躲避雷电 确保安全

<正>雷电是发生于雷暴云(积雨云)云内,云与地、云与空气之间的击穿放电现象,常伴有强烈的闪光和隆隆的雷声。雷电因其强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场以及强烈的电磁辐射等物理效应使其在瞬时产生巨大的破坏作用。目前人类还无法控制和阻止雷电的产生。雷电会导致人员伤亡、中断供配电系统、通信设备和计算机信息系统,引起森林火灾,击毁     

雷电带来的灾害

雷电是自然界中一种异常激烈的声、光、电现象。它产生于雷雨云中荷电中心与大地之间的放电过程,也可产生于云中或云际正负荷电中心之间的放电过程。前者是地闪,后者是云闪。雷电放电过程形成强大的闪电电流,其峰值通常为上万安培,有时高达20万安培,同时辐射强烈的电磁波和强光,震荡冲击波发出雷声。雷击,每年导致世界上成千上万人丧命,电力、建筑、森林、航空航天、电信通讯遭受严重破坏,导致国家和人民生命财产遭受重大损失。     

西北地区雷暴气候特征分析

雷电产生于中尺度对流天气系统,具有明显的局地和时效特征,对西北地区气象站点历史雷暴资料的统计发现,夏季最强,春秋次之,冬季几乎无雷暴发生;地理分布呈三大中心区;与海拔高度、经度、纬度的相关分析及年际变化分析表明,地形地势是影响该地区雷暴的主要因子.高原上的雷暴云较其它地区容易产生冰雹,冰雹日数与雷暴日数比值最大为0.36.西北夏季大部分地方的闪电密度小于1个.km-2.a-1,夏季3个月的闪电密度有3个最强中心,新疆西部是最强的闪电密度中心,超过9个.km-2.a-1,7月中心最强,6月次之,8月较弱.     

三次不同类型强对流天气过程的闪电特征对比分析

本文利用VLF/LF三维闪电监测定位资料,结合雷达及加密地面自动站等资料,详细对比分析了北京地区三次不同类型强对流天气过程的闪电活动特征,结果表明:(1)冰雹过程中闪电活动与雷达回波的对应性最好,随强回波区的移动而移动;雷暴大风过程中闪电活动与雷达强回波的对应性较差,闪电频数少且比较分散;对流性暴雨过程中,当块状回波刚进入北京范围时,闪电活动与雷达回波基本对应并且闪电密度很大,之后闪电频数减少且分布分散,但在回波发展加强形成55dBZ的线状回波后,闪电活动又增强且分布在线状回波的前部。(2)在冰雹、雷暴大风、对流性暴雨发生期间,闪电活动强烈,闪电频数从大到小依次为对流性暴雨过程、冰雹过程、雷暴大风过程;在冰雹过程中,云闪所占比例不断增大,至降雹结束后云闪数超过地闪数;雷暴大风过程中始终都是云闪活动占主要地位;对流性暴雨过程中始终是地闪尤其是负地闪活动占主要地位,但随着回波强度的增强云闪比增大。(3)云闪发生的平均高度冰雹过程最大,其次为对流性暴雨和雷暴大风过程;云闪的平均雷电流强度也有同样的比较关系。     

海南文昌火箭发射场雷电环境分析

利用海南省18个气象台站的雷暴人工观测资料和海南闪电定位网的观测资料,分析了海南文昌火箭发射场的雷暴特征和雷电环境,结果表明:海南岛的中部和北部雷暴活动较强,西部、东部和南部近海地区的雷暴活动较弱,文昌发射场处在北部较强的雷暴区;采用Krigine(克里格)方法拟合的结果为文昌火箭发射场雷暴日数的年变化从1982年以后逐渐减少,发射场一年中各月都有雷暴发生,4-10月为雷暴高发期;发射场西部、西北部和北部区域雷暴活动较其它区域要强,79%的雷电流强度小于40 kA,而只有5.9%的雷电流强度大于60 kA,一天中闪电的发生有两个高峰时段,一个出现在凌晨5时到6时,另一个时段出现在14时到18时,午后15时左右是闪电活动最频繁的时段。     

什么是雷电灾害

雷电灾害是指因雷雨云中的电能释放、直接击中或间接影响到物体而造成损失的灾害现象。雷电具有很大的破坏性，它的发生是迄今为止人类还难以控制和阻止的。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。全世界平均每分钟发生雷暴2000次，每年因雷击造成的人员伤亡超过1万人，     

雷击参数在线监录与SPD动态预警管理——“黑匣子”研究与应用

人类赖以生存的地球表面每小时约连续发生2000个雷暴。随着科学技术发展到如今的信息时代,任何场所(特别是雷电多发地区)都有可能发生雷击灾害,许多雷击事故往往是由于低压供、配电线路与信息传输线路感应传导雷电高电压引起的。尽管闪电定位系统得到了广泛的应用,雷电防护有相应的国际、国家与行业技术规范,但发生雷击事故现场仍然不能获取实质性的雷击参数,某些雷灾鉴定缺乏科学的定量数据,人们希望能有像飞机黑匣子那样的智能设备。所研究的黑匣子是一种在线监测、记录、还原雷击参数的智能仪表,对特定环境设施(如:避雷针、低压供、配电线路与信息传输线路)入侵的雷击具备在线实时监测、记录并还原雷击参数雷电流幅值、持续时间、极性(雷击电流走向)与波形的功能;且具有对在线电涌保护器(surge protective device,SPD)的动态预警管理效能。     

基于inpolygon的区域外闪电剔除方法研究

闪电资料的完整性、准确性是雷电灾害风险评估的基础,将影响雷电灾害风险评估结果的准确性,并影响一系列依赖于闪电资料的科学研究。探究雷电地域分布时,区域外的数据不影响探究准确性,但探究雷电时间分布时,只有区域内的数据是有效的。针对用传统方法统计经纬度跨度形成的矩形区域内的闪电频次来代表某地区闪电频次出现的严重误差,首创以省市县地理底图为边界,应用inpolygon函数方法,简便快速地区分统计区域内外闪电数据,大幅提高闪电原始资料准确性。以江苏省为例,对比用传统疆界边缘经纬度所围矩形区域和用新方法统计江苏省边界所围区域的闪电频数,研究结果表明:用新方法统计的江苏省2012年的省内闪电数据占用传统矩形区域法统计的50.46%。也即,传统方法统计的2012年江苏省闪电频数误差高达98.18%。通过剔除省外闪电,得到省内真实有效的闪电频数数据,大大提高了雷电灾害风险评估和雷暴分布规律分析的准确性和可靠性。     

雷电与地貌

众所周知，雷电是积雨云强烈发展时所伴随的大气放电现象。作为一种恶劣天气，雷电在我国各地都较为普遍（以夏季最为常见），但发生的频率，各地却有所不同，其中一个主要原因就是地貌的差异。     

基于主成分分析和结构方程模型的青海高原雷电环境特征

利用青海省53个气象台站的最小相对湿度、最大日降水量、冰雹日数、霾日数、雾日数、蒸发量和最大风速等观测资料和闪电定位资料,通过主成分分析和结构方程模型分析,研究闪电日数与以上各气象因子的关系以及青海省雷电环境特征,以期为青海省雷电灾害的防御和评估提供科学依据。研究结果表明：青海省年闪电日数在2.1～119.0 d之间,两个高值中心在玉树州南部和海南州北部,雷电活动最为密集、闪电发生频率最高的地区主要分布在青海省东部、玉树州、果洛州等地区;主成分分析、逐步回归分析和结构方程模型计算结果表明,冰雹日数、最大日降水量、最小相对湿度与闪电日数关系最为密切,均对雷电日数具有正向影响。     

木里县森林火灾原因分析及闪电监测资料应用

2019年3月30日凉山州木里县雅砻江镇立尔村因雷击发生重大森林火灾的事件,致死30人,同时造成重大经济损失。根据现场目击者报告,通过对火场附近地理环境、气候特征和气象条件分析发现起火点附近承灾体极度脆弱。起火时段天气形势和卫星云图分析表明,起火时段火场附近有可能产生闪电的云系生成;应用全国三维闪电探测网、四川省雷电监测网、某基地雷电监测数据进一步分析了火灾事件发生时段闪电时空特征。结果表明本次森林火灾的直接致灾因子是云地闪电。起火原因是由于云地闪击中火场内高大树木,雷电流在通过树干泄放入地过程中闪电通道的高温热效应首先引起地表枯叶、腐质层开始的燃烧,进一步引起大面积森林火灾。在缺乏地面气象探测站网、气象雷达不能覆盖的森林地区,闪电探测是评估森林起火致灾因子、定位起火位置的一种有效技术方法。可以为政府判断森林火灾性质及火灾防范决策提供重要技术依据。     

积雨云孕育着风暴灾害

夏季的积雨云不仅仅是突发性的刮风下雨,造成风灾、水灾、雷击,有时还会发展成冰雹云,形成局地性的雹灾。而冬季的积雨云则往往会产生风雪交加的恶劣天气,致使人民的生命财产受到雪灾、风灾、冻害的威胁。特别是当积雨云强烈发展成中尺度乃至大尺度的产物风暴时(包括多单体、超级单体、龙卷、台风等),给人类带来的灾害则是极其严重的。多单体风暴,包括多个对流单体,这些单体迅速发生变化,且由于单体之间的相互作用,因此具有单体风暴本身无法具有的特征,是一种中小尺度的“强雷暴”系统。其过境时,出现大风暴、雨、冰雹、龙卷等强烈天气现象中的一种或几种。     

2008年广西雷电活动和雷电灾害分析

利用闪电定位资料,对广西地区闪电活动的时间、强度和空间分布特征进行了分析。结果表明:闪电主要集中在春末仲夏发生,4-9月是闪电高发期(约占全年总闪电活动的98.33%),闪电活动绝大多数发生在午后至傍晚时分;云地闪电中负闪占绝大多数,正闪的平均强度大于负闪;闪电密度高值区主要位于桂东南、北部湾沿海地区和十万大山迎风面,闪电的空间分布差异与地形和水汽条件有很大关系。同时,根据2008年广西雷电灾害事例,分析了雷电灾害的特点和原因。     

基于天气分型的北京地区雷电潜势预报预警系统

对1997-2006年457个雷暴过程的环流形势进行对比分析,将北京地区的雷暴天气分为东北低涡低槽、贝蒙低涡低槽、西来槽等11种雷暴天气型;利用南郊观象台(54511站)的探空资料计算对流有效位能、抬升指数和相对风暴螺旋度等33个对流参数,通过与北京地区SAFAIR3000获取的闪电定位资料进行统计分析,提取BCAPE、BLI、MDCI、BIC、KNEW和SWISS等6个对流参数作为北京地区潜势预报参数;采用事件概率回归(REEP)方法,利用获取的6个对流参数作为变量,形成了11种雷暴天气型下的潜势预报方法。利用WRF模式的预报场,建立适用于北京地区3～36 h雷电潜势预报系统。个例实验结果表明其具有较好准确性。由于该系统建立过程中使用了高分辨率探测资料和中尺度模式的输出结果,实现了雷电潜势预报由点到面,由粗到细的突破,对北京地区雷电预警预报具有一定的应用价值。     

云南致灾雷电过程的大气物理量结构特征

通过利用NCEP再分析气象资料和闪电定位系统监测资料对2007年云南主要致灾雷电过程进行对比诊断分析,结果表明:尽管雷电活动和导致的雷击灾害的地域差异较大,但频繁的雷电活动是导致雷击灾害的主要原因;云南雷电活动区域与高CAPE区域具有较好的对应关系,雷电一般发生在CAPE≥200J/kg的区域内,另外上升下沉气流之间形成的稳定垂直环流、倾斜深厚上升气流以及中低层上升气流、高层下沉气流的大气垂直结构非常利于云南雷电形成和雷击灾害事件发生,雷电易发区域从低层到高层垂直速度小于-1.0hPa/s,并且对流有效位能越大、上升运动越强烈,越有利于雷电产生和雷击灾害发生。     

东北冷涡下两次雷电过程特性对比分析

利用卫星、闪电和电场等资料对2009年6月江苏的两次受东北冷涡影响所致的雷电过程进行对比分析,探讨了发生雷电过程的天气形势和卫星产品等对强对流天气的指示作用,初步得出了同一环流背景下的两次雷电过程的特征:两次雷电过程都具备了较好的不稳定条件,但由于能量分布的差异,过程影响范围有所不同;5日雷电过程伴随冰雹,其正闪比明显高于只有闪电发生的21日;相当黑体亮度温度高低预示着对流活动活跃程度,大部分闪电分布在云顶温度低值区,或者温度梯度较大的对流旺盛区域;两次过程电场快变抖动都提前于地闪发生。     

宁夏雷暴灾害的气候特征

利用宁夏20个测站1961-2006年的雷暴观测资料,通过数理统计、滑动t检验和小波分析等方法,对宁夏近46 a来的雷暴灾害进行了分析.结果表明宁夏各地雷暴灾害差异较大,雷暴日数呈明显减少的趋势,每10 a减少23 d;雷暴灾害集中出现在5-9月,而12-20时是雷暴灾害发生的主要时段;雷暴灾害在1983年前后发生了突变现象,年际变化存在着2～4 a的震荡周期,1984年以后又存在着15 a左右的震荡周期,1984年前后宁夏雷暴灾害由偏多期转为偏少期.     

一次飑线过程的全闪活动特征分析

结合VLF/LF全闪定位系统、多普勒天气雷达、探空资料,对2013年7月5日江苏地区一次典型飑线过程的全闪活动特征进行了详细分析。结果表明:云地闪比的下降、上升预示着飑线过程中雷暴的加强、减弱;云闪主要分布在4~8 km高度,云闪频数最大值出现在5 km处;结合云闪变化情况和探空资料推测雷暴云内电荷为三极性电荷结构;对流区的闪电密度远大于层状云区。相比于正地闪,负地闪集中在雷达回波的强对流区。云闪发生位置更具随机性,易发生在弱回波区和层状云区;闪电的发生与云顶高度有很高的相关性,云闪发生位置与剖面反射率因子中强回波区的发展有很好的一致性。     

江西灾害性强雷电天气的雷达回波特征

使用常规地面报表A0资料、多普勒天气雷达资料,以及雷电数据和卫星云图等资料,进行了雷电和雷暴日的分布特征统计分析,重点对灾害性强雷电天气的雷达回波特征进行个例分析,以了解雷电和雷暴天气的活动规律和强雷电的雷达回波特征,提高预警预报的能力.结果表明:(1)雷电和雷暴天气具有明显的季节变化与日变化特征,每年2-5月集中在8-20时,6-9月集中在11-20时;(2)强雷电天气在雷达回波上表现为南北走向的回波带结构,当回波强度≥50dBZ、回波出现不断合并现象、强回波水平尺度较大、具有"指状"或"弓状"回波结构,以及出现陡直"零值线"和VIL超过50 kg/m2时,最易发生强雷电天气;(3)有时局部强单体凭着自身的发展,当强度≥50dBZ和VIL超过50 kg/m2时,也有可能出现局地强雷电天气.     

多源精细化资料对皖北地区一次雷暴大风的成因分析

利用高空、地面、雷达、闪电和ECMWF精细化资料,对皖北地区2016年6月30日的雷暴大风天气进行成因分析。结果表明:(1)这次雷暴大风地点在东北冷涡背景下槽线和副高之间,处于西南气流水汽输送带中急流轴的前左侧。伴有气温陡降、气压涌升、湿度增加和降水的天气现象。(2)大风发生前有较强的不稳定性,中层有显著干层,大风发生后对流不稳定能量迅速减弱,干层也随之消失,大气层结趋向稳定。能量、稳定性都与大风有很好的对应关系。(3)大风发生前中层有深厚干层,当雷暴云外的干冷气流被卷入内部后,在云体前部逐渐下沉,伴随的降水物通过干冷气流的蒸发冷却以及经过融化层下的降水粒子的融化蒸发,气流得到继续冷却,有利于下沉气流的不断发展。(4)大风的发生与风暴移动密切相关,随着风暴的移动,雷暴高压也一同前行。伴随下沉运动而来的快速降温,形成了较强的负浮力效应,以及由于降水的重力拖曳,在雷暴高压的局地辐散和低层冷平流的作用下,促使下沉运动的下降速度加快,并且与大气次级环流圈的下沉支结合,低空风切变明显。这些因素共同导致了地面大风。