寧波市閃電特征分析與研究

秦旻華　周承　趙樹迪　李明家　朱曄

摘 要：通過對2013年寧波市氣象局閃電記錄資料的收集與處理，統(tǒng)計該年寧波市閃電強度、閃電頻數(shù)隨時間的變化特征，分析寧波地區(qū)閃電的時間分布規(guī)律。最終得出寧波地區(qū)負閃頻數(shù)高，閃電持續(xù)時間短，強度高等特點。

關鍵詞：閃電定位系統(tǒng) 閃電強度 大氣電場儀 平均陡度

中圖分類號：P427 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0230-02

為滿足電子信息時代各類電氣設備對雷電預報的特殊需求，相關領域的科學研究人員相繼采用各類先進電子器材對雷暴的發(fā)生發(fā)展進行直接或者間接的觀測，并根據(jù)此類觀測數(shù)據(jù)以及不同地區(qū)的地形地貌特征、氣候狀況等相關參數(shù)完成閃電預警。從而在雷暴發(fā)生期間采取各種手段對雷電災害進行各類防護，避免過大損失。

自從美國科學家富蘭克林完成了著名的風箏實驗之后，很長一段時間以來，不論國內還是國外，雷暴研究人員一直在利用大氣電場儀、閃電定位儀，再配合衛(wèi)星、雷達等探空觀測數(shù)據(jù)資料進行雷暴發(fā)生時大氣電場特征以及預警模型建立的深入研究。其中，閃電定位儀和大氣電場儀的觀測數(shù)據(jù)最具代表性與準確性，這兩組數(shù)據(jù)可以更加系統(tǒng)全面地反應雷電發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后的大氣電場特征，更加便于雷電預警工作的展開。

1 資料說明

本文所用的閃電定位資料來源于寧波市氣象局的閃電定位系統(tǒng)。寧波市位于中國東部沿海，東經(jīng)120°55'到122°16'，北緯28°51'到30°33'之間，寧波陸地面積為9816平方公里，海域面積9758平方公里，總面積19574平方公里。市區(qū)海拔為4～5.8米，郊區(qū)海拔為3.6～4米。寧波地處亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫和濕潤。由于倚山靠海，氣候多樣性較為明顯，災害性天氣相對頻繁。多年平均氣溫16.4 ℃，7月最熱，氣溫為28.0 ℃，l月最冷，氣溫為4.7 ℃。主要雨季為3至月的春雨和梅雨，8至9月的臺風雨和秋雨。正因為寧波地區(qū)上述地形地貌特征以及濕潤的氣候，充沛的年降水量，使得當?shù)乩纂娀顒颖容^頻繁，再加上寧波地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大量電子電氣設備的安裝，防雷工作刻不容緩。本文選取寧波地區(qū)2013年的閃電定位儀資料進行分析，統(tǒng)計得出寧波地區(qū)閃電發(fā)生的時間分布特征。

2 閃電總體特征分析

由圖1可以分析得出：

寧波地區(qū)閃電主要發(fā)生在午后時段，下午2點至6點該地區(qū)閃電最為高發(fā)，占全年閃電總頻次的65.09%。午后太陽高度角增大，輻射強度增加，寧波地區(qū)的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異，局地對流作用因此加強，垂直運動旺盛，海氣作用強烈，積雨云成熟，所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。

由圖2可以分析得出：

雷電流波形陡度是指地閃發(fā)生時，雷電流波形單位時間內上升的數(shù)值，表示雷電流增長的速度，與雷擊時產(chǎn)生的過電壓相關，波形陡度可以分為正閃波形陡度和負閃波形陡度。

正閃波形陡度變化相對負閃更為復雜，13點以前，負閃平均陡度絕對值基本強于正閃平均陡度絕對值，說明單位時間內負閃的變化相對正閃更強烈，即在下午一點前負閃的影響更加強烈。正閃波形陡度出現(xiàn)兩個超強峰值，分別發(fā)生于16時和22時，說明在這兩個時次所發(fā)生的正閃可以產(chǎn)生最強的過電壓。負閃波形陡度也存在一個強峰值，即凌晨2點，其余時刻負閃波形陡度變化都相對平緩，沒有產(chǎn)生瞬間極強過電壓，故其破壞性相對正閃更弱。

3 結論

（1）寧波地區(qū)2013年共發(fā)生閃電51850次，其中正閃2897次，負閃48953次，最大正閃出現(xiàn)在8月30日（183.5 kA）；最大負閃出現(xiàn)在7月29日（280.2 kA）。可以發(fā)現(xiàn)負閃頻數(shù)明顯高于正閃頻數(shù)，負閃頻數(shù)占全年閃電總頻數(shù)的94.4%，這就關系到云的構造，我們熟悉的積雨云一般都是云層上部為正電荷，下部為負電荷，所以負電荷放電造成負閃更為頻繁。

（2）寧波市正閃波形陡度變化相對負閃波形陡度更為復雜，由統(tǒng)計結果可以看出寧波地區(qū)下午一點前負閃的影響更加強烈，而在下午一點以后，負閃的平均陡度明顯低于正閃平均陡度，此時正閃影響更強烈。

（3）寧波地區(qū)閃電主要發(fā)生在午后時段，下午2點至6點該地區(qū)閃電最為高發(fā)，占全年閃電總頻次的65.09%。這一切歸因于午后太陽高度角增大，輻射強度增加，寧波地區(qū)的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異，局地對流作用因此加強，垂直運動旺盛，海氣作用強烈，積雨云成熟，所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。

（4）寧波地區(qū)閃電主要集中在短時間高強度類型，持續(xù)時間基本小于90分鐘，由計算數(shù)據(jù)表明閃電持續(xù)時間在90分鐘以下的占總閃電頻次的67.91%，達到了一半以上的高概率，所以可以據(jù)此推斷寧波地區(qū)閃電整體具有時長短，頻率高的特點。在極端情況下，閃電持續(xù)時間最高可達到五個小時，通過對對應天氣資料的查詢，可發(fā)現(xiàn)這種狀況往往配合有大型強對流天氣過程，比如特大降水，臺風，龍卷等。

參考文獻

[1] 寧波地理.寧波市政府門戶網(wǎng)站[EB/OL].2009-02-26[2012-10-22].

[2] 寧波氣象專編纂委員會.寧波氣象志[M].氣象出版社，2001，6.

[3] 沙躍龍.雷電預警預報技術研究與實現(xiàn)[D].電子科技大學工程碩士學位論文，2009.

[4] 馮民學，焦雪，韋海容，等.江蘇省雷電特征分析[J].氣象科學，2009，29（2）：246-251.

[5] 馬明，呂偉濤，張義軍，等.中國雷電活動特征分析[J].氣象科技，2007，35（增刊1）：1-7.

[6] 田芳.江蘇省閃電定位儀觀測資料的修訂與分析[D].南京：南京信息工程大學大氣物理學院，2009.

[7] 李霞，汪慶森，鞏晴霞，等.蘇州地區(qū)雷電分布規(guī)律分析[J].氣象科學，2006（4）：442-448.

[8] 王潤，美彤，等.20世紀重大自然災害評析[J].自然災害學報，2000（4）：10-15.

[9] 王錫中，馮民學，鐘穎穎，等.2008-2009年江蘇省閃電特征分析及應用研究[J].南京信息工程大學學報：自然科學版，2010，2（5）：445-450.

[10] 葉忠正.象山縣地名志[M].卷五 島礁地名.浙江人民出版社，1995，6.endprint

摘 要：通過對2013年寧波市氣象局閃電記錄資料的收集與處理，統(tǒng)計該年寧波市閃電強度、閃電頻數(shù)隨時間的變化特征，分析寧波地區(qū)閃電的時間分布規(guī)律。最終得出寧波地區(qū)負閃頻數(shù)高，閃電持續(xù)時間短，強度高等特點。

關鍵詞：閃電定位系統(tǒng) 閃電強度 大氣電場儀 平均陡度

中圖分類號：P427 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0230-02

為滿足電子信息時代各類電氣設備對雷電預報的特殊需求，相關領域的科學研究人員相繼采用各類先進電子器材對雷暴的發(fā)生發(fā)展進行直接或者間接的觀測，并根據(jù)此類觀測數(shù)據(jù)以及不同地區(qū)的地形地貌特征、氣候狀況等相關參數(shù)完成閃電預警。從而在雷暴發(fā)生期間采取各種手段對雷電災害進行各類防護，避免過大損失。

自從美國科學家富蘭克林完成了著名的風箏實驗之后，很長一段時間以來，不論國內還是國外，雷暴研究人員一直在利用大氣電場儀、閃電定位儀，再配合衛(wèi)星、雷達等探空觀測數(shù)據(jù)資料進行雷暴發(fā)生時大氣電場特征以及預警模型建立的深入研究。其中，閃電定位儀和大氣電場儀的觀測數(shù)據(jù)最具代表性與準確性，這兩組數(shù)據(jù)可以更加系統(tǒng)全面地反應雷電發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后的大氣電場特征，更加便于雷電預警工作的展開。

1 資料說明

本文所用的閃電定位資料來源于寧波市氣象局的閃電定位系統(tǒng)。寧波市位于中國東部沿海，東經(jīng)120°55'到122°16'，北緯28°51'到30°33'之間，寧波陸地面積為9816平方公里，海域面積9758平方公里，總面積19574平方公里。市區(qū)海拔為4～5.8米，郊區(qū)海拔為3.6～4米。寧波地處亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫和濕潤。由于倚山靠海，氣候多樣性較為明顯，災害性天氣相對頻繁。多年平均氣溫16.4 ℃，7月最熱，氣溫為28.0 ℃，l月最冷，氣溫為4.7 ℃。主要雨季為3至月的春雨和梅雨，8至9月的臺風雨和秋雨。正因為寧波地區(qū)上述地形地貌特征以及濕潤的氣候，充沛的年降水量，使得當?shù)乩纂娀顒颖容^頻繁，再加上寧波地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大量電子電氣設備的安裝，防雷工作刻不容緩。本文選取寧波地區(qū)2013年的閃電定位儀資料進行分析，統(tǒng)計得出寧波地區(qū)閃電發(fā)生的時間分布特征。

2 閃電總體特征分析

由圖1可以分析得出：

寧波地區(qū)閃電主要發(fā)生在午后時段，下午2點至6點該地區(qū)閃電最為高發(fā)，占全年閃電總頻次的65.09%。午后太陽高度角增大，輻射強度增加，寧波地區(qū)的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異，局地對流作用因此加強，垂直運動旺盛，海氣作用強烈，積雨云成熟，所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。

由圖2可以分析得出：

雷電流波形陡度是指地閃發(fā)生時，雷電流波形單位時間內上升的數(shù)值，表示雷電流增長的速度，與雷擊時產(chǎn)生的過電壓相關，波形陡度可以分為正閃波形陡度和負閃波形陡度。

正閃波形陡度變化相對負閃更為復雜，13點以前，負閃平均陡度絕對值基本強于正閃平均陡度絕對值，說明單位時間內負閃的變化相對正閃更強烈，即在下午一點前負閃的影響更加強烈。正閃波形陡度出現(xiàn)兩個超強峰值，分別發(fā)生于16時和22時，說明在這兩個時次所發(fā)生的正閃可以產(chǎn)生最強的過電壓。負閃波形陡度也存在一個強峰值，即凌晨2點，其余時刻負閃波形陡度變化都相對平緩，沒有產(chǎn)生瞬間極強過電壓，故其破壞性相對正閃更弱。

3 結論

（1）寧波地區(qū)2013年共發(fā)生閃電51850次，其中正閃2897次，負閃48953次，最大正閃出現(xiàn)在8月30日（183.5 kA）；最大負閃出現(xiàn)在7月29日（280.2 kA）?？梢园l(fā)現(xiàn)負閃頻數(shù)明顯高于正閃頻數(shù)，負閃頻數(shù)占全年閃電總頻數(shù)的94.4%，這就關系到云的構造，我們熟悉的積雨云一般都是云層上部為正電荷，下部為負電荷，所以負電荷放電造成負閃更為頻繁。

（2）寧波市正閃波形陡度變化相對負閃波形陡度更為復雜，由統(tǒng)計結果可以看出寧波地區(qū)下午一點前負閃的影響更加強烈，而在下午一點以后，負閃的平均陡度明顯低于正閃平均陡度，此時正閃影響更強烈。

（3）寧波地區(qū)閃電主要發(fā)生在午后時段，下午2點至6點該地區(qū)閃電最為高發(fā)，占全年閃電總頻次的65.09%。這一切歸因于午后太陽高度角增大，輻射強度增加，寧波地區(qū)的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異，局地對流作用因此加強，垂直運動旺盛，海氣作用強烈，積雨云成熟，所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。

（4）寧波地區(qū)閃電主要集中在短時間高強度類型，持續(xù)時間基本小于90分鐘，由計算數(shù)據(jù)表明閃電持續(xù)時間在90分鐘以下的占總閃電頻次的67.91%，達到了一半以上的高概率，所以可以據(jù)此推斷寧波地區(qū)閃電整體具有時長短，頻率高的特點。在極端情況下，閃電持續(xù)時間最高可達到五個小時，通過對對應天氣資料的查詢，可發(fā)現(xiàn)這種狀況往往配合有大型強對流天氣過程，比如特大降水，臺風，龍卷等。

參考文獻

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[5] 馬明，呂偉濤，張義軍，等.中國雷電活動特征分析[J].氣象科技，2007，35（增刊1）：1-7.

[6] 田芳.江蘇省閃電定位儀觀測資料的修訂與分析[D].南京：南京信息工程大學大氣物理學院，2009.

[7] 李霞，汪慶森，鞏晴霞，等.蘇州地區(qū)雷電分布規(guī)律分析[J].氣象科學，2006（4）：442-448.

[8] 王潤，美彤，等.20世紀重大自然災害評析[J].自然災害學報，2000（4）：10-15.

[9] 王錫中，馮民學，鐘穎穎，等.2008-2009年江蘇省閃電特征分析及應用研究[J].南京信息工程大學學報：自然科學版，2010，2（5）：445-450.

[10] 葉忠正.象山縣地名志[M].卷五 島礁地名.浙江人民出版社，1995，6.endprint

摘 要：通過對2013年寧波市氣象局閃電記錄資料的收集與處理，統(tǒng)計該年寧波市閃電強度、閃電頻數(shù)隨時間的變化特征，分析寧波地區(qū)閃電的時間分布規(guī)律。最終得出寧波地區(qū)負閃頻數(shù)高，閃電持續(xù)時間短，強度高等特點。

關鍵詞：閃電定位系統(tǒng) 閃電強度 大氣電場儀 平均陡度

中圖分類號：P427 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0230-02

為滿足電子信息時代各類電氣設備對雷電預報的特殊需求，相關領域的科學研究人員相繼采用各類先進電子器材對雷暴的發(fā)生發(fā)展進行直接或者間接的觀測，并根據(jù)此類觀測數(shù)據(jù)以及不同地區(qū)的地形地貌特征、氣候狀況等相關參數(shù)完成閃電預警。從而在雷暴發(fā)生期間采取各種手段對雷電災害進行各類防護，避免過大損失。

自從美國科學家富蘭克林完成了著名的風箏實驗之后，很長一段時間以來，不論國內還是國外，雷暴研究人員一直在利用大氣電場儀、閃電定位儀，再配合衛(wèi)星、雷達等探空觀測數(shù)據(jù)資料進行雷暴發(fā)生時大氣電場特征以及預警模型建立的深入研究。其中，閃電定位儀和大氣電場儀的觀測數(shù)據(jù)最具代表性與準確性，這兩組數(shù)據(jù)可以更加系統(tǒng)全面地反應雷電發(fā)生前、發(fā)生時、發(fā)生后的大氣電場特征，更加便于雷電預警工作的展開。

1 資料說明

本文所用的閃電定位資料來源于寧波市氣象局的閃電定位系統(tǒng)。寧波市位于中國東部沿海，東經(jīng)120°55'到122°16'，北緯28°51'到30°33'之間，寧波陸地面積為9816平方公里，海域面積9758平方公里，總面積19574平方公里。市區(qū)海拔為4～5.8米，郊區(qū)海拔為3.6～4米。寧波地處亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫和濕潤。由于倚山靠海，氣候多樣性較為明顯，災害性天氣相對頻繁。多年平均氣溫16.4 ℃，7月最熱，氣溫為28.0 ℃，l月最冷，氣溫為4.7 ℃。主要雨季為3至月的春雨和梅雨，8至9月的臺風雨和秋雨。正因為寧波地區(qū)上述地形地貌特征以及濕潤的氣候，充沛的年降水量，使得當?shù)乩纂娀顒颖容^頻繁，再加上寧波地區(qū)區(qū)域經(jīng)濟的不斷發(fā)展，大量電子電氣設備的安裝，防雷工作刻不容緩。本文選取寧波地區(qū)2013年的閃電定位儀資料進行分析，統(tǒng)計得出寧波地區(qū)閃電發(fā)生的時間分布特征。

2 閃電總體特征分析

由圖1可以分析得出：

寧波地區(qū)閃電主要發(fā)生在午后時段，下午2點至6點該地區(qū)閃電最為高發(fā)，占全年閃電總頻次的65.09%。午后太陽高度角增大，輻射強度增加，寧波地區(qū)的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異，局地對流作用因此加強，垂直運動旺盛，海氣作用強烈，積雨云成熟，所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。

由圖2可以分析得出：

雷電流波形陡度是指地閃發(fā)生時，雷電流波形單位時間內上升的數(shù)值，表示雷電流增長的速度，與雷擊時產(chǎn)生的過電壓相關，波形陡度可以分為正閃波形陡度和負閃波形陡度。

正閃波形陡度變化相對負閃更為復雜，13點以前，負閃平均陡度絕對值基本強于正閃平均陡度絕對值，說明單位時間內負閃的變化相對正閃更強烈，即在下午一點前負閃的影響更加強烈。正閃波形陡度出現(xiàn)兩個超強峰值，分別發(fā)生于16時和22時，說明在這兩個時次所發(fā)生的正閃可以產(chǎn)生最強的過電壓。負閃波形陡度也存在一個強峰值，即凌晨2點，其余時刻負閃波形陡度變化都相對平緩，沒有產(chǎn)生瞬間極強過電壓，故其破壞性相對正閃更弱。

3 結論

（1）寧波地區(qū)2013年共發(fā)生閃電51850次，其中正閃2897次，負閃48953次，最大正閃出現(xiàn)在8月30日（183.5 kA）；最大負閃出現(xiàn)在7月29日（280.2 kA）。可以發(fā)現(xiàn)負閃頻數(shù)明顯高于正閃頻數(shù)，負閃頻數(shù)占全年閃電總頻數(shù)的94.4%，這就關系到云的構造，我們熟悉的積雨云一般都是云層上部為正電荷，下部為負電荷，所以負電荷放電造成負閃更為頻繁。

（2）寧波市正閃波形陡度變化相對負閃波形陡度更為復雜，由統(tǒng)計結果可以看出寧波地區(qū)下午一點前負閃的影響更加強烈，而在下午一點以后，負閃的平均陡度明顯低于正閃平均陡度，此時正閃影響更強烈。

（3）寧波地區(qū)閃電主要發(fā)生在午后時段，下午2點至6點該地區(qū)閃電最為高發(fā)，占全年閃電總頻次的65.09%。這一切歸因于午后太陽高度角增大，輻射強度增加，寧波地區(qū)的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異，局地對流作用因此加強，垂直運動旺盛，海氣作用強烈，積雨云成熟，所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。

（4）寧波地區(qū)閃電主要集中在短時間高強度類型，持續(xù)時間基本小于90分鐘，由計算數(shù)據(jù)表明閃電持續(xù)時間在90分鐘以下的占總閃電頻次的67.91%，達到了一半以上的高概率，所以可以據(jù)此推斷寧波地區(qū)閃電整體具有時長短，頻率高的特點。在極端情況下，閃電持續(xù)時間最高可達到五個小時，通過對對應天氣資料的查詢，可發(fā)現(xiàn)這種狀況往往配合有大型強對流天氣過程，比如特大降水，臺風，龍卷等。

參考文獻

[1] 寧波地理.寧波市政府門戶網(wǎng)站[EB/OL].2009-02-26[2012-10-22].

[2] 寧波氣象專編纂委員會.寧波氣象志[M].氣象出版社，2001，6.

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[8] 王潤，美彤，等.20世紀重大自然災害評析[J].自然災害學報，2000（4）：10-15.

[9] 王錫中，馮民學，鐘穎穎，等.2008-2009年江蘇省閃電特征分析及應用研究[J].南京信息工程大學學報：自然科學版，2010，2（5）：445-450.

[10] 葉忠正.象山縣地名志[M].卷五 島礁地名.浙江人民出版社，1995，6.endprint