嘉興地區1971年來雷暴日及閃電特征分析

徐瑞國 范玉芬 張雪慧

(嘉興市氣象局，浙江嘉興314050)

0 引言

隨著經濟和科技的高速發展，以電力和電子為基礎的現代化生活日漸普及，微電子器件和信息技術的應用越來越廣，雷電災害造成的經濟損失也越來越大。因此，對雷電進行有效地監測、預測和研究具有非常重要的社會、經濟效益和科學價值［1］。嘉興地處我國東部沿海杭嘉湖平原，雷擊災害發生頻繁，時有人員傷亡，城市地區由雷電波入侵和雷電感應引起的電子信息系統損害比重大幅上升［2］，每年雷擊災害都會造成不小的經濟損失。研究雷電天氣的發生和分布規律意義重大，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，分析其發生規律。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合雷達等天氣資料，用于雷電預報預警工作。分析總結嘉興市40 a的雷暴日特征，以閃電資料為補充，研究嘉興地區雷電發生發展的規律，開發地區適應性的雷電預報預警工具，可以提高本市的雷電天氣的預報預警和防災減災能力。

1 嘉興雷暴日數統計特點

1．1 嘉興市6市縣雷暴日數年際、年代際變化

使用觀測站資料統計嘉興市6個市縣1971—2010年的雷暴日數變化(圖1)，發現雷暴日數有明顯的年際、年代際變化，且各市縣的雷暴日數變化周期基本是同步的。嘉興6市縣平均年最多雷暴日數出現在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的雷暴日數與前30 a相比基本持平，嘉興全市平均年雷暴日數為28．5 d。

嘉興地區年雷暴日數的幾個高峰期分別出現在 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報的一項參考依據。進一步對歷年(1971—2010年)年雷暴日數做小波分析，圖2b中雷暴日數在11～12 a時間尺度上的周期震蕩非常明顯，經歷了高-低-高3個循環交替，目前處在正值區中;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年嘉興地區雷暴日數的月分布特征從整體上看，3—9月是全年雷電的主要發生期，占全年雷電數的96%，7，8二個月是雷電的高峰期，占全年雷暴日數51%，這個時段內雷災也較多發生。最少時段為11月至次年1月， 最少的是1月份，幾乎無雷電天氣發生。

年最早雷暴日(初雷日)絕大多數出現在2，3月，40 a內占總初雷的83%，出現在4月的占13%，出現在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)絕大多數出現在8月下旬至10月，40 a內占總數的83%，出現在11月的占10%，最早和最晚終雷日記錄分別出現在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(表1)，1971—2000年期間，3—9月雷電主要發生期中雷暴日數占全年的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月雷暴日數占全年的94%，7，8二個月占全年雷暴日數53%，7月和8月全市平均雷暴日數相近，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月份雷暴日地區分布統計

1．3 地域分布特征

嘉興地域范圍為3915 km2，雷暴日數差異較大。1971—2000年30 a來雷暴日發生地域分布規律為從西南到東北遞減(圖3a)。西南片偏多，桐鄉、海寧年雷暴日數超過30 d，最多桐鄉雷暴日達34．1 d，嘉興與平湖雷暴日數略少一些，在28～30 d之間，嘉善與海鹽相對來說為全市的雷暴日數最少區域，為26～27 d。這樣的地區分布特性可能與地形有關，湖州、杭州等地的山區雷暴天氣在東移至嘉興平原地區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，雷暴日數分布情況也發生了一定的變化。與前30 a相比，近10 a雷暴日數的地區差異減小，分布特性略有改變。平湖、嘉興市區雷暴日數明顯增多(圖3b)，為全市高發區，年雷暴日數29～30 d，海寧、桐鄉從前期的高發區轉為雷電均發區，為28～29 d，海鹽、嘉善是最少區域，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)年雷暴日數上升，主要增加在冬春季;嘉興的西南片明顯下降，其中桐鄉雷暴日數下降最明顯，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。城市發展后城區呈現“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，致使雷暴日數有所減少。

表2 分地區雷暴日數統計表

圖3a 1971—2000年雷暴日數分布 圖3b 2001—2010年雷暴日數分布

2 相關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成一個閃電監測定位系統網，閃電定位儀資料相比傳統的觀測站資料有更為詳細的閃電發生時間、落區和強度的記錄，可以作為傳統資料的有力補充。

2．1 閃電日數月變化分析

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

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，發現月變化趨勢基本一致，但閃電定位儀記錄的閃電天數大大多于人工記錄，可能有以下兩點原因：(1)當發生云地閃時，因強度較小、時間較短或發生點離觀測站較遠時，有可能無人工記錄;(2)當別處有閃電發生時，次數較多或強度較強，閃電定位儀會產生定位誤差，誤記本地上空有閃電發生。

2．2 年閃電頻次分析

從2007—2009年閃電資料分析來看，最高總頻次出現在嘉興與海寧，其余依次為海鹽、桐鄉、嘉善和平湖(表3)，3 a來嘉興市本級和海寧地區平均閃電發生次數達到3000次以上，而其余各市縣閃電發生次數都在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，平湖和桐鄉的閃電密度最小。2009年閃電發生次數最多，除了平湖嘉善的部分地區外各市縣閃電的密度都很大，最多最密的閃電發生在嘉興市本級。

表3 各市縣年閃電頻次及閃電總天數分布

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

3 結語

(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為南北向分布，嘉興市西南部的雷暴日數減少明顯，海鹽、平湖東南沿海雷暴日數有所增多。

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

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

［1］ 許小峰．雷電災害與監測預報［J］．氣象，2004，30(12)：17-21．

［2］ 王 穎，鄭永光，壽紹文．2007年夏季長江流域及周邊地區地閃時空分布及其天氣學意義［J］．氣象，2009，35(10)：58-70．

［3］ 蔡曉云，宛 霞，郭 虎．北京地區閃電定位資料的應用分析［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警技術中的應用［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警中的初步應用［J］．應用氣象學報，2008，19(2)：153-160．

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