黃南州雷電活動(dòng)特征及其對(duì)農(nóng)牧業(yè)的影響及應(yīng)對(duì)措施

任 強(qiáng)，徐開宇，王 敏

（黃南州氣象局 青海,黃南 811399）

雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，我州每年雷電災(zāi)害頻發(fā)，對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、社會(huì)和諧穩(wěn)定，尤其是對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。近年來隨著社會(huì)對(duì)雷電災(zāi)害關(guān)注重視，雷電災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警工作就顯得尤為重要，其中雷電強(qiáng)度指數(shù)和雷電持續(xù)時(shí)間在雷電預(yù)報(bào)預(yù)警中占據(jù)重要地位，部分地區(qū)對(duì)于閃電資料分析一籌莫展，本課題提出應(yīng)用高時(shí)空分辨率的雷電定位系統(tǒng)，其探測信息在被用于確定雷電天氣過程發(fā)生發(fā)展的趨勢和強(qiáng)度方面可發(fā)揮重要作用，從而提高黃南地區(qū)閃電資料在雷電預(yù)報(bào)預(yù)警及雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作中的應(yīng)用效果。從而完善黃南氣象防災(zāi)減災(zāi)體系建設(shè)，強(qiáng)化綜合防災(zāi)減災(zāi)能力。

1 分析方法

利用2019年青海省黃南州閃電定位儀探測資料，剔除雷電流絕對(duì)值小于2kA和大于200kA的雷電定位數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)黃南州內(nèi)的6小時(shí)間間隔的地閃次數(shù)，將6小時(shí)時(shí)間間隔內(nèi)均有地閃記錄的過程記為一次雷電過程，即當(dāng)一個(gè)時(shí)段六小時(shí)內(nèi)無地閃發(fā)生則視為雷電結(jié)束。

將一次雷電過程的時(shí)間求和就得到該過程雷電持續(xù)時(shí)間(單位：min)，即

T總T終T始上式中，T始為此次雷電天氣過程中第一次出現(xiàn)地閃的時(shí)間，T終此次雷電天氣過程中最后一次發(fā)生地閃的時(shí)間，T總反應(yīng)了一次雷電過程總的持續(xù)時(shí)間。

上式中，N為一次雷電天氣過程中的總地閃次數(shù)，Nmax為各個(gè)雷電天氣過程中總地閃次數(shù)的最大值。由式2可知T的大小反應(yīng)了雷電的強(qiáng)弱程度，雷電強(qiáng)度指數(shù)越是趨近于零，雷電強(qiáng)度越弱；雷電強(qiáng)度指數(shù)越是大，雷電強(qiáng)度越強(qiáng)。

2 地閃與雷電日的月分布特征（見圖1，表1）

表1 年內(nèi)雷電日數(shù)和地閃次數(shù)

2019年黃南州的雷電天氣由4月開始到10月結(jié)束，持續(xù)時(shí)間達(dá)7個(gè)月。共記錄雷電日92天，約占全年總天數(shù)的1/4；共記錄地閃次數(shù)為9295次。由圖1青海省黃南州雷電日與地閃的月分布可見，黃南地區(qū)的雷電天氣集中在6-8月份，占總次數(shù)的68.4%，其中7月最為集中，共出現(xiàn)了2486次，發(fā)生地閃次數(shù)占年電扇次數(shù)總數(shù)的26.7%，其次是6月，共出現(xiàn)了1975次，發(fā)生次數(shù)占年雷電地閃總數(shù)的21.2%；4月出現(xiàn)次數(shù)很少，共出現(xiàn)了229次，發(fā)生次數(shù)占年雷電地閃總數(shù)的2%。12月到次年3月無雷電活動(dòng)發(fā)生。

圖1 雷電日與地閃的月分布

3 雷電強(qiáng)度與雷電持續(xù)時(shí)間的相關(guān)性

在接下來的研究中，把青海省黃南州地區(qū)分割為矩形的格點(diǎn)數(shù)據(jù)，格點(diǎn)間的間距為一個(gè)經(jīng)緯度（1°×1°），計(jì)算黃南州2019年里每一次雷電天氣過程中每個(gè)格點(diǎn)的地閃數(shù)，列出雷電強(qiáng)度及雷電持續(xù)時(shí)間的預(yù)報(bào)方程（見圖2）。

利用最小平方法，能夠算出雷電強(qiáng)度指數(shù)與雷電持續(xù)時(shí)間的一元線性回歸方程和一元線性回歸關(guān)系圖。一元線性回歸方程：

式3為雷電強(qiáng)度與雷電持續(xù)時(shí)間的一元線性回歸方程。

圖2為雷電強(qiáng)度與雷電持續(xù)時(shí)間的一元線性回歸關(guān)系圖。

圖2 雷電強(qiáng)度與雷電持續(xù)時(shí)間的相關(guān)性

由式3和圖2可知雷電強(qiáng)度與雷電持續(xù)呈正指數(shù)相關(guān)關(guān)系，這表明雷電強(qiáng)度就越強(qiáng)，雷電持續(xù)時(shí)間越長。

根據(jù)閃電定位儀資料推算取得雷電強(qiáng)度與雷電持續(xù)時(shí)間的相關(guān)系數(shù)為0.54，能夠表明擁有不錯(cuò)的的相關(guān)性。

4 雷電災(zāi)害及防御措施

雷電是一種局地性較強(qiáng)的氣象災(zāi)害，黃南州雷電常出現(xiàn)在每年的6～8月，正值農(nóng)作物生長發(fā)育階段和蟲草采挖關(guān)鍵時(shí)期，而且雷電發(fā)生頻次高，雷電高發(fā)區(qū)容易受到經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。根據(jù)雷電發(fā)生規(guī)律和農(nóng)林牧漁的特點(diǎn)，雷電災(zāi)害對(duì)黃南州的主要影響有北部地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)和南部地區(qū)的蟲草采挖等。

4.1 雷電對(duì)農(nóng)林牧漁的影響

4.1.1 對(duì)北部河谷地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)的影響 黃南北部河谷地區(qū)主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，發(fā)展規(guī)模比較大，主要是以糧食作物、油料作物、馬鈴薯、豌豆、金黃果等為主的經(jīng)濟(jì)作物，設(shè)施農(nóng)業(yè)成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧致富的重要途徑和引領(lǐng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的品牌示范區(qū)。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)場所通常在野外相對(duì)位置比較高且比較開擴(kuò)空曠的地帶而易遭雷擊的地理位置特殊性、設(shè)施農(nóng)業(yè)使用的設(shè)施既有電子自動(dòng)控制系統(tǒng)又有低壓電氣系統(tǒng)導(dǎo)致其雷電防護(hù)的復(fù)雜性、設(shè)施農(nóng)業(yè)工作人員雷雨天氣生產(chǎn)作業(yè)遭受雷擊的可能性,導(dǎo)致設(shè)施農(nóng)業(yè)雷擊事故時(shí)有發(fā)生,造成了人員和財(cái)產(chǎn)損失,影響了設(shè)施農(nóng)業(yè)效益發(fā)揮。

4.1.2 對(duì)南部高原地區(qū)蟲草采挖的影響 每年的4月到6月，高原積雪消融，姍姍來遲的春風(fēng)吹散了高原漫長的冬季，萬物開始復(fù)蘇，隨之進(jìn)入蟲草采挖季。黃南州南部地處青藏高原腹地，夏季強(qiáng)對(duì)流天氣旺盛，生產(chǎn)活動(dòng)多，人員流動(dòng)大，特別是蟲草采挖期時(shí)常出現(xiàn)雷電致人傷亡事件，對(duì)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)帶來較大損失。造成人畜傷亡等損失、影響較大，為地方政府、社會(huì)各界和公眾所關(guān)注。

4.2 雷電防御對(duì)策

4.2.1 加強(qiáng)雷電監(jiān)測，提高預(yù)報(bào)預(yù)警能力 加強(qiáng)雷電監(jiān)測技術(shù)、雷電致災(zāi)機(jī)理、雷電災(zāi)害調(diào)查鑒定和防護(hù)技術(shù)研究，強(qiáng)化核心技術(shù)的攻關(guān)克難，推進(jìn)氣象災(zāi)害防御技術(shù)方法的引進(jìn)和轉(zhuǎn)化應(yīng)用工作。建設(shè)覆蓋整個(gè)黃南及其周邊地區(qū)的雷電定位探測網(wǎng)，利用已建的自動(dòng)氣象站觀測網(wǎng)及天氣雷達(dá)，建立綜合監(jiān)測資料處理中心，開發(fā)研制適合黃南氣候特點(diǎn)的雷電監(jiān)測預(yù)警綜合平臺(tái)，建立監(jiān)測、傳輸、預(yù)警、保障、備份等系統(tǒng)有機(jī)組成、相互協(xié)調(diào)、快速響應(yīng)的雷電監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測、提前預(yù)警、及時(shí)發(fā)布、快速響應(yīng)，最大限度減少黃南地區(qū)因雷電災(zāi)害所造成的生命和財(cái)產(chǎn)損失，并為未來在黃南雷電預(yù)警的進(jìn)一步研究開發(fā)建立必要的技術(shù)手段。

4.2.2 加強(qiáng)宣傳提高雷電災(zāi)害防御的意識(shí) 加強(qiáng)雷電宣傳制度建設(shè)，開展雷電宣傳科普工作調(diào)研，強(qiáng)化在新形勢下聯(lián)合主流媒體擴(kuò)大雷電宣傳科普傳播覆蓋面研究，尋求更有效的途徑和辦法。做好雷電預(yù)報(bào)預(yù)警信息發(fā)布和雷電防災(zāi)減災(zāi)的宣傳與科普工作。聯(lián)合媒體、電信、移動(dòng)等平臺(tái)，及時(shí)做好信息發(fā)布服務(wù)提示和科學(xué)解釋工作。圍繞世界氣象日、全國防災(zāi)減災(zāi)日等主題日，積極組織策劃雷電宣傳科普活動(dòng),從源頭上將雷電災(zāi)害隱患控制在最低范圍。

4.2.3 改善生態(tài)環(huán)境，減少雷電災(zāi)害 在北部河谷地區(qū)大面積種植花草樹木，南部高原牧區(qū)調(diào)整畜群結(jié)構(gòu)，充分利用夏季草場的牧草優(yōu)勢，適時(shí)轉(zhuǎn)場輪牧，發(fā)展季節(jié)性畜牧生產(chǎn)，增加植被覆蓋率，縮小下墊面的熱力差異，擾亂強(qiáng)對(duì)流發(fā)生，減少雷電發(fā)生幾率。在雷電多發(fā)地帶，調(diào)整產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)，增種抗災(zāi)能力和恢復(fù)能力強(qiáng)的作物。

4.2.4 持續(xù)開展防雷檢測 為了保障黃南州農(nóng)木業(yè)生產(chǎn)安全運(yùn)行，重視防雷檢測工作，制定針對(duì)性的檢測方案。嚴(yán)格按照有關(guān)防雷電技術(shù)規(guī)范，為黃南州農(nóng)牧業(yè)的安全生產(chǎn)提供有力的技術(shù)支持和安全保障。

5 結(jié)論

通過以上對(duì)黃南州雷電月分布特征、雷電強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間的分析可以得到如下初步結(jié)論：

（1）從2019年的雷電日地閃次數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果來看，主要集中在6～8月，占全年總地閃次數(shù)的68.4%，而7月最多達(dá)2486次，12月到次年3月無雷電活動(dòng)發(fā)生。

（2）本文雷電持續(xù)時(shí)間是以6小時(shí)內(nèi)10分鐘5次作為計(jì)數(shù)的，可以得出黃南雷電的大體特點(diǎn)。得出雷電強(qiáng)度指數(shù)與雷電持續(xù)時(shí)間呈正指數(shù)相關(guān)關(guān)系，這表明雷電強(qiáng)度越強(qiáng)，雷電持續(xù)時(shí)間越長。

（3）黃南州主要以農(nóng)牧業(yè)為主，雷電災(zāi)害的頻發(fā)可能對(duì)蟲草采挖和設(shè)施農(nóng)業(yè)等造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。調(diào)整畜群結(jié)構(gòu)，通過增加植被覆蓋率，降低雷電的發(fā)生幾率。