桐城市近55年來雷暴氣候特征分析及雷電災(zāi)害的防護

蔡冬梅，秦 偉 (安徽省桐城市氣象局，安徽桐城231410)

雷暴是一種劇烈的天氣過程，是大氣中伴有雷聲的放電現(xiàn)象，常發(fā)生在大氣層結(jié)極不穩(wěn)定、天空有積雨云存在的天氣條件下，出現(xiàn)時常伴有大風(fēng)、暴雨、冰雹、龍卷等災(zāi)害性天氣。雷電災(zāi)害是一種有著巨大危害性的氣象災(zāi)害，被“聯(lián)合國國際減災(zāi)十年委員會”列為“最嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一”［1］。

桐城市位于安徽省中部偏西南、長江北岸、大別山東麓，地勢自西北向東南，山地、丘陵、平原依次呈階梯分布，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候帶，同時受西風(fēng)帶和東風(fēng)帶天氣系統(tǒng)的雙重影響，雷暴天氣頻繁出現(xiàn)。由于雷電產(chǎn)生于雷暴天氣，是雷暴天氣最基本的特征，因此，雷暴天氣的活動規(guī)律在一定程度上反映了雷電天氣的活動規(guī)律。研究雷暴活動規(guī)律、氣候特征自然成為防雷減災(zāi)的需要［2］。筆者現(xiàn)以桐城市氣象站1967～2011年雷暴觀測資料為依據(jù)，對近55年該市的雷暴進行分析，總結(jié)該市雷暴的規(guī)律和特征，為桐城市的防雷減災(zāi)工作提供依據(jù)，降低雷暴災(zāi)害造成的損失。

1 資料與方法

1.1 資料來源 桐城市氣象站屬于國家基準(zhǔn)站，1956年建站至今觀測場探測環(huán)境保護完好，所記錄氣象資料具有代表性、準(zhǔn)確性和連續(xù)性。雷暴資料來源于1957～2011年經(jīng)審核過的歷年地面氣象觀測資料。

1.2 雷暴日的統(tǒng)計方法 按世界氣象組織的定義，在某站聽到有雷聲的1個觀測日叫作雷暴日。在氣象學(xué)中，常用雷暴日的多少來反映雷電活動的強度。一個雷暴日就是當(dāng)天發(fā)生過雷響，不論有多少次，只要發(fā)生就計一日。年平均雷暴日可以表征某個地方雷電活動的頻繁程度。根據(jù)雷電活動的頻度和雷害的嚴(yán)重程度，我國把年平均雷暴日數(shù)T＞90的地區(qū)叫做強雷區(qū)，T≥40的地區(qū)為多雷區(qū)，15≤T≤40的地區(qū)為中雷區(qū)，T≤15的地區(qū)為少雷區(qū)［3］。

1.3 分析方法 采用了常用的統(tǒng)計學(xué)方法，主要計算了雷暴日數(shù)、年平均雷暴日以及雷暴的年際變化、季變化、月變化和雷暴的氣候傾向率等。

2 雷暴的氣候特征

2.1 雷暴的年際變化 根據(jù)1967～2011年桐城雷暴觀測資料統(tǒng)計表明，55年桐城市雷暴總?cè)諗?shù)為2 356 d，年平均雷暴日42.8 d，按照國內(nèi)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，桐城市屬于多雷區(qū)，桐城市年雷暴日數(shù)在25～73 d。選取桐城55年的雷暴日資料，計算年均雷暴日數(shù)的趨勢定量變化一元線性方程，得出y=－0.351 0x+52.665，氣候傾向率為 －3.51 d/10a，表明 1967年來桐城市年均雷暴日總體呈下降趨勢，減少速率為3.51 d/10a，圖1也較好地說明了這一點，從圖中還可以看出55年來桐城市雷暴日數(shù)波動起伏明顯，最多年出現(xiàn)在1963年，為73 d;最少年出現(xiàn)在1988和2001年，為25 d。雷暴日數(shù)最多年與最少年相差48 d。

圖1 1967～2011年桐城市雷暴日年變化

2.2 雷暴的年代際變化 經(jīng)統(tǒng)計，桐城市20世紀(jì)60年代雷暴最多，平均為51.9 d，80%的年份雷暴日數(shù)大于55年平均值;70年代略有減少，平均為49.8 d，從80年代起期間雖有波動，但總體呈現(xiàn)減少趨勢，80年代、90年代和21世紀(jì)以來的平均雷暴日數(shù)分別為 39.9、37.1、36.0 d。這與有關(guān)近 30年來我國大部分地區(qū)平均雷暴頻數(shù)在波動中減少的研究成果是一致的［4］。

2.3 雷暴的季節(jié)變化 統(tǒng)計表明，桐城55年春季(3～5月)雷暴總?cè)諗?shù)為594 d，出現(xiàn)頻率為25.2%;夏季(6～8月)是桐城雷暴的高發(fā)期，55年夏季雷暴總?cè)諗?shù)為1 504 d，出現(xiàn)頻率高達(dá)63.8%;秋季(9～11月)桐城雷暴日數(shù)呈逐月減少態(tài)勢，55年秋季雷暴總?cè)諗?shù)為202 d，出現(xiàn)頻率為8.6%;冬季(12月～次年2月)桐城出現(xiàn)雷暴較少，55年冬季雷暴總?cè)諗?shù)僅為56 d，出現(xiàn)頻率為2.4%。表明桐城雷暴的季節(jié)變化特征與大氣環(huán)流的季節(jié)性突變及熱力作用的季節(jié)變化基本一致。

2.4 雷暴的月際變化 統(tǒng)計桐城逐月雷暴日數(shù)(圖2)發(fā)現(xiàn)，7月為桐城雷暴發(fā)生的高峰期，累計出現(xiàn)619 d，其出現(xiàn)頻率為26.4%，8月次之，累計出現(xiàn)574 d，出現(xiàn)頻率為24.2%;1、12月為雷暴發(fā)生的低谷期，出現(xiàn)頻率均為0.2%;從各月來看，桐城雷暴集中出現(xiàn)在全汛期(3～9月)，共出現(xiàn)2 264 d，占全年雷暴日數(shù)的96.1%;從3月起，雷暴日逐漸增加，這與安徽省從3月份開始增溫有關(guān)，進入春季雨水增多，月雷暴日也在上升;6、7月雷暴日逐月趨于近直線傾斜上升;7月份地面輻射增溫快，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，所以雷暴現(xiàn)象明顯增多，達(dá)到峰值;8月略有回落，9月以后迅速減小。

圖2 1967～2011年桐城市雷暴日的月際變化

3 雷電災(zāi)害的防護

雷電災(zāi)害具體來說就是帶電的雷云對地面目標(biāo)沖擊放電，造成建筑物、場所、電力、電信、電子等設(shè)備的破壞，或發(fā)生人身傷亡，或發(fā)生火災(zāi)等危害，分為直擊雷、側(cè)擊雷、雷電波侵入和雷電跨步電壓等。要減少雷電災(zāi)害，需要從其本質(zhì)上入手，通過對其形成機制、誘發(fā)因素的分析，進而提出相應(yīng)的防護措施。目前來說，對于雷電災(zāi)害的防護，則應(yīng)該做到以下幾點［5］。

3.1 直擊雷的防護 直擊雷就是雷電直接擊打在物體上，并通過電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機械力作用等造成巨大的災(zāi)害。可以說，直擊雷是雷電災(zāi)害的主要形式，從它形成機制和誘發(fā)因素上來看，就是云層和物體間的猛烈放電現(xiàn)象。因此，直擊雷的防護可以采用避雷針、避雷網(wǎng)以及地網(wǎng)相配合的整體避雷體系，未來還要向等離子防雷發(fā)展。

3.2 側(cè)擊雷的防護 側(cè)擊雷就是雷電從側(cè)面擊打在物體上，與直擊雷相比，近年來側(cè)擊雷發(fā)生的概率呈上升趨勢，這也與城市的下墊面等要素有關(guān)。近年來，側(cè)擊雷的發(fā)生越來越多了，因此，對于側(cè)擊雷的防護主要是均壓環(huán)的應(yīng)用，要使均壓環(huán)發(fā)揮作用，就要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)來進行，對于均壓環(huán)的材料、規(guī)格、敷設(shè)方式、數(shù)量、連接等方面均要嚴(yán)格把關(guān)。

3.3 雷電波侵入的防護 雷電波侵入就是雷電波可以沿著金屬管道或線路進入室內(nèi)，從而造成危害。現(xiàn)在很多建筑物均有外管道或線路接入，可以說這是不可避免的，那么，對于雷電波侵入的防護就顯得尤其重要了。因此，對于雷電波侵入的防護主要集中在接入的管道和線路上。在電源的輸入和輸出端都要安裝電涌保護器，同時為了保護信號的正常傳輸，還應(yīng)該在兩端安裝信號防雷器，同時對于管線還應(yīng)設(shè)置屏蔽，以最大限度地減少雷電波的侵入危害。

3.4 雷電跨步電壓的防護 雷電跨步電壓就是雷擊大地后，大量的電流在地面擴散，從而使周圍地面上分布著不同的電位，在中心點附近的兩點間存在著很大的電壓差，這兩點間的電壓就叫跨步電壓。如果人的兩腿分別踩在這兩點上，將會造成很大的電位差，將會產(chǎn)生強電流通過人體，造成危害。因此，跨步電壓的防護就是在雷雨天氣盡量遠(yuǎn)離有可能遭受雷擊的金屬物體，如果在野外則要停止行走，并攏雙腿并蹲下護住頭部。

4 小結(jié)

(1)桐城屬多雷區(qū)，年均雷暴日42.8 d，年雷暴日數(shù)在25～73 d。

(2)近55年桐城雷暴日年際變化幅度較大。最多年份比最少年份相差48 d，將近3倍。桐城年平均雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出3.51 d/10a的減少趨勢。

(3)桐城的雷暴具有明顯的季節(jié)性變化特點，夏季高發(fā)，尤以7月份雷暴日數(shù)為最多，冬季發(fā)生雷暴的概率最低，春季多于秋季。

(4)桐城雷電防護主要從直擊雷、側(cè)擊雷、雷電波侵入和雷電跨步電壓4個方面的防護著手，由于雷擊災(zāi)害頻發(fā)，一定要做好雷擊災(zāi)害的防護，理論與實踐相結(jié)合，既要符合防雷規(guī)范又要在實際中發(fā)揮防雷作用。

［1］黃小紅，古名岸.吉安雷暴日統(tǒng)計及其特征分析［J］.井岡山大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2010(6):53 －56.

［2］紀(jì)曉玲，穆建華，周虎，等.45a來寧夏雷暴氣候統(tǒng)計特征及趨勢分析［J］.中國沙漠，2009(4):744 －749.

［3］謝亞玲，錢家松，焦乘乘，等.1961－2010年平塘縣雷暴活動的變化特征統(tǒng)計分析［J］.貴州氣象，2012(2):30－32.

［4］張敏鋒，馮霞.我國雷暴天氣的氣候特征［J］.熱帶氣象學(xué)報，1998，14(2):156 －162.

［5］機械工業(yè)部設(shè)計研究院.建筑物防雷設(shè)計規(guī)范(GB 50057－94 2000版)［S］.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.