酒泉市戈壁生態農業區雷電活動特征及防御對策

關鍵詞：酒泉市；戈壁生態農業；雷電活動；雷電災害；防御對策

中圖分類號：P426 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）11-0118-06

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.11.024

Characteristics of Lightning Activity and Defense Strategies in the Gobi Ecological Agricultural Zone of Jiuquan City

WANG Weichen’ YAN Caihong2 （1.Jiuquan Meteorological Bureau，Jiuquan 735ooo， China; 2.Suzhou DistrictModernAgricultural Technology Extension Service Center， Jiuquan 735Ooo， China）

Abstract：[Purposes] This study analyze the impact of lightning weather on the Gobi ecological agriculture in Jiuquan City，proposes defense measures to mitigate lightning disasters，and provides meteorological references for agricultural production activities in the national Gobi ecological agriculture demonstration zone of Jinquan.[Methods] Based on the current development status of Gobi ecological agriculture in Jiuquan City and meteorological data，this paper employs mathematical and statistical methods to analyze the temporal characteristics of lightning activity in Jiuquan City.With the help of Python to process lightning data and examine，the spatial distribution characteristics of lightning activity in Jiuquan City are studied.[Findings] Lightning disasters not only cause damage to the power supply， weak current lines and electromagnetic devices of agricultural facilities，which can easily lead to fires and reduce the yield of crops in the Gobi ecological agriculture，but also result in equipment damage，casualties and direct economic losses due to electric shock.[Conclusions] In the process of high-quality development of Gobi ecological agriculture in Jiuquan City，relevant departments should timely fillin the weak links of lightning protection in agricultural facilities，actively carry out publicity，early warning，detection and other work，avoid safety accidents caused by lightning strikes，and enhance the social and economic ben

efits of lightning protection in Gobi ecological agriculture.

Keywords： Jiuquan City; Gobi ecological agriculture; lightning activity; lightning disaster;defensive countermeasures

0 引言

近年來，酒泉市的戈壁生態農業產業鏈基本完善，以日光溫室、鋼架拱棚為主要設施的產業集群基本健全，產業規模初見成效。戈壁生態農業實現了由小到大、由弱到強的蛻變，成為酒泉現代農業發展新的增長極[1。由于全球氣候變暖等因素，酒泉市雷電天氣顯著增多[2]。國際電工委員會稱，雷電災害已成為目前最嚴重的自然災害之一[3]。雷電災害是戈壁地區農業生產中十分常見的自然災害，其會對農作物、農業設施和農民生命財產安全構成嚴重威脅[4]。氣候條件、地形地貌等多種因素影響著雷電災害的發生頻率和強度[5，因此，研究雷電災害的成因、特征及其對戈壁生態農業的影響，提出有效的防御對策，對于保障戈壁生態農業產業發展和改善農戶生活水平具有重要意義。

1研究區概況及數據來源

1.1 研究區概況

酒泉市位于東經 93^°～103^° ，北緯 38^°～43^° ，地處阿爾金山、祁連山和馬鬃山之間，是河西走廊的西端。酒泉市大部分地區屬于冷溫帶干旱氣候，是典型的戈壁綠洲城市。西部屬暖溫帶干旱區，南部祁連山屬高寒帶半干旱半濕潤區，年平均降水量在44.6～189.3mm 。酒泉市是甘肅省蒸發量最大的地區，年平均蒸發量在 2100～3300mm 。全市年平均氣溫介于 ，無霜期為143＼～189d，年日照總時數為 3096.6～3403.7h ，充足的光熱資源為酒泉市戈壁生態農業發展奠定了良好基礎。酒泉的氣候干燥、日照時間長、土地積溫高、晝夜溫差大，祁連山的冰雪融水為當地農業提供了灌溉來源，加之空氣、水質和土壤沒有工業污染，全市未利用的戈壁荒灘等土地面積高達1134.2萬 hm² ，占總土地面積的 67.4% 。這一系列自然區位優勢賦予了酒泉市戈壁生態農業良好的環境

1.2 數據來源

緯度、強度、陡度等參數。運用Python對閃電數據進行 3km×3km 的網格化處理，并對地閃活動頻次的時空變化特征進行分析。

2酒泉市戈壁生態農業發展現狀

2017年8月，甘肅省人民政府發布《關于河西戈壁農業發展的意見》，強調以戈壁日光溫室和鋼架結構大棚為依托，以農業廢棄物為基本原材料，選用基質栽培技術以及高效節水技術，大力發展河西地區戈壁農業，開辟甘肅省農業現代化新格局。酒泉市積極部署，組織研究并發布了《酒泉市關于加快發展戈壁農業的實施意見》，并委托第三方具有相關資質的單位編制了《酒泉市20萬畝戈壁農業發展規劃（2017—2022年）》（以下簡稱《規劃》），進一步明確了戈壁農業發展思路、總體目標、戰略目標、重點項目和推進措施。酒泉市7個縣（市、區）緊緊圍繞《規劃》，積極開展區域調研分析研判，制定了各自轄區發展的整體規劃[7]。

2021年11月，酒泉市第五次黨代會提出了“1246\"的戰略部署，會議指出了立足一個定位，堅持兩極聯動，實施四大戰略，創建六大示范區，全方位推動酒泉高質量發展的總體思路。“一個定位”，就是建設省域副中心城市；“兩極聯動”，是指推動建設以肅州為主體的區域中心經濟增長極和以敦煌為主體的文化旅游經濟增長極，輻射帶動其他縣域發展，形成區域聯動格局；“四大戰略”，就是生態立市戰略、工業強市戰略、文化興市戰略、鄉村振興戰略；“六大示范區”，就是生態文明先行示范區、新能源產業示范區、文化旅游融合發展示范區、戈壁生態農業示范區、絲路節點物流樞紐示范區、民族團結進步示范區。2024年，中央一號文件明確指出“樹立大農業觀、大食物觀，多渠道拓展食物來源”，為戈壁設施農業發展提供了良好的政策環境。

本研究基于中國氣象局氣象大數據云平臺“天擎”的國家雷電探測系統閃電定位數據，獲取了2019—2023年酒泉地區閃電定位系統監測數據，每一次閃電數據包含了閃電發生時間、地理位置、經

3戈壁生態農業區雷電活動特征

3.1 時間變化特征

3.1.1年際變化。2019—2023年酒泉市總計發生了9199次地閃活動，其中，正地閃發生次數為1342次，占總地閃次數的 14.59% ;負地閃次數為7857次，占總地閃次數的 85.41% 。每年平均出現的地閃次數為1840次。酒泉市地閃活動主要是負地閃。這一現象的原因是正電荷多位于雷暴云中，而負電荷主要位于雷暴云下部，距離地面更近，更容易產生地閃現象，此外，負地閃占比還受到海拔高度、緯度、地形等因素影響[8]。2019—2023年酒泉市地閃次數年變化如圖1所示。2019年地閃次數為5年內最多的，為2375次，這也與2019年平均降水量（ 157.5mm 較常年偏多 104% 的氣候事件有關。

3.1.2月際變化。2019—2023年酒泉市地閃次數月變化如圖2所示。同我國其他地區類似的是，酒泉市地閃活動從4月以后呈明顯活躍的趨勢，主要發生在5月至8月，共計8404次，占總地閃數的 91.36% 。這表明初夏開始，進入酒泉地區地閃活動的高發期。由于夏季氣溫高，地面和大氣之間的溫差大，空氣流動加強，形成了強烈的對流運動。上升的氣流會加快水蒸氣向云端運動，協助軟雹和冰晶在低溫環境中相撞起電。氣流上升越快，地閃頻次越高[9。地閃活動從8月開始明顯減少，較7月下降了 9.38% 。從2019—2023年，每年的2月和11月均沒有地閃活動發生。

閃電定位數據中的地閃發生時間、頻次和經緯度參數，用 3km×3km 網格作單位統計雷擊點密度。閃電密度計算公式為式（1）。

L_d=N/（S?Y）

式中： L_d 為雷擊點密度值； N 為單位網格內的地閃頻次； s 為網格面積；Y為資料的年限。

運用Python進行統計分析計算，繪制2019—2023年酒泉市地閃密度空間分布圖（如圖3所示）。由圖3可知，肅州區、金塔縣以南、玉門市南部偏東和阿克塞境內以北地區地閃密度相對較高；敦煌市、瓜州縣和肅北零星分散布有地閃密度較高區域。其中，肅北馬鬃山以北、阿克塞西部及中南部地閃密度極低。對于地閃密度較高的區域，應加強雷電防護措施，便于有效開展雷電災害防御工作。

3.2.2地閃強度空間分布。2019-2023年酒泉市地閃強度空間分布如圖4所示。由圖4可知，肅州區、金塔縣和玉門市以南、阿克塞北部地區地閃強度較高；位于肅北馬鬃山、瓜州區域的中部地閃強度分散偏高；敦煌市以西，金塔縣以東，馬鬃山以北地閃強度偏低。其中，地閃強度較高地區分布狀況與地閃密度較高區域在空間上的分布情況基本一致。結合地閃密度空間分布的特征可以得出，在地閃密度較高且地閃強度也較高的地區，發生雷電災害事故的比例可能會更高[10]

4戈壁生態農業雷電災害風險及防御對策

4.1雷電災害對戈壁生態農業的影響

4.1.1直擊雷風險。云地放電形成地閃的現象會誘發雷電災害性天氣，對設施農業的生產造成雷擊風險。直擊雷又稱直接雷擊，是指當雷云中累計的電荷到達某一數值時，會通過空氣間隙將大氣擊穿，直接落到可導電的材料上（如建（構）筑物等），從而最終將電荷引入地面。當前，酒泉市圍繞農業增效和農民增收，進行農業產業結構調整，大力發展設施生態農業，戈壁日光溫室產業規模不斷擴大[，生態農業設施如果直擊雷擊中，會產生嚴重的影響。

首先，直擊雷會直接擊中農業設施，導致農業設施損毀；直擊雷還會在地面落雷點形成跨步電壓，在落雷點附近工作的設施農業種、養殖農戶或牲畜養殖金屬棚等極易發生傷亡事故。其次，如果直擊雷直接擊中設施農業種、養殖農戶或牲畜養殖金屬棚，形成的高電壓和大電流，嚴重時會引起農業設施防爆部分失爆形成火災，導致傷亡事故和農業設施損毀事故發生。再次，如果農業生產設施被直擊雷擊中，農業設施上的金屬部件間隙會因雷電火花放電與電弧放電的形式起火，極易引發農業設施損毀或導致線路短路異常和帶電致使農業設施損毀。最后，直擊雷還會對農業設施供配電系統造成損害，導致生產系統非計劃停電，直接影響設施農業作物生長、養殖牲畜品質，嚴重時會導致作物、養殖牲畜死亡，造成經濟損失。

4.1.2電磁脈沖風險。由地閃回擊輻射形成雷電電磁脈沖（LEMP）雖然沒有直擊雷破壞力大，但是災害面廣、成災率高。對建筑物內部的電磁造成干擾的雷擊電磁脈沖主要包括3種：一是天空中雷電波電磁輻射；二是流經防雷裝置的雷電流；三是由外部的各種管線引來的雷電電磁波。21世紀以來，雷電電磁脈沖正對弱電控制系統和線路產生著嚴重威脅。隨著科技的不斷進步，弱電控制系統已廣泛應用于包括農業設施在內的各種設施。隨著，戈壁生態農業智能溫室在酒泉市各農業示范園區廣泛應用，雷電電磁脈沖勢必會對戈壁生態農業智能溫室的弱電系統和線路產生影響。

首先，雷電會擊中農業設施及其電源線、弱電系統、金屬管道，在其附近產生靜電感應，不僅會導致這些設施及其附近的其他金屬部件之間產生電火花與電弧放電，而且會導致線路異常短路和異常帶電引起火災，極易造成設施農業種、養殖農戶發生傷亡事故及農業設施損毀。其次，雷電會擊中農業設施及其電源線、弱電系統、金屬管道，在其附近產生雷電電磁感應，同樣會導致這些設施及其附近的其他金屬部件之間生電磁感應電動勢與電磁輻射生成火花放電與電弧放電引發火災，造成農業設施損毀及設施農業種、養殖農戶發生傷亡事故。同時，產生的電磁感應電動勢與電磁輻射還會與這些設施附近的其他設施防爆部分失爆形成火災，造成設施農業的損失，影響農業生產。最后，雷電會通過遠離設戈壁生態農業園區幾千米甚至幾十千米的云內電荷放電、云與云之間放電、云與大地之間放電的方式產生雷電電磁脈沖，使農業設施的電源線、弱電系統、金屬管道等產生雷電靜電感應，導致這些設施及其電源線、信號線、金屬管道金屬部件之間產生電磁感應電動勢與電磁輻射，誘發火災，造成風險事故和經濟損失[2]

4.1.3靜電感應和電磁感應。靜電感應是在雷雨天氣中，由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應出大量異性電荷產生的。由于靜電感應，雷云下面的建筑物與大地會產生與雷云相反的電荷。雷電產生的感應電流會對周圍的電場造成影響，也會使電纜線路或是金屬管道受到影響從而產生閃電電涌。在農業設施外部構架管線及設備外殼上，靜電感應會產生與之相反的電荷。當雷擊發生的時候，這種電荷會短時間內被云地放電通道釋放出來，而這些感應電荷無法在短時間內擴散到地上，加之土壤電阻高于四周的農業設施和設備電阻值，這就會導致這些感應電荷在管線和設備之間發生放電，對農業設施內部的弱電線路和高靈敏設備造成損壞[13]。雷擊后，巨大的沖擊電流會在周圍空間產生迅速變化的強磁場，這種磁場在附近的導體上產生高感應電動勢，從而形成電磁感應現象。電磁場的高頻變化可能會導致設施農業中的設備無法正常工作，還會干擾戈壁生態農業智能溫室的自動化設備傳感器失靈、部件受損，造成設備的維保成本增加，影響戈壁生態農業生產效率[14]。

4.2雷電災害防御對策

4.2.1樹立安全意識，加強科普宣傳部門聯動。氣象部門可借助官微、抖音等新媒體賬號及時宣傳戈壁生態農業雷電災害，防止雷電對戈壁生態農業造成的災害性損失及人員安全事故發生；涉農部門可借助座談、會議等形式，提高戈壁生態農業從業人員的安全意識，使從業者能夠更好地應對雷電天氣，增強其自救互救能力。同時，面向廣大農業經營企業，種、養殖農戶開展防雷安全知識培訓。氣象部門可聯合農業、應急等政府部門組織專業技術人員，針對戈壁生態農業設施進行雷電風險調研，開展雷電災害防御專業氣象服務。

4.2.2規范農業設施建設，擴大雷電預警覆蓋面。酒泉市戈壁生態農業園區大多位于郊區偏遠的空曠地帶，部分農業設施由于建設年代早，防雷施工標準工藝等原因，雷電防護措施不夠完善，有些設施甚至沒有做任何防雷措施，雷擊風險較高。各施工單位在農業設施建設過程中，要嚴格按照施工規范，有條件的建設部門應委托具有防雷施工資質的專業施工單位，有針對性地對農業設施進行防雷接地工程建設或改造，安裝雷電防護裝置。氣象部門要完善酒泉市氣象防災減災預警服務系統，實現災害分布、風險隱患等數據的綜合疊加、顯示和分析。完善氣象災害預警信息發布與傳播機制，優化酒泉市市縣業務一體化平臺，做好雷電天氣監測，擴大預警預報服務范圍，做到提前預防。

4.2.3主動開展防雷檢測，減少雷電災害損失。有關部門要加強監管，在驗收設施農業建設項目時應著重落實防雷裝置安全檢查，對不符合要求的設施，要責令農業經營主體進行整改。政府相關部門應定期組織戈壁生態農業園區的防雷安全檢查，生態農業經營企業應對產業園區定期開展防雷檢測，委托具有雷電防護裝置檢測資質的第三方單位完成此項工作，將雷擊對設施農業的災害風險影響降到最低。

5結論

近年來，酒泉市大力發展戈壁生態農業，對祁連山的生態保護起到了很好的促進作用。隨著產業規模擴大和集群效應進一步凸顯，影響戈壁生態農業發展的氣象因素尤為突出，而雷電災害已成為影響農業產業發展的主要因素。因此，酒泉市在持續發展戈壁生態農業的基礎上，應提高戈壁生態農業的雷電災害防御能力，減少設施損壞和作物減產造成的經濟損失，避免因雷擊引發的火災、人員傷亡等安全事故，有效提升戈壁生態農業防雷的社會效益和經濟效益，助推酒泉市戈壁生態農業持續向好發展。

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（欄目編輯：陳萌萌）