1995—2020年青海省雷電災害時空分布及其災害特征分析*

蔡永祥，羅少輝，唐文婷，劉曉燕，王 軍，王治邦

(青海省氣象災害防御技術中心，青海 西寧 810001)

雷電是自然界中破壞力很強瞬間的放電現象，可造成森林草場火災等破壞，被聯合國列為“最嚴重的十種自然災害之一”[1]。雷電災害也會造成供電和通訊系統損壞或故障，威脅計算機網絡或重要且敏感的高科技裝備，因此也被國際電工委員會稱為“電子化時代的一大公害”[2]。作為十大自然災害之一，雷電災害的危險程度僅次于氣象地質災害和暴雨洪澇災害，因此對雷電時空分布的研究尤為重要[3]。

近年來，針對雷電災害的時空分布特征，國內學者開展了大量的研究。田德寶利用2012—2017年全國雷電災害統計資料，分析表明，6—9月是全國雷電災害事故的高發期，占全國雷電災害總數的60%，且雷電災害所造成的年平均經濟損失超過9 600萬元[4]。同時，國內不同區域也開展了相關研究，如在中國北方地區，劉曉東利用內蒙古2013—2014年的雷電災害統計資料，分析了內蒙古境內，不同區域的雷電災害發生強度，東部地區的地閃密度最大，同時指出雷電引起的火災或爆炸事故占4%[5]。袁湘玲對黑龍江的雷電災害潛在與現實易損性分析及區劃研究進行了分析[6]。周筠珺對京、津、冀地區地閃特征的統計分析[7]。在中國南方地區，如王義耕分析了2006—2010年廣西雷電災害特征[8]，黎梓華進行了桂林市雷電災害及風險區劃研究[9]。楊鵬武利用云南省2008年雷電定位網監測的地閃數據和雷電資料，研究表明，2008年云南雷電活動頻繁且持續時間較長，滇中和滇西南的雷電災害事故和雷災造成人員傷亡人數最多而滇西北最少[10]。目前，關于青藏高原的雷電災害特征研究，主要集中西藏。如許永彬利用1955—2015年的地面觀測數據，研究表明拉薩市的雷暴日主要在5—9月，呈現單峰分布，且具有發生頻率高，范圍廣，雷暴活動時間長的特征[11]。多吉次仁通過分析1998—2018年的數據資料，分析表明，因雷擊造成人員或牲畜傷亡、家用電器和房屋損毀等均集中發生在農牧區，城鎮相對較少[3]。黃濤利用2006—2010年的閃電觀測資料，研究表明，地處青藏高原邊緣的臨夏回族自治州的地閃密度高于全國的平均密度[12]。而趙陽的研究表明青藏高原的那曲地區的地閃發生頻率顯著偏少，低于全國平均水平[13]。這表明，青藏高原不同區域的地閃頻率存在顯著差異，可能是因為雷電災害的頻繁程度并不完全取決于雷電活動分布，同時，也可能受到人口密度和經濟發展狀況等更多的因素的影響[10]，這進一步體現了對雷電災害進行區域研究的重要性。而目前關于青海省雷電災害特征尚不清楚，因此有必要開展青海省雷電災害時空分布及其災害特征分析的研究。

在全球氣候變暖的背景下，中國近百年來氣溫也上升了0.4～0.5℃，青藏高原的氣候也在發生深刻的變化[14]。已有研究表明，青藏高原的年均溫度以每年0.05℃的速率增加，年均降水量則以10.2 mm/10a的速度波動上升[15]。隨著青藏高原“暖濕化”的氣候變化，西藏自治州地區的極端氣候事件頻發，所導致的經濟損失也愈發嚴重[11]。在此背景下，開展青海省雷電災害時空分布格局及其特征研究，對該區域的氣象災害預警和區域防災減災等具有重要的意義。本文通過青海省雷電災害發生的時間、落區和受災程度，研究雷電災害時空分布特征，詳細估算了雷電災害所造成的損失和特征，旨在對青海省的雷電防御工作提供數據支撐，為高海拔區域的防雷工作提供借鑒。

1 數據來源

1995—2020年青海省雷電災害數據由中國氣象局雷電災害管理系統獲取，資料包括雷電災害時間、落區、受災程度和受損情況。

2 雷電災害時空分布特征

2.1 雷電災害的年際動態

已有統計顯示，1995—2020年，青海省份共發生雷電事故300次，平均12次/a(圖1)。整體而言，1995—2020年期間，青海省雷電災害次數呈現先增加的趨勢，在2006年的時候達到最大值為42次，占災害總數的14%。2003年次之，雷電災害事故為37起，占災害總數的12%。2007—2015年期間，雷電災害的發生呈現降低趨勢；2016—2020年雷電災害的發生呈現平穩略有上升的趨勢。

圖1 青海省雷電災害的年際變化

2.2 雷電災害的月份分布

已有統計顯示，青海省雷電災害存在明顯的季節性變化，呈現正態分布。圖2表明,夏天是雷電災害頻發的季節，共發生211起，占整個雷電災害事件的68%。7月份是雷電災害發生頻率最高，災害共計88起，占夏季雷電災害總數的42%，占整個雷電災害事件的29%。春季發生的雷電災害次數次之為52起，占整個雷電災害事件的17%。秋季雷電災害較少為34起，僅占雷電災害事件的11%。在冬季，未監測到雷電災害的發生。

圖2 1995—2020年青海省雷電災害月份分布

2.3 雷電災害空間特征

以縣為單位，分析青海省雷電災害的空間分布。如表1顯示,青海省東部地區大于西部地區的雷電災害的發生頻率，南方地區大于北方地區的雷電災害發生頻率。在1995—2020年期間，發生頻率較高的地區有西寧市市轄區、大通縣、河南縣、湟中縣等區域，分別為27次，22次，16次，15次。

表1 1995—2020年青海省雷電災害發生頻率較高的地區

以市或州單位，分析青海省雷電災害的空間分布。如圖3顯示,在1995—2020年期間，青海省發生雷電災害最多的區域為西寧市，合計76次；其次是玉樹藏族自治州和海東市分別為48次和43次；再次為果洛藏族自治州、黃南藏族自治州和海北藏族自治州分別為32次、31次和27次；最少的區域為海南藏族自治州和海西蒙古族自治州分別為23次和20次。

3 青海省雷電災害造成傷亡統計

3.1 雷電災害造成的人員傷亡

1995—2020年間，雷電災害造成青海省人員傷亡人數為282人，平均為10.85人/年。其中傷亡人數最多的年份為2016年，人數為33人，占總傷亡人數的11.70%。其次是2004年，2020年，2005年和2006年，分別為32人，31人，23人和23人，占傷亡人數的11.35%，10.99%，8.61%和8.61%(表2)。

表2 1995—2020年青海省雷電災害造成傷亡人數統計表

3.2 雷電災害的損失分析

1995—2020年間，青海省雷電災害在辦公設備，廣電、電力系統、通訊系統和住宅等方面也造成了損失。如圖4顯示，辦公設備是損失比重最大，占到30%，其次在電力系統、通訊系統、住宅和廣電所造成的損失分別為15%，13%，12%和9%。此外，其他行業約占21%，主要包括交通、教育、林業、旅游、石化、衛生等行業。在眾多的損失中，精密且敏感的儀器設備是雷電災害造成損失的重要組成部分。

圖4 1995—2020年青海省雷電災害分布圖

3.3 雷電災害造成的經濟損失

從1995—2020年，青海省雷電災害造成的經濟損失達1 247.12萬元，平均為47.97萬元/a。2004年的經濟損失最嚴重，高達157.73萬元，其次是2017年、2014年和2019年，分別為121.00萬元、109.72萬元和104.63萬元(表3)。

表3 1995—2020年青海省雷電災害造成的經濟損失

4 討論與結論

(1)1995—2020年，青海省累計發生了300起雷電災害事故，平均為12次/a起。整體而言，1995—2006年期間，青海省雷電災害的發生呈現增加趨勢；2007—2015年期間，雷電災害的發生呈現降低趨勢；2016—2020年雷電災害的發生呈現平穩且略有上升的趨勢。2007—2015年，青海省雷電災害呈現下降趨勢的原因可能是，隨著對雷電災害的重視，逐漸安裝防雷設備，進而降低了雷電災害。而2016—2020年，青海省雷電災害呈現平穩且略有上升的趨勢，可能的原因是，隨著青海省植物造林以及生態恢復工程的持續推進，青海省的降水量明顯增加，促進了雷電災害的發生。盡管相較于1995—2006，2007—2015的雷電災害有所下降，但是2016—2020年，青海省雷電災害又呈現上升的趨勢，因此仍需加強青海省的防雷減災工作。

(2)以縣為單位分析，青海省雷電災害的空間分布特征為東部的發生頻率大于西部的發生頻率，如東部西寧市的發生頻率最高為76次；南部的發生頻率大于北部的發生頻率，如玉樹藏族自治州的發生頻率次之為48次，此外該區域容易亦容易受到地震等自然災害的影響，因此該區域為雷電災害防范的重點區域。相比較而言，青海省的東北部的雷電災害發生最為頻率的地區，可能是因為青藏高原的東北部同時受到東南季風，高原季風和西風的共同作用，使得降雨天氣頻發，促進了雷電災害的發生[12]。青海省的南部區域主要為三江源自然保護區，北部為柴達木盆地。南部三江源地區降水量約為445 mm，平均海拔高于北方，地形復雜，對流旺盛，尤其在夏秋季節更易于形成區域性的小尺度強對流天氣[16]，雷電災害天氣較多。而柴達木盆地多為荒漠地區，降水量小于蒸發量，降水量約為111.11 mm，氣候以干旱為主，缺乏水汽的輸送，不利于強對流天氣的形成，雷電災害天氣較少[17]。

(3)青海省雷電災害的發生存在明顯的季節性變化。夏天是雷電災害頻發的季節，災害占整個雷電災害事件的68%；春季和秋季分別占整個雷電災害事件的17%和11%，甚至未在冬季觀測到雷電災害的發生。青海省雷電災害以7月份最為嚴重，雷電災害發生的季節性規律可能是因為在夏季頻繁發生的強對流天氣，進而激發了雷電過程，使得青藏高原的雷電災害在夏季頻發[12]。不同于青海省，云南省則以8月份最為嚴重[18]，而南寧市雷電災害以6月份最為嚴重[19]。這說明，雷電災害的發生存在一定的地域性，針對青海省的雷電特征，應將防災的重點時期放在夏季，尤其在7月份。

(4)青海省雷電災害的發生存在明顯的空間變化。在1995—2020年期間，青海省發生雷電災害最多的區域為西寧市，合計76次；其次是玉樹藏族自治州和海東市分別為48次和43次；再次為果洛藏族自治州、黃南藏族自治州和海北藏族自治州分別為32次、31次和27次；最少的區域為海南藏族自治州和海西蒙古族自治州分別為23次和20次。因此，在空間上，空間的重點防范區域為西寧市，海東，玉樹等地區。

(5)最近26 a，青海省雷電災害導致的經濟損失達1 247.12萬元，平均為47.97萬元/a。同時，雷電災害造成青海省人員傷亡人數為282人，平均為10.85人/a。在青海省辦公設備，廣電、電力系統、通訊系統和住宅等方面均造成了損失，其中，精密且敏感的儀器設備是雷電災害造成損失的重要組成部分。該研究結果與內蒙古區域的雷電災害不同，內蒙古的受損主要以家用電子電器設備受損為主[5]，這體現出雷電災害特征的發生具有一定的區域性。因此，針對青海省的雷電特征，有必要積極開展對應的措施。在農村，防雷工作形勢嚴峻，一方面可通過開展科普宣傳工作，增加人民的防范意識，盡量規避雷電災害，尤其青海省6月和7月是采挖蟲草季節，本時段又是雷電災害的高發時段且主要人員傷亡是戶外。因此，該時段更要充分做好防雷工作，在雷電天氣盡量避免采挖蟲草等戶外工作；另一方面可增加科技設備的投入，因地安裝防雷設備，增加雷區天氣的安全性，切實保護人民的生命和財產安全。青海有大量的牧區，而野外缺少防護雷電災害的基礎設施。因此有必要加強雷電設施的建設，尤其是在薄弱環節的牧區。在城鎮，防雷工作亦不能忽視，首先需要定期檢查已有的防雷設備，使其切實發揮作用，尤其是重點場所的防雷裝置的檢查；其次，增設新的防雷設備，避免對敏感儀器在雷電災害中再受干擾，提高防雷裝置的預警服務；再次，針對不同的部門或設備的線路進行合理改造，科學規劃電路，使設備能夠安全平穩地運行。此外，加大危險品的防雷預警，保障人居環境、社會穩定和國家安全。