浙江省云地閃活動及其時空分布特征分析

摘 要 閃電現象是強對流天氣最直接的表征，通過分析云地閃，可以較為全面地了解一個地區劇烈天氣的基本特征，進而為強對流天氣的監測和預警提供借鑒。利用2007-2014年浙江省及其周邊的雷電監測數據，對浙江省云地閃的活動和空間、時間（年、月、日）等分布進行了統計分析。結果表明：在浙江省，2007-2014年逐年的地閃事件數波動較大，并有略下降的趨勢；在空間上，有兩個高值中心，分別是臺州市區西南部[13.6次/（km2·a）]和諸暨略偏西處[11.3次/（km2·a）]。有兩個高密度帶，一是東部沿海的寧波-臺州-溫州一帶[≥6 次/（km2·a）]；二是浙中西部的諸暨-永康-武義-衢州-建德一線[11次/（km2·a）]。正地閃占總地閃比率逐年在3%～4.2%之間，春季正地閃占比偏高，接近10%或更高，盛夏正地閃占比明顯降低，在2.5%～3%徘徊；在時間上，地閃高發時期有兩個：3月中旬-4月上旬，冬春交替之時和6月中下旬-8月下旬的盛夏季節。其日變化呈單峰型：從午后12：00左右開始，地閃進入高發時期，至18：00以后開始減弱，22：00之后基本趨于平靜，00：00-10：50屬于相對平靜期。

關鍵詞 氣候學；云地閃；時空分布；浙江省

中圖分類號：P427.32 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.11.001

雷電是自然界最為壯觀和重要的大氣現象之一，隨著雷電，有聲、光和電等多種物理現象發生，是強對流性天氣的重要現象。雷電雖然出現時間短，但因其放電電壓高、峰值電流變化幅度大、電流變化快等特點，具有巨大的破壞性[1]。因此雷電是聯合國“國際減災十年”公布的最嚴重的十種自然災害之一。據統計，全球每年因雷電災害造成的經濟損失超過10億美元，我國每年雷擊導致的傷亡人數在萬人以上。近年來，隨著經濟社會的快速發展，高層建筑、現代化電子設備和人員、財產密集場所的大量增多和集聚，雷電已被國際電工委員會（IEC）稱為“電子化時代的一大公害”。雷擊事件和雷電災害損失的嚴重程度呈上升趨勢，并呈多樣性方式發展，防雷減災已成為關系到城市現代化建設、信息化發展和新農村建設防災減災的重大課題。

雷電按其放電方式分為云地閃、云際閃和云內閃。云地閃是指云層與大地和地物之間的放電，簡稱地閃[1]。地閃是造成地面雷擊災害的主要原因。通常所說的雷電災害就是因地閃引起的。以前由于探測技術和手段的原因，雷電的觀測主要是靠氣象觀測員的人工觀測為主，隨意性、時間和空間限制都比較大；隨著閃電探測技術的不斷發展，人們對雷電的認識越來越深入，研究廣度和深度都明顯提高，20世紀90年代，在歐美國家閃電定位系統逐步取代人工觀測，開拓了閃電監測的新紀元，突破人工觀測的時間間斷和空間局限的壁壘，逐步實現時間、空間的無縫隙監測；新世紀之后，國內在這方面也逐步進入布網和業務應用階段。2006年，浙江省在11個地市布設了11臺閃電定位儀，并初步組成了全省的閃電監測系統，對云地閃開展了全天候的觀測。本文利用2007-2014年共8年的雷電監測數據，對浙江省地閃的活動和時空分布等情況進行統計分析，為強對流天氣的監測和預警等業務提供基礎信息。

1 資料來源、閃電定位儀分布及密度計算方法

本文所使用的云地閃資料來自浙江省閃電定位網系統ADTD（Advanced Direction Time of arrival Detection）。該系統2006年底建成，共建設了11臺閃電定位儀，分別位于浙江省11個地市，其空間基線距離約為100km（見圖1）。該系統測量對象為云地閃，全天候觀測（24h），測量內容為每次回擊過程的時間、位置、峰值強度、歸一化100公里處波形特征參量（閾值時間、陡點時間、峰點時間、波形半周過零點）、陡點值，其具體參數見表1。該探測系統探測范圍為0～600km，平均為300km，云地閃探測效率≥90%，探測定位準確度為均方根誤差≤500m；事件時間分辨率對有用的云地閃為3ms，對云間閃探測和剔除小于350ns。為避免閃電探測系統中的低頻探頭有可能將云閃誤判為是正地閃，按照通常的做法，認為只有當地閃的電流強度大于10kA時，才確認為正地閃，低于10kA的正極性放電則確定為云閃。根據閃電數據的時間信息，統計分析地閃頻數的年、月、日變化，將整個研究區域分成10 km×10 km的網格，統計落在每個網格內的閃電數目，分析地閃活動的密度、日數等分布情況。

2 浙江省云地閃概況

表2為2007-2014年浙江省地閃頻次的統計。分析表明：浙江省逐年云地閃次數在40萬～75萬次，相當于3.1～7.3次/（km2·a），平均5.8次/（km2·a），年際變化差距可達80%。在所有地閃事件中，負地閃占絕對優勢，正地閃只占3.04%～4.34%，占比的年際變化不大。

分析地閃強度，發現除2012年外，最大地閃流強度均出現在負地閃事件中。正地閃最大電流強度在428～990kA，極大值一般<770 kA；負地閃在-700～-1200kA，最強可達-1211kA。平均地閃流強度則是正地閃（51～72kA）強于負地閃（-42～-58kA）。全省年均日地閃次數超萬次的天數在10～27，中位數為20 d；日地閃次數超千次的天數在33～80 d，中位數為62 d。

3 地閃空間分布特征

3.1 總地閃空間分布特征

圖2為2007-2014年間浙江省平均年地閃密度和日數空間分布?？梢娫谡憬〉亻W密度存在2個高值中心，一個位于臺州市區西南部[13.6次/（km2·a）]，另一個位于諸暨略偏西處[11.3次/（km2·a）]。并且全省存在兩個明顯的高密度帶：一是東部沿海的寧波-臺州-溫州一帶，其值普遍≥6 次/（km2·a）。二是浙中西部的諸暨-永康-武義-衢州-建德一線。從地形看，東部沿海的高密度帶位于四明山脈和雁蕩山脈的山脈的東南側；浙中西部的高密度帶則是位于金衢盆地這一狹長區域內。這些高值中心在地形上也有明顯類似的特征：相對周邊，其地勢都處于較低處，平均海拔小于300m，在其臨近周邊存在地勢陡升的山脈，海拔較高處均在600 m以上。此外，還有兩個次高中心：浙西南的龍泉[6.8 次/（km2·a）]和浙東沿海的平陽、瑞安[5.8 次/（km2·a）]：龍泉是一西南向開口的喇叭口型的峽谷小盆地；平陽、瑞安位于是一面向東南的喇叭口型小平原。可見浙江地閃密度分布因地形而存在明顯的差異。這也符合峽谷地形有利午后強對流形成，進而影響地閃密度分布的基本論斷。

地閃日數分布和地閃密度分布有類似的規律，但高值區面積更大些，在浙中南部山區總體要高于浙北平原地區，可見復雜的地形有利午后對流的形成，也導致這些區域成為地閃密度和日數分布的高值區。地閃日數分布的兩個高值帶狀區域仍然存在，但不如地閃密度分布突出，呈階梯狀逐步提升：在浙北平原地區，年均地閃日數在20～28d，浙中南部大部分地區超過30d，地閃密度較高的帶狀區域內，普遍超過36d，最大地閃日數出現在浙東沿海的寧海附近，達50.1d，其次是臺州市區的西部，達43.3d。

4 地閃季、日變化特征

4.1 地閃的季節變化

分析2007-2014年逐年浙江省總地閃的季節分布，發現具有如下規律：一般在冬春之交的3月中旬-4月上中旬，伴隨著春季強對流天氣的出現，會有幾次較為明顯的雷電天氣過程，在各年中均表現為有階段性的地閃小高峰出現，如圖3。4月下旬-6月上旬常處于低谷期，但也時有地閃發生；6月中下旬起，隨著江南地區進入梅雨季，地閃頻次驟增；7-9月中旬是浙江省的盛夏季節，多午后強對流天氣，是一年中地閃頻次最高的季節；9月之后，有的年份會明顯減少，但也有些年份呈緩慢下降；10月之后雷電基本趨于平靜，僅個別年份出現小的閃電峰值。

4.2 地閃的日變化

統計浙江省2007-2014年逐日的分鐘累計閃電頻次分布，可見一致的規律。從圖4可見：地閃的日變化呈單峰型：從午后12：00左右開始，地閃進入高發時段，14：10-16：40達峰值，至18：00以后開始減弱，22：00之后基本趨于平靜，00：00-10：50屬于相對平靜期。總地閃峰值出現在15：10-16：05，約850～1750 次/（min·a），中位數為1428；谷值出現在01：50-10：13，22～92 次/（min·a），中位數44。其中正地閃頻次也呈單峰型，但峰值出現時間與總地閃數同步或略為滯后，出現在15：06-18：06，32～88 次/（min·a），中位數44，谷值在0～3。正負地閃頻率增長開始時間節點接近，但其比率并不同步增長，正地閃占比較穩定，在峰值時段甚至略有下降。

5 結語

（1）在浙江省及其周邊地區，2007-2014年地閃事件數波動較大，并有逐年下降的趨勢；因雷擊造成的災害事件也呈現逐年下降的趨勢。

（2）在浙江有兩個高值中心，分別是臺州市區西南部[13.6次/（km2·a）]和諸暨略偏西處[11.3次/（km2·a）]；有兩個高密度帶，一是東部沿海的寧波-臺州-溫州一帶[≥6 次/（km2·a）]；二是浙中西部的諸暨-永康-武義-衢州-建德一線[11次/（km2·a）]。正地閃在總地閃中占比逐年在3%～4.2%，春季正地閃占比偏高，接近10%或更高；盛夏占比明顯降低，在2.5%～3%。

（3）在浙江，地閃高發時期有兩個：3月中旬～4月上旬冬春交替之時和6月中下旬-8月下旬的盛夏季節。其日變化呈單峰型：從午后12：00左右開始，地閃進入高發時段，14：10-16：40之間達峰值，至18：00以后開始減弱，22：00之后基本趨于平靜，00：00-10：50屬于相對平靜期。

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（責任編輯：劉昀）