呼倫貝爾市雷暴災害統(tǒng)計分析及雷電防御對策

摘要 依據(jù)呼倫貝爾市1981—2013年逐月雷暴日數(shù)、每年初日和終日資料，統(tǒng)計分析呼倫貝爾市雷暴災害特征，并給出相關的雷電防御對策。結果表明：呼倫貝爾市雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)出減少的趨勢，氣候變化傾向率為-2.213 d/10年，下降趨勢較為顯著；每年11月—翌年3月，呼倫貝爾市幾乎沒有雷暴天氣出現(xiàn)，4—7月雷暴出現(xiàn)頻率不斷增加，從8月份往后雷暴日數(shù)逐月減少，這種變化情況幾乎與西太平洋副熱帶高壓的南北進退保持一致；1981—2013年呼倫貝爾市雷暴初日、終日整體呈現(xiàn)出推遲的趨勢，分別以0.238、0.266 4 d/年的趨勢推遲；為了將雷電災害造成的損失降到最低，應分別從雷電監(jiān)測預警和災害風險評估、建筑物安全防護、易燃易爆場所安全防護、電子設備的安全防護、應急安全防護等方面出發(fā)做好雷電防御工作。

關鍵詞 雷暴災害；統(tǒng)計分析；雷電防御；呼倫貝爾市

中圖分類號：P446 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2023）02–0077-03

雷電是大氣中的一種劇烈放電現(xiàn)象，出現(xiàn)的過程中往往伴隨著光、聲、電等多種物理現(xiàn)象。迄今為止，沒有任何設備和方法可對自然界的天氣現(xiàn)象進行改變，阻止雷電的出現(xiàn)[1]。

頻繁出現(xiàn)的雷電天氣同時表現(xiàn)出強大的電流、劇烈電磁場、猛烈沖擊波和強烈電磁輻射等物理效應，對公共安全和人民生命財產(chǎn)安全有較大的威脅[2]。相關部門的統(tǒng)計結果表明，全球每年因雷電造成的人員傷亡高達數(shù)萬人，經(jīng)濟損失則超過了10億美元[3]。

當前，雷電災害被聯(lián)合國列為最嚴重的十種自然災害之一，并且被中國電工委員會列為“電子時代的一大公害”[4]。為了將雷電造成的經(jīng)濟損失和人員傷亡降到最低，對雷電災害進行統(tǒng)計分析可為日后雷電防御和管理提供參考借鑒。

呼倫貝爾市位于內蒙古東北部，冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春季防火期時間較長。大興安嶺的雷擊火災占該地總森林火災的21%，最多年份高達64%。通過分析呼倫貝爾市雷暴災害特征，找出對應的雷電防御對策，對有效減輕雷電災害帶來的危害，確保人民生命財產(chǎn)安全，保障社會經(jīng)濟運行的穩(wěn)定性均具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 資料與方法

依據(jù)呼倫貝爾市1981—2013年逐月雷暴日數(shù)、每年初日和終日資料（選取海拉爾區(qū)觀測數(shù)據(jù)作為主要資料來源），利用滑動平均法和氣候傾向率對呼倫貝爾市雷暴災害進行統(tǒng)計分析。結合呼倫貝爾氣候特征，選擇常規(guī)性劃分標準對四季進行劃分，其中春季為3—5月、夏季為6—8月、秋季為9—11月、冬季為12月—翌年2月。

根據(jù)地面氣象觀測規(guī)范的有關規(guī)定，在一天之中，也就是20：00到次日20：00這段時間內，氣象臺中只要聽到超過1次雷聲，可將其統(tǒng)計為1個雷暴日；若某一次雷暴跨越20：00，按2個雷暴日進行計算。嚴格按照地面觀測記錄來統(tǒng)計雷暴日數(shù)，年雷暴日數(shù)是全年內各月雷暴日總和，年平均雷暴日則是本站多年雷暴日數(shù)的平均值。采用數(shù)理統(tǒng)計、滑動平均法、氣候傾向率估計法對呼倫貝爾市雷暴日數(shù)、雷暴初終日進行分析。

2 呼倫貝爾市雷暴災害的統(tǒng)計分析

2.1 雷暴日年際變化

呼倫貝爾市雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)出減少的趨勢（圖1），氣候變化傾向率為-2.213 d/10年，下降趨勢較為顯著。近30年，呼倫貝爾市年平均雷暴日數(shù)為22 d，其中年雷暴日數(shù)的最大值為34 d（1984年），最小值只有8 d（2007年）。說明雷暴日數(shù)年際變化波動幅度較大。

相關研究表明，1981—2000年，我國東部地區(qū)大氣層結的不穩(wěn)定度逐漸增加，而動力條件卻不斷減弱，極易出現(xiàn)對流不穩(wěn)定性；加上水汽減少趨勢不顯著，很難為對流天氣的出現(xiàn)提供了源源不斷的水汽條件，降低了對流性天氣的出現(xiàn)頻率。

分析逐年雷暴日變化曲線圖，20世紀90年代以前，呼倫貝爾市大部分年份的雷暴日數(shù)在平均值曲線以上，屬于雷暴多發(fā)期。20世紀90年代以后，大部分年份的雷暴日數(shù)在平均值曲線以下，且在波動中逐漸減少，屬于雷暴少發(fā)期。分析滑動曲線圖，1981—2007年呼倫貝爾市雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出波動下降趨勢，且雷暴日數(shù)在2007年達到最低，只有8.0 d；從2007年往后，雷暴日數(shù)則開始顯著增加。

2.2 雷暴次數(shù)的年和日變化特征

每年11月—翌年3月，呼倫貝爾市幾乎沒有雷暴天氣出現(xiàn)，從4月份開始出現(xiàn)雷暴，5月份雷暴出現(xiàn)頻率逐漸增加，尤其是進入到6月份后增加幅度最大，平均出現(xiàn)5.5 d，占全年雷暴日數(shù)的27.5%，到了7月份雷暴出現(xiàn)頻率達到最高，平均出現(xiàn)7.8 d，占35.5%；進入8月份后，雷暴日數(shù)略有減少，9月份則快速下降。這種變化情況幾乎與西太平洋副熱帶高壓的南北進退保持一致。西太平洋副熱帶高壓脊線分別有3次季節(jié)性北移，其中6月中旬出現(xiàn)1次，脊線向北轉移到20°N以北地區(qū)；7月上中旬出現(xiàn)第2次，脊線向北轉移到25°N，7月底和8月上旬是第3次北跳的時間，脊線北越后移動到30°N區(qū)域。因副熱帶高壓西北部有暖而濕的空氣存在，往往有大量的不穩(wěn)定能量儲備，若是鋒面、高空槽、低壓、低渦、切變線等系統(tǒng)對副熱帶高壓西北部產(chǎn)生影響時，該區(qū)域很大可能會出現(xiàn)雷暴天氣。

分析1981—2013年呼倫貝爾市雷暴天氣日變化特征顯示，09：00～12：00，呼倫貝爾市雷暴日數(shù)增加得較為緩慢；13：00～15：00雷暴天氣出現(xiàn)頻率較高，約總雷暴次數(shù)的30%；從16：00開始，雷暴出現(xiàn)頻率下降，到20：00，雷暴天氣有小幅度的增加趨勢。

2.3 雷暴日年代際變化

1981—2013年，呼倫貝爾市雷暴日數(shù)呈現(xiàn)出明顯的年代際變化，其中20世紀80年代雷暴日數(shù)的出現(xiàn)頻率最高，平均雷暴日數(shù)為26.1 d。到90年代，平均雷暴日數(shù)為19.7 d，下降幅度較大；到00年代，雷暴日數(shù)繼續(xù)下降，平均雷暴日數(shù)只有18.4 d，相較于90年代下降了1.3 d；到10年代，呼倫貝爾市雷暴日數(shù)繼續(xù)增加，且增加幅度相對較大，相較于00年代，雷暴日數(shù)增加了5.9 d。

2.4 季節(jié)性變化

1981—2013年，呼倫貝爾市年平均雷暴日數(shù)為22 d，其中雷暴高發(fā)區(qū)出現(xiàn)在大興安嶺山區(qū)，尤以大興安嶺東北部出現(xiàn)雷暴天氣的頻率較高，年平均雷暴日數(shù)超過了30 d，年平均雷暴日數(shù)自大興安嶺山區(qū)逐漸向西部和東北部地區(qū)遞減，而呼倫貝爾市西部雷暴天氣出現(xiàn)頻率較低，年平均雷暴日數(shù)不足20 d。

呼倫貝爾市春季平均雷暴日數(shù)為1.3 d，占年內雷暴日數(shù)的5.9%，且從西部到東部不斷增加；夏季雷暴天氣出現(xiàn)頻率增加，年平均雷暴日數(shù)為19 d，占86.4%；秋季平均雷暴日數(shù)為1.5 d，占6.8%，略高于春季。冬季很少有雷暴天氣出現(xiàn)，最初在春季出現(xiàn)，而夏季較為集中，秋季快速南退。雷電在北方出現(xiàn)時間較短，主要集中在夏季，雷暴天氣出現(xiàn)時段和發(fā)生月份均比南方地區(qū)要晚，出現(xiàn)頻率也比南方和高原區(qū)低。

3 雷暴初、終日

1981—2013年，呼倫貝爾市雷暴初日整體呈現(xiàn)出推遲的趨勢（圖2），以0.238 d/年的速率推遲，其中初雷日最早出現(xiàn)在4月初，主要位于呼倫貝爾市東部，其次是西部地區(qū)，南部和北部地區(qū)的初雷日出現(xiàn)時間最晚，主要在6月中旬出現(xiàn)。近33年，呼倫貝爾市雷暴初日主要出現(xiàn)在4—6月，其中4月份雷暴初日有3年，約占9.1%；5月份有20年，約占60.6%；6月份有10年，約占30.3%。

呼倫貝爾市雷暴終日也呈現(xiàn)出推遲趨勢（圖3），且以0.266 4 d/年的速率推遲，其中終雷日集中在9月，最早從西部和北部地區(qū)開始結束，尤以東南部結束時間最遲。近33年，呼倫貝爾市雷暴結束時間主要在8—10月，其中8月份雷暴結束的有9年，約占27.3%；9月份有20年，約占60.6%；10月份有4年，約占12.1%。

4 雷電防御對策

4.1 雷電監(jiān)測預警和災害風險評估

在雷電防護工作中，做好雷電監(jiān)測預警工作顯得極其重要，可在雷電監(jiān)測預警的基礎上確保人們第一時間發(fā)現(xiàn)雷電造成的危害，為日后研究、分析、預警雷電信息提供實時數(shù)據(jù)信息。當前，為了對雷暴天氣、閃電發(fā)生發(fā)展情況進行實時監(jiān)測，呼倫貝爾市氣象局現(xiàn)已構建起了較為完善的閃電定位系統(tǒng)和多普勒雷達探測網(wǎng)，可確保氣象數(shù)據(jù)信息的及時性和準確性水平。此外，還要不斷優(yōu)化雷電災害評估系統(tǒng)，結合雷電活動規(guī)律和歷史災害事件，確定單位雷電災害出現(xiàn)率及被評估區(qū)域，方便重點防雷單位、人員密集場所、公共設施、信息網(wǎng)絡、易燃易爆場所、旅游景區(qū)等進行雷擊風險評估工作，并據(jù)此制定防雷減災規(guī)劃和雷電災害應急預案。針對區(qū)域內已經(jīng)出現(xiàn)的雷電災害，需做好雷災鑒定和損失評估工作，并根據(jù)布設的防雷安全裝置情況，積極采取科學有效防護措施。

在選擇建（構）筑物基建區(qū)域或確定建設規(guī)劃的過程中，為有效避開易落雷點和多雷區(qū)，需做好雷電風險評估工作，節(jié)省財力和物力。在實踐過程中，發(fā)現(xiàn)在迎風處，也就是山腰和山腳處遭受雷擊的概率較大，其主要原因是山腰和山腳阻礙氣流的流通，容易形成渦旋，撞擊后不同電荷的微粒群體形成雷電，應盡量避免將這種氣候環(huán)境區(qū)域作為建設選址地，以免日后頻繁遭受雷電災害增加建設維護費用。

4.2 易燃易爆場所安全防護

針對易燃易爆場所建筑物的防雷，在防雷設計中需嚴格根據(jù)建筑物的防雷規(guī)范要求進行，通過布設避雷針、帶、網(wǎng)等方式實現(xiàn)防雷。為了提升接地可靠性，將地電位降到最低，避免出現(xiàn)跨步和反擊電壓。保證油庫、加油站防雷接地、保護接地、電器設備工作接地、防靜電接地等共用接地裝置，做好屏蔽工作，阻斷從空間入侵通道內的感應雷電流電磁脈沖波，使雷電流無處可逃。

4.3 應急安全防護

在雷電防護中，采取簡單的方法就能使防范效果事半功倍?！岸恪睘槔纂姷闹饕獞狈雷o。對于高山地區(qū)，在雷雨天氣出現(xiàn)時，雷電在上空盤旋時就應提前躲避。有些精密的設備，尤其是微電子設備，即使布設有避雷設施，在突發(fā)性強雷暴天氣出現(xiàn)前，相關雷電防護措施很難發(fā)揮作用。出現(xiàn)雷雨天氣時，應將電源插頭拔掉，拆開天線，將雷電產(chǎn)生的危害降到最低。在雷電天氣活動頻繁的季節(jié)，需實時關注當?shù)貧庀笮畔?，防止在雷暴天氣野外旅行、施工。農(nóng)牧地區(qū)的居民避免在雷暴出現(xiàn)時進行田間勞作和草原放牧，避開雷電災害的威脅。

5 結論

（1）呼倫貝爾市雷暴日數(shù)總體呈現(xiàn)出減少的趨勢，氣候變化傾向率為-2.213 d/10年，下降趨勢較為顯著。

（2）每年11月—翌年3月呼倫貝爾市幾乎沒有雷暴天氣出現(xiàn)，4—7月雷暴出現(xiàn)頻率不斷增加，從8月往后雷暴日數(shù)逐月減少，這種變化情況幾乎與西太平洋副熱帶高壓的南北進退保持一致。

（3）1981—2013年，呼倫貝爾市雷暴初日、終日整體呈現(xiàn)出推遲的趨勢，分別以0.238、0.266 4 d/年的趨勢推遲。

（4）為了將雷電災害造成的損失降到最低，應分別從雷電監(jiān)測預警和災害風險評估、建筑物的安全防護、易燃易爆場所安全防護、電子設備的安全防護、應急安全防護等方面出發(fā)做好雷電防御工作。

參考文獻

[1] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢疫總局.雷電防護第1部分：總則：GB/T21714.1—2015[S].北京：中國標準出版社，2016.

[2] 田德寶，牛萍.天然氣長輸管道工程站場雷擊風險評估[J].科學技術與工程，2014，14（8）：115-119.

[3] 許小峰.雷電災害與監(jiān)測預報[J].氣象，2004，30（12）：17-21.

[4] 劉雪濤，謝屹然.許迎杰.等.2001—2017年云南雷電災害中人員傷亡特征[J].災害學，2019，34（1）：128-134.

責任編輯：黃艷飛

Statistical Analysis of Thunderstorm Disaster in Hulunbeier City and Lightning Prevention Countermeasures

Sun Chang-peng （Hulunbeier Meteo-

rological Bureau， Hulunbeier， Inner Mongolia 021008）

Abstract According to the data of monthly thunderstorm days， the first day and the last day of each year in Hulunbuir city from 1981 to 2013， the characteristics of thunderstorm disaster in Hulunbuir City were analyzed statistically， and the relevant lightning prevention countermeasures were given.The results showed that the thunderstorm days in Hulunbeier City showed a decreasing trend in general， and the tendency rate of climate change was - 2.213 d/10 a， with a significant downward trend; There is almost no thunderstorm weather in Hulunbeier from November to March of the next year.The frequency of thunderstorms increases from April to July， and the number of thunderstorm days decreases month by month from August.This change is almost consistent with the north-south advance and retreat of the Western Pacific subtropical high; From 1981 to 2013， the beginning and end days of thunderstorms in Hulunbeier City showed a trend of postponement， with the trend of 0.238 and 0.266 4/a year respectively; In order to minimize the losses caused by lightning disasters， we should do a good job in lightning protection from the aspects of lightning monitoring and early warning， disaster risk assessment， safety protection of buildings， safety protection of flammable and explosive places， safety protection of electronic equipment， emergency safety protection， etc.

Key words Thunderstorm disaster; Statistical analysis; Lightning protection; Hulunbeier City

作者簡介 孫長鵬（1981—），男，遼寧沈陽人，工程師，本科，主要從事雷電防御工作。

收稿日期 2022-10-19