西藏日喀則地區閃電時空分布特征

巴桑次仁，莫 沙，格桑卓瑪

(西藏日喀則市氣象局，西藏日喀則 857000)

西藏日喀則地區閃電時空分布特征

巴桑次仁，莫 沙，格桑卓瑪

(西藏日喀則市氣象局，西藏日喀則 857000)

利用2009年8月～2013年12月日喀則地區閃電監測定位系統獲得的閃電資料，統計和分析了該地區閃電的密度、強度的時空分布特征。結果表明，日喀則地區閃電平均強度為45.90 kA，負閃平均強度為38.35 kA，正閃平均強度為53.48 kA；其中負閃占總閃的94.4%，正閃占總閃的5.6%，負閃次數遠高于正閃次數；時間變化表現為閃電月分布呈顯著單峰變化，總閃、正閃、負閃頻次主峰均出現在7月份；閃電頻次季節分布也呈顯著單峰變化，夏季閃電頻次最多，冬季閃電最少，秋季閃電活動頻次略高于春季；一天內閃電頻次高發時段為14：00～20：00，其次是20：00～次日02：00，最少時段為08：00～14：00；空間變化特征為閃電集中在日喀則地區的東邊偏北區域，而西南方向的仲巴、吉隆、聶拉木等縣境內閃電密度非常低，其中閃電密度最低為吉隆縣，僅占總閃次數的0.3%；閃電強度分布特征為冬季平均值略低于夏季值，峰值出現在6月份，谷值出現在11月份；平均閃電強度最高為仲巴縣，強度為108.2 kA，閃電強度最低為江孜縣，平均僅有26.0 kA。

日喀則；閃電密度；閃電強度；時空分布

閃電是一種大氣脈沖式的放電現象，是由帶不同電荷的云與云之間、云與地之間或云體內各部之間的強烈放電現象[1]。地球上平均每秒就會發生100次左右的閃電，其放電電流可高達數10 kA，甚至數百千安培，放電瞬間巨大的雷電流可產生極大的破壞力和很強的電磁干擾，特別是云地閃對現代社會危害極大，尤其是對智能建筑物、輸電線網、計算機網絡、通信系統等設施設備的侵襲可能會造成嚴重損失。據不完全統計，日喀則地區每年因雷災而遭受重大人員傷亡，如 2007年9月3日定結縣定結村遭受雷擊2人當場死亡，7人重傷，3人輕傷；2009年8月 19日中午日喀則市扎西倫布寺廣場附近發生了一起雷災事故，一人當場死亡，一人重傷；2011年6月24日04：00左右，定日縣附近的加措鄉果熱村出現雷擊現象，致使放羊人當場死亡，180多只羊遭雷擊死亡；2013年6月28日日喀則地區白朗縣瑪爾鄉索康村發生雷擊事故，一名60歲的放羊人被雷電擊中，當場死亡；2014年7月12日在謝通門縣青都鄉凱仁村噶龍自然村米朗查根草場發生雷擊事故，一名放牧者遭雷擊身亡等，對于電氣設備、通訊設備的破壞更是不計其數。

由于2009年以前日喀則地區未安裝閃電定位系統，防雷工作者研究雷電、宣傳防雷減災知識、做防雷工程等時，只能利用日喀則地區人工氣象觀測站統計的雷暴日數據來分析，對于時間、空間分布和雷電強度等根本無從知曉。加之日喀則地區18個縣市中只有6縣1市才設有人工氣象觀測站，其余12個縣未設立人工氣象站，未設立氣象站的12個縣只能借助設有人工氣象站的臨近縣的雷暴數據，所以在防雷知識的宣傳、防雷工程的設計和審核等方面存在很大的誤差。目前國內很多學者對雷暴和閃電方面做了很多研究，也取得了一定的成果[2-5]，但對西藏區域內的閃電方面的研究還較少，林志強等分析了西藏高原地區閃電特性時空分布特征，但僅分析了2年(2009年6月～2011年5月)的閃電觀測資料，且分析范圍包括了整個西藏7個地區1個市[6]。為了準確了解日喀則地區18.2萬km2內閃電的時間、空間和強度等分布特點，筆者利用2009年8月～2013年12月的閃電資料對日喀則地區的閃電分布特征進行了研究。

1 資料與方法

選取日喀則地區閃電監測定位系統2009年8月～2013年12月所收集的閃電資料。該系統由3站組成，分別為日喀則站、定日站和帕里站組成(圖1)。系統采用3站方位匯交和到達時間差綜合算法定位，可實現24 h全天候觀測。

2 日喀則地區閃電時間分布特征

2.1 年分布特征在2009年8月～2013年12月的監測時段內，日喀則地區共得到閃電樣本15 836次，其中負閃為14 940次，占總閃的94.4%；正閃為896次，占總閃的5.6%。從圖2可看到除2009年(2009年8月開始監測)外，2012年監測閃電次數最多，共監測到5 409次閃電，其中負閃為5 093次，正閃為316次，全年閃電總數占監測階段內閃電總數的34.2%,負閃占負閃總數34.1%、正閃占正閃總數35.3%；2011年監測閃電次數最少，全年共監測到2 035次閃電，其中負閃1 903次、正閃132次，全年閃電總數占監測階段內閃電總數的12.8%，負閃占負閃總數12.7%、正閃占正閃總數14.7%。

2.2 月分布特征由圖3可見，閃電頻次的月變化存在一定的差異，2010和2012年閃電頻次月變化呈顯著單峰型，主峰均出現在7月份；2013年閃電頻次月變化呈弱的雙峰型，主峰出現在7月份，次峰出現在4月份；2011年閃電頻次月變化呈弱三峰型，主峰出現在7月份，次峰分別出現在5、9月份；但4年來閃電頻次主峰均出現在7月份，分別為2010年1 899次、2011年1 452次、2012年2 071次、2013年1 305次，分別占全年的46.6%、71.4%、38.3%和36.0%。

分析2009年8月～2013年12月的逐月總閃、正閃、負閃(圖4)發現，日喀則地區總閃電頻次呈顯著單峰變化，總閃、正閃、負閃的主峰均出現在7月份，分別占閃電總次數的42.5%、2.2%和40.3%；負閃逐月分布特征與總閃特征相對一致，而正閃則呈現較弱的單峰分布。近4年半的監測數據表明，6～9月份日喀則地區雨季期間閃電次數也是最多，為14 924次，占全部閃電總數的94.2%；而正閃、負閃次數最多也是在雨季(6～9月份)，分別為755和14 169次，分別占各自總數的84.3%和94.8%；雨季前后正、負閃僅占各自閃電總數的15.7%和5.2%。同時，從圖3～4可以明顯發現，閃電從6月開始迅速增強，這種特點其一是由日喀則本身的氣候特點決定，日喀則地區的雨季和干季特別分明，一年中80%的降水均集中在這期間，自然發生閃電幾率就多；其次是高原大地形對日喀則天氣氣候的影響，夏季西藏高原是個熱源，它對大氣的加熱作用使高原上形成一個巨大的“熱氣柱”，在它的中下層形成熱低壓，產生巨大的輻合，在它的高層形成熱高壓，產生巨大的輻散,因而極易形成雷電、冰雹等強對流天氣。

2.3 日分布特征為了更好分析閃電的日分布特征，將一天分為08：00～14：00、14：00～20：00、20：00～次日02：00、02：00～08：00 4個時段，結果發現(表1)，日喀則地區閃電次數日變化非常顯著；總閃、負閃、正閃頻次高發時段為14：00～20：00，其次是20：00～次日02：00，最少時段為02：00～14：00，這期間閃電頻次的概率僅占總閃的5.6%。發生這種急劇變化的原因可能是因為高原的加熱作用使高原空氣的層結穩定度較之同緯度其他各地小，容易產生強烈的熱對流。高原對大氣的加熱作用主要是白天實現的，即午后地面氣壓猛烈下降，高空等壓面高度上升，量級時常達到系統影響的強度；白天熱氣柱的加熱過程是雷電、冰雹等對流性天氣發展的醞釀階段，到傍晚就產生雷電等天氣現象；而后半夜對流減弱云層鋪開，對流性天氣減弱，很少出現雷電等天氣現象。

從表1可看出，日喀則地區閃電次數高發時段為14：00～次日02：00，這期間正閃次數與負閃次數日分布特征存在微小差別。如14：00～20：00負閃次數占總負閃次數的62.5%，而20：00～次日02：00僅占32.3%；14：00～20：00正閃次數占總正閃的46.5%，但20：00～次日02：00也占40.6%。也就是說，相對與總正閃次數來說，20：00～次日02：00正閃頻次比較高，占總正閃的1/3；而相對于總負閃次數來說，20：00～次日02：00負閃頻次相對較低，僅占總負閃的1/10。

表1 2009～2013年日喀則地區閃電次數日變化

2.4 季分布特征根據統計數據(表2)，日喀則地區夏季閃電頻次最多，占總閃電的84%，冬季閃電最少，僅占總閃電頻次的0.3%，正閃頻次更少，僅占0.02%，冬季日喀則地區閃電幾乎全為負閃；秋季閃電活動頻次高于春季，但與夏季次數相比相差甚遠，分別僅占總閃的11.8%和3.9%；正閃、負閃頻次季節分布特征與總閃分布特征一致，均是夏季最多、冬季最少。冬季閃電活動頻次特別少，主要原因是由于日喀則地區的天氣氣候特點，冬季日喀則地區主要受西北氣流控制，天氣寒冷干燥，除沿喜馬拉雅山脈南麓時而出現降雪外，其余各地幾乎很少出現降水天氣，故閃電頻次也甚少。

3 日喀則地區閃電空間分布特征

3.1 總分布特征從圖5可以看到，日喀則地區閃電集中在東邊偏北方向上，而西南方向上的仲巴、薩嘎、吉隆和聶拉木4個縣閃電密度非常低，雖國土面積占整個日喀則地區的將近1/2，但閃電頻次僅占日喀則地區閃電總次數的2.1%，這是由于這些地方平均海拔高(平均在4 500 m以上)，一年四季氣候干燥，是典型高原寒冷干旱、半干旱氣候地區，年平均溫度在0 ℃左右，不易形成對流性天氣，因而閃電較少；而中東部謝通門、昂仁東部、南木林、日喀則、江孜以及白朗等縣閃電密度相對特別高，超過日喀則地區總閃電頻次的60.4%，其原因是因為這些地方處于雅魯藏布江河谷地段，平均海拔高度在3 600 m左右，年平均降水量在400 mm左右，氣候相對較為濕潤，干濕季節分明，對流活動比較強烈；在典型的環流形勢的作用下，這些地方有穩定的高原低渦和高原切變線系統，且受季風影響，印度半島至孟加拉灣一帶有源源不斷的水汽向這些地區輸送，在自身的地形特點以及高原大地形的加熱作用下，常午后開始積聚不穩定能量，易造成雷電、冰雹等強對流天氣，因而閃電頻次最多。

表2 2009～2013年日喀則地區閃電次數季節變化統計

季節總閃次占總閃百分比∥%負閃次占總閃百分比∥%正閃次占總閃百分比∥%春季6123.95353.4890.60夏季1330784.01262779.76804.20秋季186211.8172710.91350.90冬季550.3510.340.02

3.2 各縣分布特征根據閃電監測定位系統獲得的各閃電的經緯度，對日喀則各縣轄區內的總閃、正閃和負閃發生次數分別進行統計分析，結果發現(圖6)，日喀則地區閃電主要發生在謝通門縣境內，在監測期間共發生3 186次閃電，占整個日喀則地區總閃電的21.1%，其中負閃為3 075次，占總負閃的20.6%；其次是昂仁縣，總共發生2 238次閃電，占總閃的14.1%，其中負閃為2 136次，占總負閃的14.3%；而閃電次數發生最少的為吉隆縣，近5年內總閃僅有47次，僅占總閃的0.3%，其次為聶拉木縣，總閃為83次，占總閃的0.52%。

日喀則地區18個縣(市)中除仲巴縣外，其余各縣總閃、負閃和正閃變化是相對一致的，均是負閃次數占各縣總閃的90%以上，負閃遠高于正閃次數；而仲巴縣近5年內雖僅有96次閃電，但正、負閃變化與其他縣不同，其中負閃僅為4次，而正閃高達92次，正閃次數遠高于負閃次數，占仲巴縣總閃次數的95.9%。

4 日喀則地區閃電強度分布特征

4.1 閃電強度月變化從近5年日喀則地區各月總閃、正閃和負閃的平均雷電流強度值分布(圖7)可看出，日喀則地區總閃電電流強度平均為45.9 kA，冬季平均值略低于夏季值，電流強度峰值出現在6月份，平均電流強度為60.0 kA，谷值出現在11月份，平均電流強度為20.7 kA；正閃電流值和負閃值的分布特征存在較大的差別，正閃、負閃電流強度平均值分別為53.48、38.35 kA，氣溫較低月份的負閃電流平均值較高于氣溫較高月份的負閃電流平均值，而正閃平均值恰好相反。

4.2 閃電強度概率分布根據監測期間獲得的閃電強度值，將0～200 kA閃電強度值每隔20 kA為一個分段，將200～300 kA以上每隔50 kA為一個分段進行分析，統計各分段內閃電次數占總閃次數的百分率情況。由圖8可見，總閃、正閃和負閃電流強度值呈顯著單峰變化，峰值均出現在20～40 kA區域內，正閃頻次為367次，負閃為7 281次，這個區間內的閃電頻次占總閃電次數的48.3%；其次為0～20和40～60 kA這個區域，分別發生2 647和3 250次閃電，分別占總閃的16.7%和20.5%；而60～120 kA的3個區域內，總共僅有2 299次，僅占總閃次數的15.5%；120～200 kA的4個區域內，閃電次數更少，僅占總閃次數1.2%；200～300 kA以上區間內閃電次數就極少，占總閃的0.18%。閃電電流強度<40 kA時，總閃、負閃和正閃次數隨強度增加而迅速增加；>40 kA時，總閃和負閃次數隨著閃電強度的增加而迅速減小，而正閃次數雖隨著電流強度增加而減小，但減小速率明顯低于總閃和負閃次數。

4.3 各縣閃電強度分布從圖9可看出，雖然仲巴、薩嘎、吉隆和聶拉木4個縣區域內的閃電密度非常低，但閃電電流強度卻明顯高于日喀則地區平均閃電強度值(45.9 kA)，其中平均閃電強度最高為仲巴縣，強度為108.2 kA，達到全地區平均值的2倍多，其次為吉隆縣，平均強度為86.2 kA；閃電強度最低為江孜縣，平均僅有26.0 kA。各縣的平均閃電電流值在實際防雷工程設計、檢測和施工圖紙的技術評價等方面和對過電壓保護器(SPD)的通流量等參數選擇方面能夠提供參考依據。

5 結論

(1)日喀則地區閃電平均強度為45.90 kA，負閃平均強度為38.35 kA，正閃平均強度為53.48 kA；負閃占總閃的94.4%，正閃占總閃的5.6%；負閃次數遠高于正閃次數，但負閃強度低于正閃強度。

(2)日喀則地區閃電月分布呈顯著單峰變化，總閃、正閃、負閃頻次主峰均出現在7月份，分別占閃電總次數的42.5%、2.2%和40.3%，這與日喀則地區7月份最容易形成對流性天氣有關。

(3)24 h內閃電頻次高發時段為14:00～20:00，占總閃電次數的61.7%，其次是20:00～次日02:00，占總閃的32.7%，最少時段為08:00～14:00，這期間閃電頻次的概率僅占總閃的1.7%。

(4)日喀則地區夏季閃電頻次最多，占總閃電的84%，冬季閃電最少，僅占總閃電頻次的0.3%；秋季閃電活動頻次高于春季，但與夏季次數相比相差甚遠，分別僅占總閃的11.8%和3.9%；正閃、負閃頻次季節分布特征與總閃分布特征一致，均是夏季最多、冬季最少。

(5)閃電頻次集中在日喀則地區東邊偏北方向上，如謝通門、昂仁等縣境內，分別占總閃電的21.1%和14.1%；而西南方向上的仲巴、吉隆、聶拉木等縣境內閃電密度非常低，僅占日喀則地區閃電總次數的2.1%，其中閃電密度最低為吉隆縣，僅總閃的0.3%。

(6)閃電強度分布特征為冬季平均值略低于夏季值，峰值出現在6月份，平均電流強度為60.0 kA，谷值出現在11月份，平均電流強度為20.7 kA；負閃電流強度平均值氣溫較低的月份高于氣溫相對較高月份，而正閃正好相反。

(7)閃電電流強度<40 kA時，總閃、負閃和正閃次數隨強度增加而迅速增加；>40 kA時，總閃和負閃次數隨著閃電強度的增加而迅速減小，而正閃次數雖隨著電流強度增加而減小，但減小速率明顯低于總閃和負閃次數。

(8)日喀則地區平均閃電強度最高為仲巴縣，強度為108.2 kA，其次為吉隆縣，平均強度為86.2 kA；閃電強度最低為江孜縣，平均僅有26.0 kA。

[1] 胡先鋒，劉彥章，肖穩安. 1998-2004年中國雷電災害特征分析[J].氣象與減災研究，2007,30(3): 56-59.

[2] 張文煜, 朱睦正, 左迎芝, 等.山東地區閃電密度時空分布特征[J].氣象科學, 2010, 30(1):132-136.

[3] 袁鐵, 郄秀書.衛星觀測到的我國閃電活動的時空分布特征[J].高原氣象, 2004, 23(4):488-494.

[4] 唐小萍，張核真.西藏雷暴氣候特征初步分析[J].西藏科技，2004，133(5):38-40.

[5] 郄秀書，周筠君.青藏高原中部的閃電活動特征及其對對流最大不穩定能量的響應[J].科學通報，2003,48(1):87-90.

[6] 林志強，假拉，羅骕翾，等.西藏高原閃電特性時空分布特征[J].氣象科技，2012，40(6)：1002-1006.

Lightning Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Shigatse Area in Tibet

BA Sangciren, MO Sha, GE Sangzhuoma

(The Meteorological Bureau of Shigatse in Tibet, Shigatse, Tibet 857000)

Using the data of lightning monitoring and positioning system obtained in 2009 August to 2013 December in Shigatse area, the spatial and temporal distribution characteristics of the area density, intensity of lightning were analyzed. The results show that: Shigatse area lightning average strength is 45.9 kA, negative lightning average strength is 38.35 kA, the average intensity of positive lightning is 53.48 kA; negative flash accounts for 94.4%, positive flash accounts for 5.6%, negative lightning number is much higher than the number of positive lightning. Time variation for the performance of lightning month distribution showed significant unimodal variation characteristics of total flash, flash, positive, negative lightning frequency peak appeared in July; lightning frequency seasonal distribution also showed a significant unimodal variation features of summer lightning, most frequently, at least in autumn winter lightning, lightning activity frequency is slightly higher than that of spring; a day lightning frequency peak time between 14:00 and 20:00, followed by 20:00 to 02:00, the minimum period for 08:00 to 14:00. Space change characteristics in the North East Regional lightning in Shigatse area, and southwest of Zhongba, Nielamu and other county Jilong, lightning density is very low, the lightning density is the lowest for Gyirong County, only the total lightning number 0.3%; intensity distribution characteristics of lightning for the winter average slightly lower than the summer value, peak value appeared in June, valley appeared in November; the average lightning intensity was highest in Zhongba County, the intensity of 108.2 kA, lightning intensity minimum for Jiangzi County, an average of only 26.0 kA.

Shigatse; Lightning density; Lightning intensity; The temporal and spatial distribution

巴桑次仁(1980-)，男，藏族，西藏拉薩人，工程師，從事雷電防御研究。

2015-03-25

S 429

A

0517-6611(2015)13-247-04