陕西省榆林市雷电灾害风险评估与区划

陕西省榆林市雷电灾害风险评估与区划

高平安

（榆林市气象局  719000）

摘要：本文选用1978~2013年榆林市辖区内12个国家气象观测站雷暴日数，榆林市气象局2010~2020年地闪监测数据，对榆林市雷暴特征进行了分析，并根据危险性评估方法和风险评估方法，探讨了雷电灾害风险评估与区划，以期为当地防雷减灾提供科学参考。

关键词：榆林市   雷电灾害   风险评估 区划

引言

雷电灾害是带电雷云对地面目标物进行的冲击放电，对建（构）筑物、电力、电信、电子等设备将会造成不同程度的损坏，甚至是造成人员伤亡。雷电灾害是“联合国国际减灾十年”中公布的危害最为严重的十种自然灾害之一，被称之为“电子时代的一大公害”。雷电主要包括直击雷、雷电波入侵、雷电反击、雷击电磁感应等，其主要特点是电流、电压和电磁辐射强度巨大，对人类社会威胁较大。全球每年因雷击造成的人员伤亡和财产损失巨大。根据相关部门的统计结果表明，我国每年因雷电造成的直接经济损失高达数亿元，由此引发的间接经济损失难以估量，对社会产生了负面影响。榆林市位于陕西最北部，地质结构复杂，属于暖温带和温带半干旱大陆性季风气候。特殊的地理位置、复杂的气候和地形特点，使得境内雷电灾害频繁出现，严重影响着人们生命财产安全。为了有效规避风险，为防雷减灾工作提供有效的理论支撑，开展雷电灾害风险评估和区划研究非常有必要。

1、研究资料和方法

本文所用雷暴日资料来源于1978~2013年榆林市辖区内12个国家气象观测站资料；闪电定位资料主要来源于榆林市气象局2010~2020年地闪监测数据。选择危险性评估方法和风险评估方法对榆林市雷电灾害风险开展评估和区划。

2、雷电特征

2.1雷暴日

榆林市区域内的国家气象站自1978年开始有雷暴日记录，至2013年雷暴日记录终止。为了数据的统一性和有效性，统计了1978-2013年榆林市区域内的国家气象站（包括榆阳站、神木站、横山站、定边站、靖边站、府谷站、米脂站、绥德站、清涧站、吴堡站、佳县站、子洲站）雷暴日数据，由各站年平均雷暴日数可看出（图1），榆林市年平均雷暴日数为28.5d，尤以府谷年雷暴日数最高，达到了37.2d，定边雷暴日数最低，只有19.8d。

图1 1978~2013年榆林市各国家气象站年平均雷暴日数

2.2地闪

2.2.1年际变化

统计2010-2020年榆林市ADTD闪电监测数据，分析地闪的年际变化、月际变化、日变化特征及雷电流幅值特征。2010-2020年榆林市共监测到地闪598883次，其中负地闪509847次，占地闪总数的85.13%，正地闪89036次，占地闪总数的14.87%。

另外，近11年榆林市地闪频次年际变化差异较为显著（图2），其中年地闪频次的高值出现在2018年，高达120487次，低值出现在2010年，只有25664次，最大值将近是最小值的5倍，说明地闪频次年际变化波动幅度较大。地闪强度年际变化具有多峰型变化特征，波动范围在28~59kA之间，其中地闪强度的大值为49.79kA，出现在2016年，小值为28.62kA，出现在2020年。年平均地闪强度同地闪频次年际变化没有明显的相关性特征。

图2 2010~2020年榆林市地闪频次及强度年际变化

2.2.2月变化

榆林市地闪活动月际差异显著，地闪频次的月际变化呈单峰型变化特征分布（图3），主要分布在6-8月，且该阶段的地闪频次占全年总数的87.45%，8月地闪频次最多，占全年总数的43.91%。月平均地闪强度的主要波动范围为33～69kA，其中2月最高（68.64kA），7月最低（33.69kA）。

图3 榆林市地闪频次及强度年内变化特征

2.2.3时变化

从地闪频次及强度的日变化来看（图4），地闪主要发生于午后及傍晚，其中14-22时地闪频次较高，该时段地闪频次占地闪总数的62.40%，16时地闪频次最多（56994次），10时地闪频次最少（4355次）。地闪强度的时变化主要波动范围为37～40kA，其中06时最高（37.02kA），10时最低（39.60kA）。

图4 榆林市地闪频次及强度日变化

3、雷电灾害危险性评估与区划

3.1雷电灾害危险性评估

雷电灾害危险性评估主要包括致灾因子指数和孕灾环境指数的分析计算，其中致灾因子指数的影响因子包括雷击点密度和地闪强度两个方面。

①雷击点密度栅格数据：按前文所述方法，得到雷击点密度栅格数据，2010-2020年地闪数据共计598883条，最终得出榆林市雷击点密度平均值为1.26fl·km-2·a-1。从雷击点密度的空间分布来看，榆林市雷击点密度较高的区域主要分布于榆阳区的西部、神木市的西部部分地区、佳县的南部、吴堡县的中部及北部、绥德县的东北部及中南部和清涧县的东北部等地。

②地闪强度：按前文所述方法，统计得到地闪强度栅格数据，同样利用2010-2020年榆林市地闪数据进行统计，得到平均雷电流强度为29.73KA，榆林市地闪强度普遍较高，只有清涧县的中西部、绥德县的中南部、定边县的西南部及东部地闪强度较低。

3.2孕灾环境指数分布

孕灾环境指数的影响因子包括海拔高度、地形起伏度和土壤电导率三个方面。

①海拔高度：榆林市西部地区海拔高度较高，其余地区海拔高度普遍较低。

②地形起伏度：定边县的中北部、靖边县的中北部、榆阳区的中西部及北部和神木市的西部地形起伏度较低，其余地区地形起伏度普遍较大。不同地区的地形起伏度差异较大，对于产生对流性天气条件的影响也不同。

③土壤电导率：榆林市北部地区的土壤电导率较高，中部和南部地区土壤电导率普遍较低。不同地区的土壤电导率差异较大，对孕灾环境指数的影响也不同。

3.2雷电灾害风险区划

根据致灾因子和孕灾环境指数，按照前文所述方法确定权重系数，根据雷电灾害致灾危险性RH模型进行计算，并绘制雷电灾害危险性分布图，完成危险性评估（图5）。榆林市雷电灾害危险性共分为4级，由高至低分别为高等级、较高等级和较低等级和低等级，高等级区域主要分布于榆阳区的东部、神木市的中南部、绥德县的西部、清涧县的东北部、吴堡县的中西部和府谷县的南部；低等级区域分布在定边县级靖边县以西。

图5 榆林市雷击致灾危险性区划图

结论：

（1）榆林市年雷暴日数在19.8~37.2d之间，地闪频次和地闪强度年际变化显著，且地闪频次与地闪强度没有显著的年际相关性特征；

（2）榆林市地闪活动月际差异显著，地闪频次的月际变化呈单峰型变化特征分布，主要分布在6-8月，且该阶段的地闪频次占全年总数的87.45%；

（3）榆林市地闪主要发生于午后及傍晚，其中14-22时地闪频次较高，该时段地闪频次占地闪总数的62.40%，以16时地闪频次最多，10时地闪频次最少；

（4）榆林市雷电灾害危险性共分为4级，由高至低分别为高等级、较高等级和较低等级和低等级，高等级区域主要分布于榆阳区的东部、神木市的中南部、绥德县的西部、清涧县的东北部、吴堡县的中西部和府谷县的南部；低等级分布在定边县级靖边县以西。

参考文献：

[1]陈可裕,刘刚,尹波.龙泉驿区雷电灾害风险调查评估与区划[J].中国科技纵横,2016(21):161-162.

[2]吴彬,徐祥峰.内江市雷电灾害风险评估与区划[J].高原山地气象研究,2021,41(3):115-120

[3]张艳华,焦雪,蒋海琴,等. 南京市雷电灾害风险评估与易损度区划研究[C]. //2011年第二十八届中国气象学会年会论文集. 2011:1-7.

作者简介：高平安（1984.12）男，汉，陕西省榆林市人，硕士研究生，工程师，从事雷电防御工作。