區(qū)、金塔縣和玉門市以南、阿克塞北部地區(qū)地閃強度較高；位于肅北馬鬃山、瓜州區(qū)域的中部地閃強度分散偏高；敦煌市以西，金塔縣以東，馬鬃山以北地閃強度偏低。其中，地閃強度較高地區(qū)分布狀況與地閃密度較高區(qū)域在空間上的分布情況基本一致。結(jié)合地閃密度空間分布的特征可以得出，在地閃密度較高且地閃強度也較高的地區(qū)，發(fā)生雷電災(zāi)害事故的比例可能會更高[10]

4戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)雷電災(zāi)害風險及防御對策

4.1雷電災(zāi)害對戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)的影響

4.1.1直擊雷風險。云地放電形成地閃的現(xiàn)象會誘發(fā)雷電災(zāi)害性天氣，對設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)造成雷擊風險。直擊雷又稱直接雷擊，是指當雷云中累計的電荷到達某一數(shù)值時，會通過空氣間隙將大氣擊穿，直接落到可導(dǎo)電的材料上（如建（構(gòu)）筑物等），從而最終將電荷引入地面。當前，酒泉市圍繞農(nóng)業(yè)增效和農(nóng)民增收，進行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展設(shè)施生態(tài)農(nóng)業(yè)，戈壁日光溫室產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大[，生態(tài)農(nóng)業(yè)設(shè)施如果直擊雷擊中，會產(chǎn)生嚴重的影響。

首先，直擊雷會直接擊中農(nóng)業(yè)設(shè)施，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)設(shè)施損毀；直擊雷還會在地面落雷點形成跨步電壓，在落雷點附近工作的設(shè)施農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)殖農(nóng)戶或牲畜養(yǎng)殖金屬棚等極易發(fā)生傷亡事故。其次，如果直擊雷直接擊中設(shè)施農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)殖農(nóng)戶或牲畜養(yǎng)殖金屬棚，形成的高電壓和大電流，嚴重時會引起農(nóng)業(yè)設(shè)施防爆部分失爆形成火災(zāi)，導(dǎo)致傷亡事故和農(nóng)業(yè)設(shè)施損毀事故發(fā)生。再次，如果農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施被直擊雷擊中，農(nóng)業(yè)設(shè)施上的金屬部件間隙會因雷電火花放電與電弧放電的形式起火，極易引發(fā)農(nóng)業(yè)設(shè)施損毀或?qū)е戮€路短路異常和帶電致使農(nóng)業(yè)設(shè)施損毀。最后，直擊雷還會對農(nóng)業(yè)設(shè)施供配電系統(tǒng)造成損害，導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)非計劃停電，直接影響設(shè)施農(nóng)業(yè)作物生長、養(yǎng)殖牲畜品質(zhì)，嚴重時會導(dǎo)致作物、養(yǎng)殖牲畜死亡，造成經(jīng)濟損失。

4.1.2電磁脈沖風險。由地閃回擊輻射形成雷電電磁脈沖（LEMP）雖然沒有直擊雷破壞力大，但是災(zāi)害面廣、成災(zāi)率高。對建筑物內(nèi)部的電磁造成干擾的雷擊電磁脈沖主要包括3種：一是天空中雷電波電磁輻射；二是流經(jīng)防雷裝置的雷電流；三是由外部的各種管線引來的雷電電磁波。21世紀以來，雷電電磁脈沖正對弱電控制系統(tǒng)和線路產(chǎn)生著嚴重威脅。隨著科技的不斷進步，弱電控制系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于包括農(nóng)業(yè)設(shè)施在內(nèi)的各種設(shè)施。隨著，戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室在酒泉市各農(nóng)業(yè)示范園區(qū)廣泛應(yīng)用，雷電電磁脈沖勢必會對戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室的弱電系統(tǒng)和線路產(chǎn)生影響。

首先，雷電會擊中農(nóng)業(yè)設(shè)施及其電源線、弱電系統(tǒng)、金屬管道，在其附近產(chǎn)生靜電感應(yīng)，不僅會導(dǎo)致這些設(shè)施及其附近的其他金屬部件之間產(chǎn)生電火花與電弧放電，而且會導(dǎo)致線路異常短路和異常帶電引起火災(zāi)，極易造成設(shè)施農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)殖農(nóng)戶發(fā)生傷亡事故及農(nóng)業(yè)設(shè)施損毀。其次，雷電會擊中農(nóng)業(yè)設(shè)施及其電源線、弱電系統(tǒng)、金屬管道，在其附近產(chǎn)生雷電電磁感應(yīng)，同樣會導(dǎo)致這些設(shè)施及其附近的其他金屬部件之間生電磁感應(yīng)電動勢與電磁輻射生成火花放電與電弧放電引發(fā)火災(zāi)，造成農(nóng)業(yè)設(shè)施損毀及設(shè)施農(nóng)業(yè)種、養(yǎng)殖農(nóng)戶發(fā)生傷亡事故。同時，產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電動勢與電磁輻射還會與這些設(shè)施附近的其他設(shè)施防爆部分失爆形成火災(zāi)，造成設(shè)施農(nóng)業(yè)的損失，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。最后，雷電會通過遠離設(shè)戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)幾千米甚至幾十千米的云內(nèi)電荷放電、云與云之間放電、云與大地之間放電的方式產(chǎn)生雷電電磁脈沖，使農(nóng)業(yè)設(shè)施的電源線、弱電系統(tǒng)、金屬管道等產(chǎn)生雷電靜電感應(yīng)，導(dǎo)致這些設(shè)施及其電源線、信號線、金屬管道金屬部件之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)電動勢與電磁輻射，誘發(fā)火災(zāi)，造成風險事故和經(jīng)濟損失[2]

4.1.3靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)。靜電感應(yīng)是在雷雨天氣中，由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應(yīng)出大量異性電荷產(chǎn)生的。由于靜電感應(yīng)，雷云下面的建筑物與大地會產(chǎn)生與雷云相反的電荷。雷電產(chǎn)生的感應(yīng)電流會對周圍的電場造成影響，也會使電纜線路或是金屬管道受到影響從而產(chǎn)生閃電電涌。在農(nóng)業(yè)設(shè)施外部構(gòu)架管線及設(shè)備外殼上，靜電感應(yīng)會產(chǎn)生與之相反的電荷。當雷擊發(fā)生的時候，這種電荷會短時間內(nèi)被云地放電通道釋放出來，而這些感應(yīng)電荷無法在短時間內(nèi)擴散到地上，加之土壤電阻高于四周的農(nóng)業(yè)設(shè)施和設(shè)備電阻值，這就會導(dǎo)致這些感應(yīng)電荷在管線和設(shè)備之間發(fā)生放電，對農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)部的弱電線路和高靈敏設(shè)備造成損壞[13]。雷擊后，巨大的沖擊電流會在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場，這種磁場在附近的導(dǎo)體上產(chǎn)生高感應(yīng)電動勢，從而形成電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電磁場的高頻變化可能會導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)中的設(shè)備無法正常工作，還會干擾戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)智能溫室的自動化設(shè)備傳感器失靈、部件受損，造成設(shè)備的維保成本增加，影響戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[14]。

4.2雷電災(zāi)害防御對策

4.2.1樹立安全意識，加強科普宣傳部門聯(lián)動。氣象部門可借助官微、抖音等新媒體賬號及時宣傳戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)雷電災(zāi)害，防止雷電對戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)造成的災(zāi)害性損失及人員安全事故發(fā)生；涉農(nóng)部門可借助座談、會議等形式，提高戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的安全意識，使從業(yè)者能夠更好地應(yīng)對雷電天氣，增強其自救互救能力。同時，面向廣大農(nóng)業(yè)經(jīng)營企業(yè)，種、養(yǎng)殖農(nóng)戶開展防雷安全知識培訓(xùn)。氣象部門可聯(lián)合農(nóng)業(yè)、應(yīng)急等政府部門組織專業(yè)技術(shù)人員，針對戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)設(shè)施進行雷電風險調(diào)研，開展雷電災(zāi)害防御專業(yè)氣象服務(wù)。

4.2.2規(guī)范農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)，擴大雷電預(yù)警覆蓋面。酒泉市戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)大多位于郊區(qū)偏遠的空曠地帶，部分農(nóng)業(yè)設(shè)施由于建設(shè)年代早，防雷施工標準工藝等原因，雷電防護措施不夠完善，有些設(shè)施甚至沒有做任何防雷措施，雷擊風險較高。各施工單位在農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)過程中，要嚴格按照施工規(guī)范，有條件的建設(shè)部門應(yīng)委托具有防雷施工資質(zhì)的專業(yè)施工單位，有針對性地對農(nóng)業(yè)設(shè)施進行防雷接地工程建設(shè)或改造，安裝雷電防護裝置。氣象部門要完善酒泉市氣象防災(zāi)減災(zāi)預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)災(zāi)害分布、風險隱患等數(shù)據(jù)的綜合疊加、顯示和分析。完善氣象災(zāi)害預(yù)警信息發(fā)布與傳播機制，優(yōu)化酒泉市市縣業(yè)務(wù)一體化平臺，做好雷電天氣監(jiān)測，擴大預(yù)警預(yù)報服務(wù)范圍，做到提前預(yù)防。

4.2.3主動開展防雷檢測，減少雷電災(zāi)害損失。有關(guān)部門要加強監(jiān)管，在驗收設(shè)施農(nóng)業(yè)建設(shè)項目時應(yīng)著重落實防雷裝置安全檢查，對不符合要求的設(shè)施，要責令農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體進行整改。政府相關(guān)部門應(yīng)定期組織戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)園區(qū)的防雷安全檢查，生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)營企業(yè)應(yīng)對產(chǎn)業(yè)園區(qū)定期開展防雷檢測，委托具有雷電防護裝置檢測資質(zhì)的第三方單位完成此項工作，將雷擊對設(shè)施農(nóng)業(yè)的災(zāi)害風險影響降到最低。

5結(jié)論

近年來，酒泉市大力發(fā)展戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)，對祁連山的生態(tài)保護起到了很好的促進作用。隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴大和集群效應(yīng)進一步凸顯，影響戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的氣象因素尤為突出，而雷電災(zāi)害已成為影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素。因此，酒泉市在持續(xù)發(fā)展戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)上，應(yīng)提高戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)的雷電災(zāi)害防御能力，減少設(shè)施損壞和作物減產(chǎn)造成的經(jīng)濟損失，避免因雷擊引發(fā)的火災(zāi)、人員傷亡等安全事故，有效提升戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)防雷的社會效益和經(jīng)濟效益，助推酒泉市戈壁生態(tài)農(nóng)業(yè)持續(xù)向好發(fā)展。

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（欄目編輯：陳萌萌）