1995—2020年青海省雷电灾害时空分布及其灾害特征分析*

蔡永祥，罗少辉，唐文婷，刘晓燕，王 军，王治邦

(青海省气象灾害防御技术中心，青海 西宁 810001)

雷电是自然界中破坏力很强瞬间的放电现象，可造成森林草场火灾等破坏，被联合国列为“最严重的十种自然灾害之一”[1]。雷电灾害也会造成供电和通讯系统损坏或故障，威胁计算机网络或重要且敏感的高科技装备，因此也被国际电工委员会称为“电子化时代的一大公害”[2]。作为十大自然灾害之一，雷电灾害的危险程度仅次于气象地质灾害和暴雨洪涝灾害，因此对雷电时空分布的研究尤为重要[3]。

近年来，针对雷电灾害的时空分布特征，国内学者开展了大量的研究。田德宝利用2012—2017年全国雷电灾害统计资料，分析表明，6—9月是全国雷电灾害事故的高发期，占全国雷电灾害总数的60%，且雷电灾害所造成的年平均经济损失超过9 600万元[4]。同时，国内不同区域也开展了相关研究，如在中国北方地区，刘晓东利用内蒙古2013—2014年的雷电灾害统计资料，分析了内蒙古境内，不同区域的雷电灾害发生强度，东部地区的地闪密度最大，同时指出雷电引起的火灾或爆炸事故占4%[5]。袁湘玲对黑龙江的雷电灾害潜在与现实易损性分析及区划研究进行了分析[6]。周筠珺对京、津、冀地区地闪特征的统计分析[7]。在中国南方地区，如王义耕分析了2006—2010年广西雷电灾害特征[8]，黎梓华进行了桂林市雷电灾害及风险区划研究[9]。杨鹏武利用云南省2008年雷电定位网监测的地闪数据和雷电资料，研究表明，2008年云南雷电活动频繁且持续时间较长，滇中和滇西南的雷电灾害事故和雷灾造成人员伤亡人数最多而滇西北最少[10]。目前，关于青藏高原的雷电灾害特征研究，主要集中西藏。如许永彬利用1955—2015年的地面观测数据，研究表明拉萨市的雷暴日主要在5—9月，呈现单峰分布，且具有发生频率高，范围广，雷暴活动时间长的特征[11]。多吉次仁通过分析1998—2018年的数据资料，分析表明，因雷击造成人员或牲畜伤亡、家用电器和房屋损毁等均集中发生在农牧区，城镇相对较少[3]。黄涛利用2006—2010年的闪电观测资料，研究表明，地处青藏高原边缘的临夏回族自治州的地闪密度高于全国的平均密度[12]。而赵阳的研究表明青藏高原的那曲地区的地闪发生频率显著偏少，低于全国平均水平[13]。这表明，青藏高原不同区域的地闪频率存在显著差异，可能是因为雷电灾害的频繁程度并不完全取决于雷电活动分布，同时，也可能受到人口密度和经济发展状况等更多的因素的影响[10]，这进一步体现了对雷电灾害进行区域研究的重要性。而目前关于青海省雷电灾害特征尚不清楚，因此有必要开展青海省雷电灾害时空分布及其灾害特征分析的研究。

在全球气候变暖的背景下，中国近百年来气温也上升了0.4～0.5℃，青藏高原的气候也在发生深刻的变化[14]。已有研究表明，青藏高原的年均温度以每年0.05℃的速率增加，年均降水量则以10.2 mm/10a的速度波动上升[15]。随着青藏高原“暖湿化”的气候变化，西藏自治州地区的极端气候事件频发，所导致的经济损失也愈发严重[11]。在此背景下，开展青海省雷电灾害时空分布格局及其特征研究，对该区域的气象灾害预警和区域防灾减灾等具有重要的意义。本文通过青海省雷电灾害发生的时间、落区和受灾程度，研究雷电灾害时空分布特征，详细估算了雷电灾害所造成的损失和特征，旨在对青海省的雷电防御工作提供数据支撑，为高海拔区域的防雷工作提供借鉴。

1 数据来源

1995—2020年青海省雷电灾害数据由中国气象局雷电灾害管理系统获取，资料包括雷电灾害时间、落区、受灾程度和受损情况。

2 雷电灾害时空分布特征

2.1 雷电灾害的年际动态

已有统计显示，1995—2020年，青海省份共发生雷电事故300次，平均12次/a(图1)。整体而言，1995—2020年期间，青海省雷电灾害次数呈现先增加的趋势，在2006年的时候达到最大值为42次，占灾害总数的14%。2003年次之，雷电灾害事故为37起，占灾害总数的12%。2007—2015年期间，雷电灾害的发生呈现降低趋势；2016—2020年雷电灾害的发生呈现平稳略有上升的趋势。

图1 青海省雷电灾害的年际变化

2.2 雷电灾害的月份分布

已有统计显示，青海省雷电灾害存在明显的季节性变化，呈现正态分布。图2表明,夏天是雷电灾害频发的季节，共发生211起，占整个雷电灾害事件的68%。7月份是雷电灾害发生频率最高，灾害共计88起，占夏季雷电灾害总数的42%，占整个雷电灾害事件的29%。春季发生的雷电灾害次数次之为52起，占整个雷电灾害事件的17%。秋季雷电灾害较少为34起，仅占雷电灾害事件的11%。在冬季，未监测到雷电灾害的发生。

图2 1995—2020年青海省雷电灾害月份分布

2.3 雷电灾害空间特征

以县为单位，分析青海省雷电灾害的空间分布。如表1显示,青海省东部地区大于西部地区的雷电灾害的发生频率，南方地区大于北方地区的雷电灾害发生频率。在1995—2020年期间，发生频率较高的地区有西宁市市辖区、大通县、河南县、湟中县等区域，分别为27次，22次，16次，15次。

表1 1995—2020年青海省雷电灾害发生频率较高的地区

以市或州单位，分析青海省雷电灾害的空间分布。如图3显示,在1995—2020年期间，青海省发生雷电灾害最多的区域为西宁市，合计76次；其次是玉树藏族自治州和海东市分别为48次和43次；再次为果洛藏族自治州、黄南藏族自治州和海北藏族自治州分别为32次、31次和27次；最少的区域为海南藏族自治州和海西蒙古族自治州分别为23次和20次。

3 青海省雷电灾害造成伤亡统计

3.1 雷电灾害造成的人员伤亡

1995—2020年间，雷电灾害造成青海省人员伤亡人数为282人，平均为10.85人/年。其中伤亡人数最多的年份为2016年，人数为33人，占总伤亡人数的11.70%。其次是2004年，2020年，2005年和2006年，分别为32人，31人，23人和23人，占伤亡人数的11.35%，10.99%，8.61%和8.61%(表2)。

表2 1995—2020年青海省雷电灾害造成伤亡人数统计表

3.2 雷电灾害的损失分析

1995—2020年间，青海省雷电灾害在办公设备，广电、电力系统、通讯系统和住宅等方面也造成了损失。如图4显示，办公设备是损失比重最大，占到30%，其次在电力系统、通讯系统、住宅和广电所造成的损失分别为15%，13%，12%和9%。此外，其他行业约占21%，主要包括交通、教育、林业、旅游、石化、卫生等行业。在众多的损失中，精密且敏感的仪器设备是雷电灾害造成损失的重要组成部分。

图4 1995—2020年青海省雷电灾害分布图

3.3 雷电灾害造成的经济损失

从1995—2020年，青海省雷电灾害造成的经济损失达1 247.12万元，平均为47.97万元/a。2004年的经济损失最严重，高达157.73万元，其次是2017年、2014年和2019年，分别为121.00万元、109.72万元和104.63万元(表3)。

表3 1995—2020年青海省雷电灾害造成的经济损失

4 讨论与结论

(1)1995—2020年，青海省累计发生了300起雷电灾害事故，平均为12次/a起。整体而言，1995—2006年期间，青海省雷电灾害的发生呈现增加趋势；2007—2015年期间，雷电灾害的发生呈现降低趋势；2016—2020年雷电灾害的发生呈现平稳且略有上升的趋势。2007—2015年，青海省雷电灾害呈现下降趋势的原因可能是，随着对雷电灾害的重视，逐渐安装防雷设备，进而降低了雷电灾害。而2016—2020年，青海省雷电灾害呈现平稳且略有上升的趋势，可能的原因是，随着青海省植物造林以及生态恢复工程的持续推进，青海省的降水量明显增加，促进了雷电灾害的发生。尽管相较于1995—2006，2007—2015的雷电灾害有所下降，但是2016—2020年，青海省雷电灾害又呈现上升的趋势，因此仍需加强青海省的防雷减灾工作。

(2)以县为单位分析，青海省雷电灾害的空间分布特征为东部的发生频率大于西部的发生频率，如东部西宁市的发生频率最高为76次；南部的发生频率大于北部的发生频率，如玉树藏族自治州的发生频率次之为48次，此外该区域容易亦容易受到地震等自然灾害的影响，因此该区域为雷电灾害防范的重点区域。相比较而言，青海省的东北部的雷电灾害发生最为频率的地区，可能是因为青藏高原的东北部同时受到东南季风，高原季风和西风的共同作用，使得降雨天气频发，促进了雷电灾害的发生[12]。青海省的南部区域主要为三江源自然保护区，北部为柴达木盆地。南部三江源地区降水量约为445 mm，平均海拔高于北方，地形复杂，对流旺盛，尤其在夏秋季节更易于形成区域性的小尺度强对流天气[16]，雷电灾害天气较多。而柴达木盆地多为荒漠地区，降水量小于蒸发量，降水量约为111.11 mm，气候以干旱为主，缺乏水汽的输送，不利于强对流天气的形成，雷电灾害天气较少[17]。

(3)青海省雷电灾害的发生存在明显的季节性变化。夏天是雷电灾害频发的季节，灾害占整个雷电灾害事件的68%；春季和秋季分别占整个雷电灾害事件的17%和11%，甚至未在冬季观测到雷电灾害的发生。青海省雷电灾害以7月份最为严重，雷电灾害发生的季节性规律可能是因为在夏季频繁发生的强对流天气，进而激发了雷电过程，使得青藏高原的雷电灾害在夏季频发[12]。不同于青海省，云南省则以8月份最为严重[18]，而南宁市雷电灾害以6月份最为严重[19]。这说明，雷电灾害的发生存在一定的地域性，针对青海省的雷电特征，应将防灾的重点时期放在夏季，尤其在7月份。

(4)青海省雷电灾害的发生存在明显的空间变化。在1995—2020年期间，青海省发生雷电灾害最多的区域为西宁市，合计76次；其次是玉树藏族自治州和海东市分别为48次和43次；再次为果洛藏族自治州、黄南藏族自治州和海北藏族自治州分别为32次、31次和27次；最少的区域为海南藏族自治州和海西蒙古族自治州分别为23次和20次。因此，在空间上，空间的重点防范区域为西宁市，海东，玉树等地区。

(5)最近26 a，青海省雷电灾害导致的经济损失达1 247.12万元，平均为47.97万元/a。同时，雷电灾害造成青海省人员伤亡人数为282人，平均为10.85人/a。在青海省办公设备，广电、电力系统、通讯系统和住宅等方面均造成了损失，其中，精密且敏感的仪器设备是雷电灾害造成损失的重要组成部分。该研究结果与内蒙古区域的雷电灾害不同，内蒙古的受损主要以家用电子电器设备受损为主[5]，这体现出雷电灾害特征的发生具有一定的区域性。因此，针对青海省的雷电特征，有必要积极开展对应的措施。在农村，防雷工作形势严峻，一方面可通过开展科普宣传工作，增加人民的防范意识，尽量规避雷电灾害，尤其青海省6月和7月是采挖虫草季节，本时段又是雷电灾害的高发时段且主要人员伤亡是户外。因此，该时段更要充分做好防雷工作，在雷电天气尽量避免采挖虫草等户外工作；另一方面可增加科技设备的投入，因地安装防雷设备，增加雷区天气的安全性，切实保护人民的生命和财产安全。青海有大量的牧区，而野外缺少防护雷电灾害的基础设施。因此有必要加强雷电设施的建设，尤其是在薄弱环节的牧区。在城镇，防雷工作亦不能忽视，首先需要定期检查已有的防雷设备，使其切实发挥作用，尤其是重点场所的防雷装置的检查；其次，增设新的防雷设备，避免对敏感仪器在雷电灾害中再受干扰，提高防雷装置的预警服务；再次，针对不同的部门或设备的线路进行合理改造，科学规划电路，使设备能够安全平稳地运行。此外，加大危险品的防雷预警，保障人居环境、社会稳定和国家安全。