哈尔滨市2005-2011年闪电活动特征分析

魏　帅，李春影（黑龙江省雷电灾害预警防护中心，黑龙江哈尔滨150030）

哈尔滨市2005-2011年闪电活动特征分析

魏帅，李春影（黑龙江省雷电灾害预警防护中心，黑龙江哈尔滨150030）

利用2005-2011年黑龙江省闪电定位网获取的哈尔滨市闪电监测资料，采用统计分析方法对哈尔滨市辖区内7 a内闪电的总体特征、雷电流强度、闪电的年变化趋势和密度分布特征进行了分析。结果表明：近年来哈尔滨市总闪呈增加趋势，负闪的平均强度明显大于正闪；低强度雷电流主要为负地闪，危害性高强度雷电活动正闪所占比例较大；哈尔滨市的雷电活动主要在夏秋两季，集中于6-9月；闪电密度的地区差异明显，主要集中于山地丘陵水网密布的地区。

闪电强度；年变化；空间分布；哈尔滨市

1　引言

哈尔滨位于黑龙江省中部，四季分明，冬季漫长寒冷，而夏季则显得短暂凉爽，属中温带大陆性季风气候，冬长夏短，夏季天气炎热多雨，冬季漫长，属北方雷暴较多地区，每年遭受雷暴损失惨重。在2009年夏季的一次雷雨天气中，哈尔滨市市区及周边地区有十余个居民小区居民楼被雷电击中，两百余户居民家电受损，多名市民受伤。方正县、延寿县有3人遭雷击死亡。因此，分析哈尔滨地区闪电活动特征，了解雷暴发生规律，对雷电灾害的监测预警和防灾减灾具有重要意义。

国内外有很多学者对黑龙江省的闪电活动特征进行了大量的分析，虽然总结了一些区域性的闪电活动特征，但多数是在省监测网完成的初期，所取资料较少，时间较短，多集中于2 a内，统计意义较小。杜波［1］等利用2006-2008年闪电定位资料，对黑龙江省闪电活动的时空分布特征和强度进行了分析，总结了一些规律，具有一定的实际意义，注重的是闪电活动与降水和气温的关系；钟幼军［2］等对2005年4月-2006年黑龙江省的闪电活动进行了分析，从闪电的月变化、年变化及其空间分布的气候特征等方面研究了黑龙江省的雷电分布特征；于震宇［3］等同样也是利用2005-2006年的闪电监测资料，从闪电的日变化、密度、分布、极性等方面对黑龙江省的雷电分布规律进行了研究，得出哈尔滨市市区为雷电高发区，应加强人工防雷工作的结论。

本文利用哈尔滨市闪电监测资料，选取了较长的时间段资料，采用统计分析方法探讨2005-2011年7 a内闪电的总体特征、雷电流强度、闪电的年变化趋势和密度分布特征，对了解哈尔滨市雷电活动规律和有效防治雷电灾害具有较高的实际指导意义。

2　资料与方法

本文所用资料为国家雷电监测网数据库中2005 -2011年哈尔滨闪电监测资料。探测仪器为ADTD闪电定位仪，探测资料有闪电的时间、位置、回击电流峰值强度、极性、陡度等，主要探测的是地闪。通过计算总闪中正负闪的强度变化和比例，分析闪电的基本概况。通过绘制雷电流平均强度分布图，找出雷电流的分布规律。通过绘制哈尔滨市闪电逐年平均分布图，来分析雷电活动的年变化。通过绘制哈尔滨市及其辖区闪电密度图，分析雷电的空间分布规律，进而确定雷电的高发区。

3　闪电活动规律

2005-2011年哈尔滨市及其辖区闪电活动总体呈增多趋势，雷灾事故造成的损失也逐年增大。总闪中正负闪电比例强度都存在一定规律。雷电流强度集中于40 KA以下的范围内。闪电活动存在明显的年变化。闪电密度分布存在明显的地区差异。

3.1哈尔滨地区强雷电正负闪击对比分析

2005-2011年负闪占总闪的比例明显高于正闪。随着强度的增加，负闪所占的比例降低，正闪所占的比例增加。在雷电流的低强度区负地闪所占比例大于80%，在雷电流强度大于100 kA时，正闪的比例为66.2%，大于负闪的33.8%。综上，高强度高危害性雷电流主要为正闪。造成这一结果的最主要原因可能是大部分的正地闪回击之后都跟随有连续电流过程。且正地闪产生大电流的几率较负地闪要大的多，正地闪转移的电荷量无论是脉冲变化部分还是整个放电过程都较负地闪大的多。

3.2雷电流强度分布

2005-2011年雷电流的总体分布存在明显差异。其中雷电流中低强度区所占比例最大，强度为0-10 KA、10-20 KA和20-40 KA的雷电流所占比例分别为15%、30%和36%，总比例为81%。大于80 KA的高强度雷电流为3%，这部分雷电流所占的比例最小。也就是说哈尔滨市大多数的雷电流强度在10-40 KA，这对电涌保护器的选择具有实际指导意义。

3.3闪电年变化

由图1可见，哈尔滨市地闪年变化呈单峰型，从5月开始，地闪逐渐增加，6-9月份为哈尔滨市闪电的高发时段，占全年闪电活动总数的70%，7月份为哈尔滨市全年闪电活动的顶峰。春季5月份也是闪电多发的时候，春季发生地闪的日数较多，地闪的分布时间范围广，但地闪频数不高，春雷较多，而雷暴产生的地闪频数较少。11月-次年4月只有零星闪电或几乎没有闪电发生。哈尔滨市闪电的活跃期为夏秋季，这与黑龙江省夏季进入主汛期的冷涡活动背景下，太阳辐射强，水汽条件充沛，导致强对流天气较易发生密切相关。盛夏时对流旺盛，云体发展较高，有利于云内正负电荷在不同部位的形成和积累，较易形成地闪。6-9月份空气中水汽含量最充足，而温暖潮湿的上升气流是产生雷暴的必要条件，所以闪电明显增多。每年的7、8、9月份也为强雷暴的多发期。

3.4空间分布特征

图1　2005-2011年闪电频次月分布

从大量国内外观测统计结果来看，雷云之间放电多于雷云对地放电。但对于建筑物防雷设计来说，更具有实际意义的是雷云对地放电的年平均次数，这一参数用地面落雷密度来表示，其意义是每年每平方公里上的平均落雷次数。

图2　2005-2011年闪电密度分布

图2为2005-2011年哈尔滨市闪电密度分布，图中显示哈尔滨市辖区范围内地闪的分布不均匀，总体看北部密度大，南部密度小。闪电密度最大的区域集中在巴彦、木兰、宾县等地区，达到1.8次/km2。在延寿和方正交界处有一相对周边高值中心，密度达1.2次/km2。而哈市城区的闪电密度值在0.4-0.8次/km2，相对于北部县市较低。哈市道外区与阿城区交界处及呼兰区中东部闪电密度值较高，是闪电的高发区。闪电密度值达到1.8次/km2以上。

通过以上分析可以发现，哈尔滨辖区范围内闪电高值区主要集中于山区丘陵和河流流经地区。这些地区河流密布，水汽充足，只要有适当的触发条件，就易产生雷暴；哈尔滨夏季盛行西南风，当气流或气团遇到哈尔滨辖区北部巴彦等地山地丘陵阻挡，地形的动力强迫抬升作用明显，热量积累后受地形阻挡散逸的能力也低于平原，较易产生对流性天气；由于山地两侧太阳辐射造成的热力差异，气流或气团受到强迫抬升作用过山后，又会在山脉附近形成较强的山谷风，而巴彦的地势由东北向西南逐渐降低，呈现东高、西低、北岗、南平、中部多丘陵的北宽南窄的楔形地形，同时巴彦等地的山地背阴面又有松花江流过，山谷风经过水面，又可以造成热力不稳定，进而形成对流性天气，这样大大加剧了雷暴天气的发生。

4　结论

本文通过对2005-2011年7 a闪电定位资料的分析，得出了以下结论：

（1）总闪中负闪的比例远大于正闪，但高强度具有危害性的雷电活动主要为正闪。

（2）雷电流强度分布在0-40 kA占81%，哈尔滨市大多数的雷电流强度在10-40 kA，这对电涌保护器的选择具有实际指导意义。

（3）哈尔滨雷电活动具有明显的季节变化，夏秋两季为雷电活动高发期，尤其7、8月份应加强防雷。

（4）哈市道外区与阿城区交界处及呼兰区中东部和巴彦、木兰、宾县等山地丘陵多河流经过地区闪电密度值较高，是闪电的高发区，应加强人工防雷工作。

［1］杜波，肖稳安，马启明.黑龙江闪电活动及与降水、气温相关特征分析［J］.2010，38（6）:798-803.

［2］钟幼军，曹铁英，龚延平，等.黑龙江雷电活动气候特征分析［J］.自然灾害学报，2007，16（5）:79-82.

［3］于震宇，黄英伟，兰朝生等.黑龙江闪电定位资料分析［J］.黑龙江气象，2008，25（增刊）:23-24.

1002-252X（2016）03-0013-03

2016-6-1

魏帅（1981-），女，山东省济南市人，成都信息工程大学，硕士生，工程师.