冷水江市木杉坳村五组雷电活动特征研究

摘 要：针对冷水江市木杉坳村五组雷电灾害多发的特点，对地形地貌、土壤电阻率、地表特征进行了现场勘察和分析，调取湖南省ADTD型闪电监测定位系统数据，对比分析了居住区、局部最高点和距离较远的金竹山镇，找出各区域雷电流活动特征与下垫面因子的关联。

关键词：冷水江市；雷电活动特征；下垫面因子；地形地貌；农村防雷

中图分类号：P468 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）07–0-03

冷水江市位于湖南中部，资水中游，雪峰山东麓，市境地势南北高、中部低，呈不对称马鞍形，市内海拔400 m以上山峰有123座，其中800 m以上山峰20座。冷水江市局地性气候特征明显，从平均降水量看，全市呈现南多北少的特点，三尖镇为1 434 mm，矿山乡的马颈坳为1 109.3 mm，两地相差324.7 mm。木杉坳村五组位于冷水江中东部地区，该地具有较为典型的西北迎风坡地形特征，属于冷水江市局部气候的“过渡带”。该地雷电活动频繁、雷电灾害多发。据不完全统计，近年来，先后发生雷击事故50余次，造成人员伤亡5人，经济损失200余万元。研究木杉坳村五组雷电活动特征和雷电防护措施，对于掌握冷水江市雷电活动特征、做好雷电防护具有十分重要的作用和意义。

李岩松等[1]分析了西南地区不同下垫面雷电活动特征，0～1 000 m海拔地闪活跃度相对高于其他海拔段且0～500 m呈逐渐上升趋势，在农用地或自然植被拼接、稀树草原及城市和建筑区，不同时间尺度的云地闪均相对活跃。研究表明，地闪幅值和发生频次与土壤电阻率的分布高度相关[2]。冯鹤等[3]分析了太行山地形与雷电活动特征，闪电发生频率与高程、坡度、坡向存在一定的相关性。从地形地貌、土壤电阻率、地表特征3个下垫面因子，研究木杉坳村五组下垫面因子与雷电活动特征之间的关系，为该地雷电防护提供参考。

1 下垫面情况

1.1 地形地貌

木杉坳村五组所在主山体大体为东北—西南走向，该地局部最高点海拔493.42 m，居住区位于山体西北侧，平均海拔为400 m左右，居住区三面环山，除东南侧主山体外，2条西北走向的山脊延伸至南兴线，呈“八”字形（西北面南兴线视角）将居住区包围于西北向坡面上。以地势平坦的南兴线为基准（相对海拔0 m，余同），居住区距南兴线约700 m，局部最高点位于居住区东部，距南兴线约1 400 m，居住区相对海拔为120 m，平均坡度9.73°，局部最高点相对海拔为213 m，平均坡度8.65°。从地形地貌情况初步判断，该地西北迎风坡面特征较为明显，受三面环山的地形影响，来向为西北的天气系统易沿山谷的人员耕作、居住区抬升，系统得到一定的加强，同时因居住区地势较高，易发生雷电灾害（图1）。

1.2 土壤电阻率

选取木杉坳村五组周边9个点位土壤电阻率测量数据（表1）。从土壤电阻率测量数据可知，木杉坳村五组及周边土壤电阻率总体呈现南低北高、南部较为均匀、北部上层大于下层的特点；居住区南侧山脊较居住区北侧低，同时，近地表土壤分层特征明显，局部最高点、南侧山脊、南部居住区土壤较为均匀，中部居住区下层土壤电阻率大于上层土壤电阻率，北部居住区及居住区北侧、西北侧和南兴线上层土壤电阻率大于下层土壤电阻率。卢志红等[4]指出，地面电阻率较小的区域被感应而积累了大量与雷云相反的异性电荷，易于为雷电流提供低阻抗通路，土壤电阻率有突变的地点易遭受雷击。从土壤电阻率分布看，居住区和居住区南侧山脊附近存在较大的雷击风险。

1.3 地表特征

农田、菜地主要集中在居住区南侧和西北侧，居住区北侧有一条西北走向延伸至南兴线附近的沟壑，其余区域基本为较高树木覆盖。区域地形突变处（有陡坡）主要有2处：一处是距离居住区北侧约280 m的沙发厂（111.534225°E，27.619172°N），该地相对海拔82 m，陡坡高差约30 m；另一处是北部居住区（111.53578°E，27.617142°N），该地相对海拔110 m，陡坡高差约20 m。

2 雷电流活动特征

利用湖南省ADTD型闪电监测定位系统，选取北部居住区（111.53578°E，27.617142°N）、局部最高点（111.543508°E，27.61552°N）、金竹山镇（距居住区约4 km，111.490252°E，27.634692°N）3个地点2014—2023年周边1 km历史雷电数据进行分析，同时对居住区附近和冷水江市地面风向进行分析。

2.1 地闪次数

3个地点2014—2023年周边1 km地闪次数见图2。

通过3个地点的历史地闪数据比较分析可知：2014—2023年，居住区地闪累计发生次数最多，达85次，地闪密度为2.71次/km2·年；局部最高点地闪累计发生次数次之，为81次，地闪密度2.58次/km2·年；金竹山镇地闪累计发生次数最少，为59次，地闪密度1.89次/km2·年。

2.2 雷电流强度

3个地点2014—2023年周边1km雷电流强度见表2、表3、表4。从3个地点的历史雷电流强度数据比较分析可知，局部最高点雷电流强度最大值为393.4 kA，雷电流平均值为41.07 kA；金竹山镇雷电流强度最大值为99.7 kA，雷电流平均值为31.12 kA；居住区雷电流强度最大值为86.2 kA，雷电流平均值为37 kA，以上数据表明，雷活动频次与雷电流强度关联性不大。

2.3 地面风

从冷水江气象站地面风向情况看，偏北（含正北）风向为60%，西北（含正北、正西）风向占比为48%，客观上能够反映该地天气系统主要来向，与该地地形走向较为吻合（图3）。

2.4 雷灾分析

通过现场调查，在近年的主要雷灾事故中，北部居住区附近发生8起，局部最高点附近发生8起，居住区南侧山脊发生6起，居住区西侧（111.533878°E，27.6154°N）发生4起，东南居住区（111.537211°E，27.6156°N）发生4起。通过调查分析，发现该地雷电灾害致灾影响因子主要有以下3个：

（1）海拔。对比该地至南兴线区域，海拔越高地段雷电灾害发生频次越高，较为典型的是居住区北侧沙发厂与北部居住区，2个地区附近均有20～30 m高差的断坡、均靠近山体，同时，土壤电阻率差别不大，但由于后者海拔较前者高27 m左右，出现前者未发生雷电灾害事故而后者事故多发的现象，因此该因素是导致雷电灾害发生的主要原因。

（2）局部地形变化。雷电灾害发生最多的北部居住区（111.53578°E，27.617142°N）附近有一条较深的沟壑，延伸至居住区北侧后形成一处高差约20 m的断坡，东南居住区紧靠东侧山体，东南居住区与南侧存在5 m左右的高差，因此，在海拔较高的位置，局部地形变化较大的区域发生雷电灾害事故的可能性较大。

（3）土壤电阻率突变。居住区西北侧菜地土壤电阻率为442.38 Ω·m，而北部居住区为151.24 Ω·m，这说明北部居住区附近土壤电阻率有突变；而中部居住区与南部居住区也存在类似情况。因此，土壤电阻率突变也是造成雷电灾害事故发生的因素之一。

3 结论

通过分析，关于木杉坳村五组雷电活动特征可得出以下结论：

（1）地形特征是导致该地雷电活动频繁的主要原因。该地区独特的地形地貌将导致西北来向系统抬升加强，同时，其云底与地面高度不断缩短，导致雷电灾害多发，历史地闪数据也反映了这一现象。

（2）该地雷电灾害多发为多重因素叠加结果。通过雷电灾害现场勘察分析，该地雷电致灾影响因子主要为海拔、局部地形变化和土壤电阻率突变。

（3）居住区南北部、南侧山脊及局部最高点具有较高的雷击风险。从历史地闪次数看，以上地区频次较高；从地形地貌看，以上地区均处于地势较高位置；从土壤电阻率看，以上地区存在土壤电阻率突变问题；从局部地形变化看，受山体、沟壑的影响，以上区域具有局部地形变化。综合以上情况，由于地形地貌、土壤电阻率等因素叠加，该地具有较高的雷击风险。

结合木杉坳村五组雷电活动规律和下垫面情况，对该地雷电灾害风险进行了综合分析，找出雷电灾害致灾主要影响因子和雷击高风险区域，以便为该地雷电灾害防护提供参考依据。

参考文献

[1] 李岩松，杨艳蓉，张文艺，等.西南地区不同下垫面雷电活动特征与森林雷击火的关系[J].南京林业大学学报（自然科学版），2024，48（3）：219-228.

[2] 仇健，陈惜茂，黎红源，等.珠海市雷电活动的时空分布特征[J].广东气象，2016，38（1）：27-31.

[3] 冯鹤，臧舒，杨蕊.太行山地形因素对雷电分布的影响[J].科技与创新，2022（10）：106-109.

[4] 卢志红，张世谨，陈朝海.河源市雷电资料初步分析与应用[J].贵州气象，2010，34（S1）：76-78.