淺談青海等高海拔地區的防雷電工作

石榮山

青海省河南蒙古族自治縣氣象局，青海河南 811500

根據人造衛星統計的雷閃數據，全球平均每秒發生的閃電有40～50次，全年總共發生閃電次數為10億次左右，其中有1/4的閃電是云地之間的放電方式。

青海省等高海拔地區經常發生雷電襲擊的事故，給人民生命和財產安全帶來極大的威脅，如2000—2021年，青海省玉樹藏族自治州蟲草采挖期累計發生雷電災害事故47起，年均2.1起，其中2020年雷電災害發生次數和人員傷亡均為2000年以來最多，且2000年以來雷電災害均發生在15:00～20:00。雷電災害傷亡人員主要集中在農村或牧區等空曠地帶或無防雷設施保護的建構筑物內，蟲草采挖期正值高海拔牧區雷電高發期，雷擊造成人員傷亡的主要原因是廣大牧民群眾缺乏防雷知識，雷雨來臨時的第一反應只是避雨，忽略了雷擊災害隱患，自我防護意識淡薄，加之牧區野外空曠幾乎沒有防雷的基礎設施，從而造成不同程度的雷擊事故。因此，氣象部門做好防雷知識的宣傳與普及工作就顯得尤為重要。下面就雷電產生的原理、高海拔地區雷電災害事故預防、遭遇雷電搶救事項等方面進行探究。

1 雷電的概述

1.1 雷電產生的原因

雷電產生前是冷熱空氣的強對流的一個過程。對流云團實際是由大量的水顆粒構成，這些小雨滴顆粒上下、前后、左右往復機械運動、相互摩擦。在此過程中，失去電子的云團帶正電，得到電子的云團帶負電[1]。這樣一來，無數的云團由普通的云團轉變為帶大量電荷的云團。而云團中的正電荷一般會聚在云團的上部，負電荷在云團的下部，這就形成了很多個“空中云層電池”，上部與下部之間產生很大的電位差，即形成了千萬伏的電壓。隨著天氣對流強度的增加，云層間的互相摩擦更加劇烈，電荷數在短時間內急速增加，上下云層間的電壓不斷增大，當上下云層電壓達到一個放電臨界值時，潮濕的空氣就會被高電壓擊穿，產生一道電弧放電通道（圖1）。瞬間大量的電荷在這一通道流過，此時電能轉化成很大的光能，從而形成了一道閃電。同時，通道周圍大氣溫度劇增，使得部分水氣體積急劇膨脹爆炸，產生強烈的聲波，這就是雷聲產生的原因。

圖1 高壓電擊穿潮濕空氣產生的電弧放電通道

1.2 雷電放電的方式

雷電放電的方式有多種，有的往往在云團之內發生放電，有的是在云團與云團之間放電。當云團與地面的距離較小時，就會發生云地之間的放電方式。對人類危害最大的放電方式就是這種云地之間的放電方式。從物理學角度分析電流往往選擇電阻最小的通道流過。而金屬、水、潮濕的非金屬、潮濕的動植物體等都是導體，雷電的電壓比較高。根據歐姆定律，同一個導體，電阻值一定，電壓越高時，電流就越大。雷電的電壓越高，對觸及的物體的電流就越大，損害程度也相應就大。

雷電的威力極大，其對地放電往往是選擇大氣中電阻最小的一條路徑。例如，原野里的一棵高大的樹或潮濕電線桿，高高聳立的一座建筑物，站立的動物身體、高點的車船體等。顯眼而又特別尖端狀物極易招引雷電的襲擊。科學家研制出的“避雷針”，就是利用了雷電會在尖端物體放電這一個特征的。

1.3 雷電氣象的分類

根據雷電的危害模式，可分為直接雷擊、靜電感應閃電、電磁感應雷、閃電侵入波、球形雷、片狀雷、球形閃電等。

2 雷電預警信號

青海省高海拔地區常發布雷電預警信號為黃、橙2個等級，雷電黃色預警信號的含義是預計未來6 h內可能發生雷電活動，有可能會造成雷電災害，其標準為6 h內雷電密度（地閃數目）大于5個/100 km2或者實況已達到該條件并可能持續（圖2）。雷電橙色預警信號的含義是未來3 h內將發生較強雷電活動，出現雷電災害的可能性較大，其標準為3 h內雷電密度（地閃數目）大于20個/100 km2或者實況已達到該條件并可能持續（圖3）。公眾可以通過電視、廣播、互聯網、手機短信、微信等媒體，或者城區的預警信號發布電子顯示屏得到氣象部門發布的雷電預警信號，在接收到預警信號后及時采取相應的防范措施。

圖2 雷電黃色預警信號

圖3 雷電橙色預警信號

3 安裝避雷設施的重要性

避雷針，又名防雷針、接閃桿，是一種保護建筑物、高大樹木等避免雷擊的裝置。其真正物理原理不是避雷，而是引雷。避雷針頂端尖端頭引雷（閃電），然后用粗導體連通接地裝置，強大的雷電流通過粗導線引入地下，故而能起到保護建筑物或設備的安全的作用。正確安裝避雷針能夠有效預防建筑物和地表貴重設備遭受雷電的破壞。

高海拔地區極易發生云層與地之間的放電現象，所以該地區易燃易爆場所、所有企事業單位或小區居民樓的樓頂、一些古建筑物屋頂、寺院、電線桿頂部、一些無線電地面接收及各類地面觀測設備旁等均要正確安裝防雷設施并確保接入防雷地網，重點注意易燃易爆場所防雷設施的完備程度和應對雷擊的各類保障措施，避雷針不合格會起不到效果，甚至會造成嚴重安全隱患，所以要定期檢查或更換避雷針，逐個消除安全隱患排查發現的問題，保證避雷針的防雷效果。

4 雷電的有效預防方法

4.1 個人防雷基本知識

當發生雷電時，盡量快速進入室內，關好門和窗戶。如人員在室內，盡量不要在雷雨天氣使用無防雷措施或防雷措施不足的電視機、家庭音響等家電；不要靠近已打開的門窗、金屬管子；拔掉電器用具插頭，關閉電器和天然氣開關；雷雨天氣切忌使用電吹風機、電動剃須刀等；不要或減少使用電話和手提電話。

當人處于室外時，兩腳合并一起站立，這樣能有效防止雷電“跨步電壓”造成傷害，在雷擊過程中時雷電流泄入大地，附近人員兩腳之間會產生跨步電壓，電壓的大小與雷擊電流的大小、雷擊點的距離、兩腳之間的距離有關。盡量不要在樹下避雨，也不要靠近沒有避雷裝置的電桿、建筑物；不要在空曠的場地打傘，不要把金屬農具、金屬球拍、潮濕物品等扛在肩上；野外最好的防護場所有洞穴、峽谷、溝渠；不要騎馬、騎自行車、開摩托車和敞篷拖拉機。可以坐在汽車里，汽車是極好的避雷設施，因有屏蔽作用，即使閃電擊中汽車，也不會傷人。

4.2 雷電事故急救措施

當看到有人被雷電擊中后，可以采取緊急救助措施。第一，如果是出現受雷擊昏倒而休克的狀態時，可以采用如下的救護方法：（1）口對口的人工呼吸。遭到雷電襲擊后越早對傷者進行人工呼吸，傷者身體被救的可能性就越大。人的大腦缺氧時間超過十幾分鐘就會造成致命的危險。（2）應盡早爭取在4 min內以心肺復蘇法實施搶救，心臟可以恢復跳動。（3）可以對受傷者進行心臟按壓，并迅速撥打120急救中心通知醫院進行搶救，如果遇到多人被閃電集中，應該先搶救那些無法發出聲息的傷者，再搶救那些會發出呻吟的傷者。第二，如果傷者遭受雷擊后引起衣服著火，這時應迅速讓傷者躺下，避免火焰燒傷面部，并往傷者身上潑水，或者用厚衣服、毯子等物將傷者裹住有效隔絕空氣，做到有效撲滅火焰[2]。

4.3 雷電災害的防護措施

（1）大力開展雷電災害防護宣傳科普。氣象部門應采取多種措施加強農村、牧區雷電災害防護技術培訓和宣傳教育工作，制作多語言版本的防雷知識宣傳手冊，廣泛開展雷電災害防護宣傳教育進校園、進農村牧戶、進村莊、進寺院、進機關等活動，普及雷電災害防護知識，增強農村、牧區群眾自我防護意識。

（2）加強雷電災害防護基礎設施建設，完善防雷技術規范和標準。相關部門應注重農村、牧區防雷設施的規劃與建設，編制農村、牧區雷電災害防護規劃，加快農村、牧區雷電監測預警設施的建設。推進農村、牧區雷電高發區、人員密集場所和易燃易爆場所等防雷工程建設；制定農村、牧區防雷技術規范和防雷標準，定期開展農村、牧區防雷裝置檢測工作，擴大防雷工程覆蓋面。

（3）加強天氣監測，建立完善的“叫應”制度。氣象部門應加強天氣監測，及時研判分析，采取多渠道、利用好新媒體平臺及時向公眾發布各類雷電災害預警信號，提醒各類人員在雷電易發季節，尤其是牧民在牧區蟲草采挖季節要實時關注當地氣象部門發布的天氣預報信息。氣象部門可以建立完善災害性天氣“叫應”制度，第一時間向應急部門報告，并切實采取相應的防范措施做好雷電防范工作。

（4）充分利用網絡技術，積極創新防雷領域。防雷電工作極其重要，目前我國的防雷相關技術有很多突出的特征和優點，防雷工作應結合社會發展加以創新，探索尋求新的防雷技術。在現如今網絡信息發達時代背景下，可以充分利用信息網絡技術拓寬防雷領域，配合先進的科技和設備，大力促進雷電防護工作向前發展。

（5）加強技術研發，推進防雷工作創新。將生態系統與防雷工作相結合是防雷工作向前發展的關鍵點，能有效維護國家和人民的生命財產安全。富蘭克林的導雷進地的思想是防雷工作的重要指導思想之一，能有效減少雷電災害的發生，為我國防雷工作的開展帶來理論基礎[3]。氣象部門工作人員應牢固樹立“人民至上、生命至上”理念，認真研發新技術，加快推進防雷工作的創新，最大限度地降低雷電事故造成的各類損失。

5 結束語

總之，預防雷電工作是一項長期而復雜的工作，氣象工作技術人員要在分析雷電產生原理的基礎上，不斷歸納總結防雷電工作的經驗，積極配合當地政府，跟進調研農牧民需求，及時做好一系列預防雷電工作，確保當地居民生命和財產的安全，為地方社會經濟穩定發展作出貢獻。