廣安市閃電特征分析

陳冠宇 楊瑜

四川省廣安市氣象局 四川 廣安 638000

引言

雷電災(zāi)害是最嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，雷電災(zāi)害通常造成人員傷亡、電子設(shè)備受損、供電故障、火災(zāi)爆炸、建筑物受損等事故，其中人員傷亡多位于郊區(qū)，而電子設(shè)備受損常見于城市，為了深入了解廣安市雷電的活動(dòng)規(guī)律，本文著重分析了廣安市近5年的閃電時(shí)空特征及強(qiáng)度變化，給防災(zāi)減災(zāi)提供必要的數(shù)據(jù)支撐[1]。

1 資料介紹

四川省現(xiàn)有80套閃電定位儀，其監(jiān)測數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)對閃電時(shí)間、經(jīng)緯度、正負(fù)閃、強(qiáng)度等進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測。文中采用的數(shù)據(jù)資料來源于四川省防雷中心的2017-2021雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)以及LMF1.1雷電監(jiān)測系統(tǒng)探測的閃電資料，利用MATLAB及ArcGIS等軟件對廣安市閃電的特征進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 正負(fù)地閃月分布

廣安市2017-2021年雷電監(jiān)測資料以及LMF1.1雷電監(jiān)測系統(tǒng)探測的閃電資料顯示，廣安地區(qū)近5年共發(fā)生閃電37500次，其中正地閃937次，占閃電總數(shù)的2.50%；負(fù)地閃36563次，占閃電總數(shù)的97.50%。

廣安地區(qū)閃電月分布呈雙峰狀，3-5月地閃頻次逐月增加，6月份驟降，7、8月迅速攀升達(dá)到全年最高頻次，5-8月發(fā)生閃電32682次，占閃電總數(shù)的87.15%。5-8月期間共發(fā)生正地閃753次，正地閃占全年正閃比例為80.37%，負(fù)地閃31929次，負(fù)地閃占全年負(fù)閃比例為87.32%；正地閃主要集中發(fā)生于7、8月份，頻次均大于270次，其余月份頻次相對較低均小于160次，且冬季未監(jiān)測到正地閃發(fā)生；負(fù)地閃主要集中于7、8月份，頻次均大于11000次，其余月份頻次相對較低，均小于5000次，且1月、2月、12月未監(jiān)測到負(fù)地閃發(fā)生[2]。

圖1 2017-2021年廣安市閃電次數(shù)月變化

閃電頻次低的月份中正地閃卻比例較高。正地閃比例較高的月份有4月、9月、10月，正地閃占總閃頻次比例分別為6.05%、6.84%、14.01%；正閃比月分布呈現(xiàn)雙峰狀，4月份出現(xiàn)第一個(gè)峰值，然后趨于下降直到9、10月份迎來第二個(gè)峰值；正地閃占總閃頻次月均為2.56%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于負(fù)地閃，且負(fù)地閃頻次越高，正地閃占比越低。

2.2 正負(fù)地閃日分布

圖2是廣安市總閃頻次日變化情況，每15min統(tǒng)計(jì)1次總閃頻次，從圖中可以看出，廣安市閃電頻次日變化曲線呈三峰三谷型，三峰值分別是 5：15-5：30 時(shí)總閃頻次為886次、0：00-0：15時(shí)總閃頻次為936次、15：00-15：15時(shí)總閃頻次為573次；最低谷發(fā)生于10：30-10：45時(shí)，總閃頻次僅29次，占全天閃電總數(shù)的0.08%；21：30至次日1：00時(shí)為第一閃電頻次時(shí)段，占總地閃的25.3%,13：00-18：00時(shí)為第二閃電頻次時(shí)段，占總地閃的22.1%，4：45-7：30時(shí)為第三閃電頻次時(shí)段，占總地閃的18.1%；廣安市閃電活動(dòng)在中午頻次最低，主要是因?yàn)閺V安市多對流性天氣系統(tǒng)，受西南低渦與北方冷空氣共同影響，強(qiáng)對流天氣在中午罕有發(fā)生。

圖2 2017-2021年廣安市總閃頻次日變化

2.3 正負(fù)地閃強(qiáng)度分布

圖3為廣安市負(fù)地閃強(qiáng)度等級分布圖，2017-2021年廣安市負(fù)地閃強(qiáng)度范圍分布在0~185KA，其中0~10KA強(qiáng)度等級的負(fù)地閃頻次最高，負(fù)地閃次數(shù)占閃電總數(shù)的75.2%；10~20KA強(qiáng)度等級的負(fù)地閃占閃電總數(shù)的19.6%；大于20KA強(qiáng)度的負(fù)地閃僅占5.2%，其中出現(xiàn)最大強(qiáng)度的負(fù)地閃是184KA[3]。

圖3 廣安市地閃強(qiáng)度等級分布

正地閃強(qiáng)度分布呈單峰型，0~20KA范圍內(nèi)正地閃的頻次隨閃電強(qiáng)度的增大而增大，當(dāng)正地閃強(qiáng)度于20KA時(shí)，閃電強(qiáng)度不斷增大頻率不斷降低；10~20KA強(qiáng)度等級的正地閃頻次最高，正地閃次數(shù)占閃電總數(shù)的31.2%；正地閃在各強(qiáng)度等級均有分布，小于70KA的正地閃占閃電總數(shù)比例均大于19%；超過100KA強(qiáng)度的正地閃總共出現(xiàn)7次，其中最大強(qiáng)度的正地閃強(qiáng)度達(dá)到338KA。綜上可知廣安市閃電強(qiáng)度等級分布特征，負(fù)地閃發(fā)生頻率高，閃電強(qiáng)度低，主要分布在10KA以下。正地閃發(fā)生頻率低，電流強(qiáng)度大，分布范圍廣，在0~338KA均有分布。

2.4 閃電密度空間分布

雷電監(jiān)測資料顯示鄰水縣正地閃電流強(qiáng)度的年平均值最大，達(dá)到30.7kA，其次為華鎣、岳池等地；廣安地區(qū)正地閃頻次的空間分布呈明顯的地域性差異，華鎣市正地閃頻率最低，僅占正地閃年平均次數(shù)的4.62%，頻率最高的是岳池縣，年平均102次；負(fù)地閃頻次最高的是廣安區(qū)，達(dá)到負(fù)地閃年平均次數(shù)的38.6%。

圖4是廣安市閃電密度分布圖，由圖可知廣安市閃電地理分布呈分散狀，大致可分為4個(gè)區(qū)域，廣安區(qū)閃電密度最大值達(dá)14次/（km2·a）；廣安區(qū)中部和華鎣市北部屬于雷電高發(fā)區(qū)，閃電密度達(dá)10~14次/（km2·a），前鋒區(qū)中部、武勝縣西北部、鄰水縣中部偏北地區(qū)屬于雷電多發(fā)區(qū)，閃電密度達(dá) 8~10次/（km2·a）；可以看出，廣安市閃電分布在空間上呈現(xiàn)出中部匯集，北部多于南部[4]。

圖4 廣安市閃電密度分布圖

廣安市地形呈現(xiàn)三山夾兩槽，中西部丘陵為主，東部為低山區(qū)。低層偏南氣流到達(dá)華鎣山受地形抬升容易發(fā)生動(dòng)力對流，有利于閃電的產(chǎn)生；廣安處于四川盆地東北部，夏季受到孟加拉灣和南海的水汽與副熱帶高壓的共同作用下容易產(chǎn)生暴雨，強(qiáng)烈的熱力對流有利于閃電的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

廣安市冬季無閃電活動(dòng)；閃電月分布呈雙峰分布，第一峰值出現(xiàn)于5月，第二峰值出現(xiàn)于8月。

閃電頻次較低的月份，正地閃的相對比例較高。

廣安市閃電頻次日變化曲線呈三峰三谷型，閃電活動(dòng)在中午頻次最低。

廣安市負(fù)地閃發(fā)生頻率高，閃電電流強(qiáng)度低。正地閃發(fā)生頻率低，閃電電流強(qiáng)度大，強(qiáng)度分布范圍廣；負(fù)地閃集中分布于0~10KA；正地閃集中分布于10~20KA。

廣安市閃電密度介于0~14次/（km2·a），廣安市閃電密度空間分布呈現(xiàn)出中部匯集，北部多于南部； 廣安區(qū)中部和華鎣市北部屬于雷電高發(fā)區(qū)，閃電密度達(dá)10~14次/（km2·a）。