德清县雷电时空分布特征及雷击灾害风险区划

德清县雷电时空分布特征及雷击灾害风险区划顾丽华;蔡云泉;李嘉鹏;李利松;万奎【摘要】Based on the ground lightning data from 2007 to 2010,the density map of ground lightning was drawn by a grid method.The variation of thunderstorm days was analyzed based on the corresponding data in the recent 40 years and risk division of thunder stroke disaster was estimated.The results indicate that the thunderstorm days from 1970s to 1980s are more than those in 1990s and after 2000.The thunderstorm days are in a decreasing trend from 1971 to 2000,while it is in a increasing trend after 2000.There exists thunderstorm in each month except in December,especially in July and August.The thunderstorm occurs mostly in spring and summer,then in autumn,and it is seldom in winter.The thunder and lightning often happens from 12:00 to 13:00 and from 15:00 to16:00.By 2010,the density of ground lightning is more than 4 times per square kilometer in most areas of Deqing County.The falling areas of dense thunderstorm increases yearly,the high-density area has a diffusion trend to mountain area and the northeast towns.The falling area of thunderstorm has a close relation with topography,and the high-density area is located in the northwest mountain area with the high altitude and in the low slope foothill with the altitude of 50-200 m.The high risk areas of thunder stroke disaster are from Moganshan to Duihekou regions of Deqing County,in the junction of the north of Wukang,Luoshe and Zhongguan and in the southwest of Leidian of Deqing County.%利用近4 a德清县地闪数据,采用网格法绘制地闪密度图,并对近40 a德清雷县暴日数据进行分析,同时对雷击灾害风险进行区划研究。

结果表明：20世纪70—80年代德清县雷暴日较90年代和2000年以后偏多;1971—2000年雷暴日呈下降趋势,但2000年后雷暴日数呈上升趋势;除12月以外每月均有雷暴发生,7月和8月为雷暴日高发期;春夏季雷暴日较多,秋季次之,冬季较少发生雷暴。

雷电主要出现在12—13时和15—16时。

至2010年,德清县大部分乡镇地闪密度均大于4次/km2,落雷密集区面积逐年增加,高密集区有向山区和东北部乡镇扩散的趋势。

落雷的分布与地形有密切关系,西北部高海拔山区和海拔在50—200 m的低坡丘陵地带落雷密度较大。

德清县莫干山至对河口水库一带、县城武康北部、洛舍和钟管镇交界一带及雷甸镇西南部均为雷电灾害高风险区。

【期刊名称】《气象与环境学报》【年(卷),期】2012(028)004【总页数】6页(P73-78)【关键词】雷电;地闪密度;风险区划;德清县【作者】顾丽华;蔡云泉;李嘉鹏;李利松;万奎【作者单位】德清县气象局,浙江德清313200;德清县气象局,浙江德清313200;浙江省气象台,浙江杭州310017;德清县气象局,浙江德清313200;德清县气象局,浙江德清313200【正文语种】中文【中图分类】P427.321引言德清县位于浙江省北部，长江三角洲杭嘉湖平原西部，面积为938 km2。

西部为天目山余脉，山峦起伏，其中国家级风景区莫干山海拔为729 m;中部是山区向平原过渡的低丘地带;东部地势低洼，河网交织，是德清平原主体。

德清县位于北亚热带南缘，气候属亚热带湿润季风区，四季分明，温暖湿润。

全区近40 a来年平均降水量为1379mm，其中春夏季节降水较多。

由于德清县地形复杂，常年水汽充沛，对流不稳定活跃，有利雷暴天气形成与发展，属于雷电多发地区，每年5—9月雷暴活动频繁，常常引发人畜死伤、雷击火灾、企业居民电器设备受损等。

近年来随着经济社会的发展，德清县雷电灾害频现，损失程度也不断加大，仅2010年全县就发生重大雷电灾害5起，死亡3人，给广大群众的生命财产安全造成了威胁。

为了减轻雷电灾害造成的损失和影响，需要了解区域雷电活动规律以及雷电灾害风险分布。

目前雷电研究主要依靠气象部门的人工观测资料，通过对区域雷暴日的统计分析，研究当地雷电活动特征［1－4］。

国内一些专家学者也对雷灾易损性评估方面开展了许多研究，主要方法是通过分析当地自然环境、经济状况和雷灾损失情况，利用多年雷电灾害统计资料和雷暴日观测资料，归纳出雷击密度、雷电灾害频度、经济损失模数和生命易损模数等作为雷灾易损性评价指标，对雷灾易损性进行综合评估，制定区域雷灾易损性区划。

如殷娴等［5］开展了针对广东省区域雷灾分布特征及易损度区划;尹娜和肖稳安［6］研究了针对江苏省的区域雷灾易损性和评估及易损度区划;郭虎和熊亚军［7］开展了北京市雷电灾害易损性分析、评估及易损度区划;严春银等［8－9］研究了江西省雷电灾害易损性分析及其区划及区域雷灾易损性及其区划的实证;王清川等［10］研究了廊坊市雷电灾害易损性、评估及易损度区划。

但是当前开展对雷电灾害的评估，多是针对省市级的，且将县市级行政区域作为基本分析单元进行区划研究，细化到县一级的区划研究目前未见报道，为此，利用GIS技术将区划精度精细到网格单元，摸清雷电活动规律，为德清县防御雷电灾害、减低雷电灾害损失提供科学依据，并试图通过对县级雷电灾害风险区划的研究，将灾害管理提高到风险管理程度，为防雷工作提供参考。

1 资料来源利用1971—2010年德清县雷暴日资料、2007—2010年的地闪资料、近10 a来雷击灾情资料和精细化土地类型资料及社会经济等数据来对德清县雷电时空分布特征与雷击风险区划进行研究，所用资料来源于1971—2010年德清县气象站雷暴日资料。

2 德清县雷电活动时空分布特征近40 a德清县平均雷暴日数为41.2 d，属于雷电高发区。

从图1a可以看出，20世纪70—80年代雷暴日数较90年代和2000年以后偏多，1971—2000年雷暴日呈下降趋势，但2000年后雷暴日呈快速上升趋势，其中2008年雷暴日数达到50 d。

雷暴月(图1b)变化特征表明，除12月外每个月均有雷暴天气发生，7—8月为雷暴日高发期。

从季节上看(图1c)春夏季发生雷暴较多，秋季次之，冬季很少发生;近40 a来，历史上冬季出现雷暴日仅为28 d，且主要发生在2月。

一般在2—3月出现初雷，初雷年份占总年份比例分别为27%和57%。

4月出现初雷属初雷出现偏晚年份，仅占10%。

1月和5月出现初雷在历史上十分少见，属于初雷出现异常偏早和异常偏晚的年份。

1971年至今，仅2002年1月15日和2000年5月30日出现初雷。

图1 1971—2010年德清县雷暴日的年(a)、月(b)和季(c)平均变化Fig.1 The variations of the annual(a)，monthly(b)and seasonal(c)thunderstorm days in Deqing County雷暴日是气象站通过人耳监听到的有雷暴的日数，其能反映雷电在时间尺度上的活动特征，但是不能反映中小地域的雷电活动空间尺度，且德清县域内只有一个常规气象站雷暴日记录，仅从雷暴日不能反映雷电活动的空间分布。

相较于雷暴日，地闪密度则可以提供科学、合理的雷电统计参数，精确反映地闪发生的密集程度［11］。

近年来，随着闪电定位仪的密集安装，地闪数据齐整，为此，利用2007—2010年地闪数据来分析德清县雷电活动的时空分布规律。

2007—2010年德清县共出现地闪15 052次，负闪占地闪总频次的97.56%，且呈逐年上升趋势;2010年地闪次数是2007年的近2倍。

近4 a来地闪出现概率的日变化趋势，主要出现时段为12—18时，占总地闪次数的79.71%，其中地闪频次最多为12—13时和15—16时(图2)。

图2 德清县地闪数据日变化趋势Fig.2 The diurnal variation of ground lightning in Deqing County地闪密度(又称落雷密度)是统计一定区域内每平方公里地面(年平均)的雷击次数，是表述一个地区雷电活动频次的重要参数。

本文采用网格法［12］，计算德清县内不同年份和多年平均的地闪密度。

网格法是将目标对象划分成若干个连续的面积近似的虚拟网格，统计各个网格中的地闪次数，用每个网格中的年地闪次数除以相应的网格面积，即得到该网格的地闪密度。

德清县面积约为936 km2。

考虑到雷电定位系统定位误差和数据意义，将统计网格取为0.01°×0.01°，每个网格面积约为1 km2，并利用反距离权重法将计算结果插值到100 m×100 m的栅格上，以反映雷电活动的空间变化。

图3 2007年(a)、2008年(b)、2009年(c)、2010年(d)和年平均(e)德清县地闪密度分布Fig.3 The distributions of ground lightning density in 2007(a)，2008(b)，2009(c)，2010(d)and the annual average(e)in Deqing County从图3a—图3d可以看出，2007年全区地闪密度为4次/km2以下，仅出现个别4次/km2以上的地闪高密度区，2008年莫干山镇、武康镇的山区丘陵地带、三合乡东南部地闪密度较高，大部分乡镇均在4—7次/km2之间，东部大部分乡镇地闪密度则均在4次/km2以下。