1995—2018年廣東地區雷災傷亡特征

殷啟元，郭澤勇，張義軍，莊燕洵，陳綠文

（1.中國氣象科學研究院災害天氣國家重點實驗室，北京100081；2.廣東省氣象公共安全技術支持中心，廣東 廣州510641；3.陽江市氣象局，廣東 陽江529500；4.復旦大學，上海200433；5.中國氣象局廣州熱帶海洋氣象研究所，廣東 廣州510641）

1 引言

閃電是一種全球性自然現象，據估計，全世界每天大約發生800萬次閃電[1]。雷電災害早在上個世紀就已經被聯合國有關部門認定為“最嚴重的十種自然災害之一”，也是氣象災害學的重要組成部分[2]。Holle等[3-4]統計了過去四分之一世紀中26個國家的雷災傷亡情況，發現平均每年有4176起因閃電造成的死亡，并且預計因雷電造成的受傷人員更加嚴重。這個現象除了體現雷電災害的嚴重程度，還反映著社會的發展變遷引起的雷災傷亡。

在較發達國家和地區，隨著城市化快速發展，從事勞動密集型農業生產的人口在減少，雷電安全教育和醫療水平不斷提高，這些因素都大大促進了上世紀閃電造成的死亡人數的減少[5-6]。在上個世紀末，盡管美國的人均死亡率比上一個世紀前降低了兩個多量級[4]，但雷電仍然是除洪水之外最主要的引發傷亡的自然災害，其雷擊死亡率的下降與農村人口比例下降之間的關系密切[7]。

在發展中國家，大量人口仍然從事勞動密集型農業工作，居住和生活所在的建構筑缺少足夠的雷電防護措施，雷電防護科普宣傳工作投入不足，都是導致人均雷災傷亡率高的原因。在中國，因雷電引起傷亡人數達千人數量級[8]。

馬明等[9]分析了1997—2006年中國的雷電災害情況，發現雷電災害主要發生在東部沿海地區和南部地區，以廣東最突出。尤其是在一些雷電防護措施不夠完善的農村地區，其受雷電影響依然嚴重[9-11]。

為了更好地了解廣東地區與雷電有關的傷亡情況，找到防雷減災的主要方向，為制定合理的雷電安全策略提供依據并更好地推動該地區鄉村振興發展。本文綜合統計并分析了1995—2018年廣東地區雷災傷亡事故在地域、時間、城鄉差異、傷亡環境以及性別差異的分布特征。

2 資料來源和處理

本文所用雷電傷亡資料是依托廣東省1995—2018年雷電災害匯編。該資料由廣東省氣象局雷電防護技術支持機構統一負責編寫。其匯編填報內容包括雷電防護專業技術人員在雷災發生后趕赴現場記錄的雷災造成的傷亡、損失以及可能的成因。這些內容每月先由縣氣象局向市氣象局報告，市氣象局再將責任范圍內發生的所有雷災報告匯總后上報省氣象局。每年年底，各級氣象局會再次對月報中漏報的情況進行補充。本文所采用廣東省雷災傷亡資料是目前時間尺度最長、信息最完整的。

文中所用閃電定位資料是來自廣東省雷電定位系統(Guangdong Lightning Location System，簡稱GDLLS)。該系統自1999年建設完善投入運行，是目前省內乃至全國范圍內地閃探測效率、回擊探測效率、定位精度和雷電流峰值反演效果最好的定位系統[12]。2010年，南方電網公司和各省區電網公司開始南方電網雷電定位系統建設，解決了各省區邊界地區的雷電探測效率和探測精度不高，甚至存在探測盲區的問題[13]。

3 結果與討論

3.1 雷電活動特征

全球雷電活動最頻繁的地區集中在熱帶和亞熱帶海岸線，廣東地區位于中國東南沿海，處于熱帶、亞熱帶季風氣候區，受冷暖空氣和海陸相互作用的共同影響，時常有強對流雷暴天氣發生[14]。

圖1是1999—2018年十年的廣東地區地閃回擊密度圖，廣東省閃電活動較頻繁的區域主要集中在珠江三角洲地區，以廣(廣州)佛(佛山)莞(東莞)的雷電活動最頻繁，主要由于廣東東部有溫暖的海水從熱帶向北流動，在海陸交界處提供大量的水汽，尤其是珠江入海口處，為孕育雷電提供充足的準備[15-16]。同時該區域也是經濟增長、城市發展和雷電敏感性最強烈的地域。

圖1 1999—2018年廣東地區地閃回擊密度圖

廣東省陸地地勢總體上北高南低，地形地貌類型復雜多樣，大致可分為粵北山地、粵東山地丘陵、珠江三角洲和粵西山地臺地等四個地形地貌區。圖2是1995—2018年雷災傷亡人員事故點位置在高程圖上的分布，每個雷災傷亡事故發生地用紅色圓點標出。可見廣東省雷災傷亡主要集中在珠三角地區(珠江入海口)、南嶺的迎風坡和粵西平原、沿海。

圖2 1995—2018年廣東雷災傷亡分布圖

3.2 雷災傷亡特征

本文統計分析了廣東省1090起雷災人員傷亡事件，因雷電引起的傷亡總數1976人，死亡人數約是受傷人數的1.26倍，而全國的死傷比為1.15倍，這結果小于很多發展中國家農村地區的統計結果[17]，更遠遠小于非洲的馬拉維共和國地區(死傷比2.8)[18]，而像美國這樣的發達國家，統計認為受傷和死亡的比例應為10:1，這就說明以農業為主的發展中國家由于社會經濟基礎的薄弱導致的國民在雷電災害中的安全保障也顯得相對脆弱。分析廣東省各地市的傷亡比例來看，潮汕地區(揭陽、潮州、汕頭和汕尾市)死亡與受傷比例達1.76，尤其潮州市竟達3.13，這些地區屬于粵東欠發達地區，常住人口數量多，實際作業的耕地面積在廣東省也較多，農業生產活動較頻繁。

按照氣象學四級統計法劃分，湛江、廣州、茂名、江門和韶關市為第一梯隊(圖3a)，雷災傷亡總數都超過100人，其中湛江市最嚴重，達到年均雷災死亡7.62人。廣東省1995—2008年相對2009—2018年的每年每百萬人口的雷災死亡率和受傷率從0.78和0.60下降到0.15和0.14。所用的人口基數分布選用的是第五次(2000年)和第六次(2010年)人口普查結果。

圖3 雷災傷亡人員統計分布區劃圖

當考慮人口權重時，雷災傷亡率依然符合從人口較多的地區向人口較少地區轉移[19-21]，其中廣州市最明顯，雷災傷亡數量排名第2(圖3a)，而雷災傷亡率卻排到第10(圖3b)。1995—2018年廣東省的每百萬人口年平均雷災死亡率和雷災事故率均為0.44人(全國2009—2018年分別為0.31人和0.28人)，與歐洲一些國家的近10年每百萬人評價死亡率(0～0.4人)水平相當[22-26]，而低于周邊東南亞發展中國家(1.6～2.0人)[27-28]。格外注意到，湛江地區卻達到了廣東省年平均值的7倍以上，遠遠高于絕大多數發展中國家水平，與發展較緩慢的非洲部分國家相當[29-30]。當考慮面積權重時，雷災傷亡密度向面積較小地區轉移(圖4)，尤其是汕頭市最突出，雷災傷亡數和雷災事故數原為第13和第15，而其傷亡密度和事故密度躍升到第2和第4。

圖4 雷災傷亡事件統計分布區劃圖

以上排名中，湛江地區一直處于前三名，主要由于湛江地區處于雷州半島，地勢北高南低，屬熱帶和亞熱帶季風氣候，每年5—9月多有熱帶風暴和臺風影響，雷電活動頻繁，同時湛江地區糧食、蔬菜、水果等作物產量和面積位居廣東首位，農村和農民占大部分，因此造成雷災傷亡事件較多。

3.3 雷災傷亡時間特征

本章節主要分析了地閃活動和雷災傷亡特征并進行對比。所用閃電資料為1999—2018年LLS數據，1999—2018年廣東省雷災傷亡事故有明確記錄月份的790起，有明確記錄日期的597起。

圖5給出了1999—2018年廣東地區雷災傷亡年變化特征。閃電活動年變化與對應的雷災死亡數、受傷數和事故數的相關系數分別為0.88、0.91和0.90。

全球范圍內，大約三分之二的地閃發生在中緯度地區的夏季，尤其是在熱帶和亞熱帶的海陸交界處地閃活動更頻繁。廣東地區正處于該范圍，閃電活動頻繁，本文統計發現廣東地區閃電活動年變化呈現出弱雙峰結構，分別位于5月和8月，這與中國大陸閃電活動情況相似[13-14]。但由于社會經濟因素的影響，傷亡人數與雷擊頻次的關系也并不是緊密對應(圖5)，雷電最頻繁發生在5月，而傷亡人數最多是發生在7月。

圖5 1999—2018年廣東地區雷災傷亡人員年變化圖(樣本790)

廣東農忙主要集中在5—8月，勞動密集型的農業活動與頻繁的雷擊在時空上重合，會造成雷災傷亡的高發[19]。5月開始，南方地區時有短時雷雨天氣，農村為了避免大雨將禾苗沖毀和化肥沖走，需及時覆膜遮擋，時有冒雨作業或作業后到附近臨時簡易棚屋避雨或冒雨騎車回家，因此造成雷電傷亡事件時有發生；7月的雷災事故數和死亡數都是最高的，主要是因為7月是南方地區兩季稻苗的“雙搶”時間，戶外勞動的農民暴露在雷電環境時間較長。如2001年7月10日17時(北京時間，下同)許，廣東潮州市潮安縣鐵埔鎮附件雷雨交加，正在摘茶的8名村民到附近的亭子避雨，一道閃電擊中亭子，造成6名村民經搶救無效死亡，另2名輕傷；2017年5月4日08時18分，江門市新會區司前鎮天等村雷雨交加，一村民在自家承包的菜地排水防止秧苗被淹，作業過程中不幸遭受雷擊暈倒，后經醫生搶救無效死亡；2018年7月29日16時10分，肇慶市懷集縣詩洞鎮六龍付良村植某某、黃某某在田間耕種時，突然雷雨交加，兩人撐傘覆膜時遭雷擊，一人當場死亡，一人于一日后經搶救無效死亡。

圖6給出了1999—2018年廣東地區雷災人員傷亡日變化特征，閃電活動日變化與對應的雷災死亡數、受傷數和事故數的相關系數分別為0.86、0.84和0.85。

圖6 1999—2018年廣東地區雷災傷亡人員日變化圖(樣本597)

廣東雷電活動主要集中在12—18時這段時間里，占全天的60%，這與北半球夏季的三分之二的閃電發生在這個時間段內的統計情況一致，是典型的閃電晝夜模式。同時，廣東的雷災傷亡也主要集中在12—18時這段時間里，占全部雷災傷亡事件的70%，15—16時達到雷災傷亡峰值，在夜晚11時到凌晨07時之間相對雷災傷亡很少，這與戶外勞作時間基本吻合，這種現象基本與以農牧業為主的發展中國家情況相似[27-30]。

3.4 年齡和性別特征

1995—2018 年有明確性別和年齡記載的雷災傷亡事件595起。由圖7可知雷災傷亡男女之間的分布基本相同，男性略多于女性，這與男性更具有冒險精神有關，在雷雨天女性更多可能躲到安全地帶避雨。同時發現25～64歲的壯年傷亡最多(圖7a)，占70.9%，該年齡段是主要的勞動人群，并且對于發展中國家來說這個年齡段暴露在雷電環境幾率較高，這與以勞動密集型農業為主的印度和孟加拉國研究結果相似。從十等分年齡段分布圖(圖7b)中可知，31～40年齡段是該分布中傷亡最多的，也是成年人中唯一傷亡人口女性高于男性的，達1.48倍，可能是由于該年齡段內女性戶外耕作和勞作最多。

圖7 1995—2018年廣東地區雷災傷亡人員性別和年齡分布圖

3.5 重大雷災傷亡事件

圖8是1995—2018年每次雷災事件引起死亡和受傷人數分布圖。統計分析發現雷災造成1人死亡占雷災死亡事件的87.50%，2人死亡占10.39%，2人以上死亡占2.10%。雷災造成1人受傷占雷災受傷事件的51.39%，受傷2人占23.68%，受傷2人以上占24.94%，說明廣東地區多人受傷概率明顯大于多人死亡。這個結果基本上與美國地區的傷亡情況相似[19]。

圖8 1995—2018年每次雷災事件引起死亡和受傷人數分布圖

廣東地區歷史資料顯示單次雷災事件傷亡最多為17人。這些受傷10人以上和死亡6人的雷災事件根據災后現場調查發現所處環境均未做好雷電防護措施。對于群死群傷的極端雷災事故，其傷害物理機制主要分為兩種情形，一是由雷電直接引起的，如直擊雷、跨步電壓和旁絡閃擊造成，二是雷電間接引起的二次傷害，下兩節主要分析雷電災害傷亡環境特征和傷害類型特征。

3.6 傷亡環境特征

為了有針對性地對居民提供精準的雷電安全庇護所和具體的雷電安全教育，需要明確了解雷災傷亡環境位置特征。1995—2018年雷災傷亡事故有明確傷亡環境記錄813起，共涉及傷亡人數1480人。圖9為不同雷擊環境統計分布對比圖。這里分為建筑物內(農村簡易房屋內、草棚內、涼亭和臨時搭建工棚內)、建筑物外(屋檐下、屋頂天面、房屋旁飼養圈和操場)、農田(非水田)、水體附近(河邊、橋上)、稻田水塘(水稻田、禾塘、魚蝦塘)和大樹旁(高大樹木附近)六種環境進行劃分。

圖9 雷災傷亡環境特征分布對比

1995—2018年期間雷災傷亡事件發生在農田里的最多(33.33%)，其次是發生在建構筑物內占23%，以下依次為水體附近、大樹旁、建筑物外、稻田水塘。農田和稻田水塘是主要農業活動，就占到了總體的42.56%，另外還有就是農活后避雨或冒雨回家路上。這些事件絕大多數是發生在農村或農業活動期間，而少數發生在臨時工地工棚、旅游景區、學校等地。

雷電引起的傷亡人數發生最多的是在建筑物內占總數的31.96%，傷亡人員數與雷災事件數的比值最高也是發生在建筑物內(2.53)，最低值是發生在農田僅為1.37，這與農村地區各自為政的勞作方式有關。近十年各類雷電傷亡環境的事故和人員都大幅度降低，但從發生比例上來看，發生在農田和建筑物內的雷災傷亡事件略有增長，說明農村地區的建構筑物的雷電防護措施依然不足，雷電安全教育水平有待提高。

3.7 傷害類型特征

Cooper等[31]根據統計人員和牲畜的雷電傷亡事故，發現地電位抬升引起的雷災傷亡最多，占40%～50%，而直接雷擊的最少，僅有3%～5%。其統計事件的來源是通過網絡媒體等收集，主要集中在具有新聞熱點的事件或者群死群傷的報道，對較偏遠地區的雷災傷亡案例收集較少；另外針對人員傷害的雷擊原因缺乏專業人員通過標準的方法進行尋找，而僅通過目擊者或者幸存者的描述來記錄報道，具有一定片面性。

中國大陸的雷擊傷亡事故原因是有專業的防雷工作技術人員通過多方調查和現場勘察，來確定雷擊傷亡事件原因和過程，并且防雷安全工作者可覆蓋全國省市縣所有地區，因此收集的雷災傷亡案例相對國外的資料較詳實全面。本文分析了1995—2018年的746起有記錄明確傷害類型的雷災傷亡事故，記錄中未涉及流光放電傷害，是此類型傷害較難確認。另外統計中，若同一雷災傷害事故存在多種傷害形式，僅統計最嚴重的傷害形式，比如2017年6月3日16時36分廣州市從化區太平鎮高田村平山社村民吳某在大樹旁遭受旁絡閃擊和跨步電壓的影響，在統計過程中只統計為發生在大樹附近的1次旁絡閃擊引起的雷電死亡事故[32-33]。

由于中國還處于發展中，即使經濟快速增長的廣東，依然存在勞動密集型農業。本文所統計的雷擊傷害形式最多的是直接雷擊占到了63.00%，并且發現直接雷擊傷害中發生在菜地河塘勞作和冒雨回家路上所占比例達到76.00%。另外一種傷害就是旁絡閃擊，占到25%，也是一種較常見的傷害形式，當雷電擊中一個物體，如一棵樹或一棟建筑物，無法快速將雷電流泄放到大地時，則會擊穿空氣從而雷擊到附近的受害者，多數為在大樹下或在簡易棚下避雨，這也是造成群死群傷事故發生最多的情形[33]。

值得一提的是，分析案例中因雷電引起二次傷害共發生26次，主要是雷電引起的雷管提前引爆事故和建構筑物被雷擊倒塌或擊落重物造成人員傷亡，并且多為群死群傷。圖10中一并進行了傷害類型統計。

圖10 雷災傷亡傷害類型分布

4 結束語

本文綜合1995—2018年廣東地區雷災傷亡匯編資料和1999—2018年的閃電定位數據，分別從傷亡、時間、年齡性別、傷亡環境和傷害類型等特征研究分析，具體結論如下。

(1)雷災傷亡事件特征。1995—2018年廣東地區共有1090起事故，傷亡總數有1976人，傷亡比達1.26倍。湛江、廣州、茂名、江門和韶關的累積傷亡人數均超百人，廣東省每百萬人口的年平均雷災死亡率和雷災事故率均為0.44。其中1次雷災事件傷亡人員最多高達17人，多人受傷概率明顯高于多人死亡。

(2)雷災傷亡時間特征。由于閃電定位數據資料時間所限，統計了1999—2018年790起有明確記錄月份和597起有明確記錄日期的雷災傷亡事故。發現，一年當中雷災傷亡主要集中在汛期(4—9月)，而一天當中主要集中在12—18時，由于社會經濟因素的影響，傷亡人數與閃電活動并不是緊密對應的。

(3)雷災傷亡年齡性別特征。1995—2018年595起有明確年齡性別記錄的雷災傷亡事故中，男性略高于女性，成年(25～64歲)年齡段傷亡最多，占全部的70.9%。這與男性更具有冒險精神有關，在雷雨天女性更多可能躲到安全地帶避雨。

(4)雷災傷亡環境特征。1995—2018年813起有明確傷亡環境記錄的雷災事故中，有42.56%的事件是發生在與農業密切相關的環境(農田附近和稻田水塘)，且直接遭受雷擊傷亡的事件占63%，其次是由于旁絡閃擊(25%)造成。并且近十年(2009—2018年)發生在農田和建筑物內的雷災傷亡事件比例略有增長。

(5)雷災傷害類型特征。1995—2018年746起有明確傷害類型記錄的雷災事故中，直接雷擊事故占到63%，這與其他國家或地區統計結果不太相同，其中直接雷擊傷害中發生在菜地河塘勞作和冒雨回家路上所占比例高達76%。其次是旁絡閃擊占到25%。

結合以上研究分析，發現廣東地區雷災傷亡主要與農業活動和農村環境密切相關，但也與人口密度和經濟發展水平等有關，在制定合理的農村地區防災減災工作策略時可作為依據。下一步工作可統計分析全國雷災情況和多維度分析廣東地區雷災傷亡情況。