曲靖市闪电的特征分析及应用

时间:2022-09-13 03:27:51

曲靖市闪电的特征分析及应用

[摘 要]利用2009-2013年间闪电定位仪器资料,结合近5年雷暴日观测记录,利用雷电参数统计技术及综合分析平台,研究地闪总数、地闪强度、雷电流幅值概率分布及雷暴日等雷电参数,分析曲靖地区不同时段和区域内的雷暴日、地闪次数、分析雷电活动在时间、空间上的分布情况[2]。分析结果表明2009年-2013年总计发生闪电335051次,其中负闪次数为322555次,占闪电总数的96.27%,平均负闪强度33.9318kA。正闪次数12498次,占闪电总数的3.37%,平均正闪强度47.1891kA。50%的负闪电雷电流强度在20-40kA。全市闪电主要发生在3-8月,15-23时为闪电的高发段。马龙、宣威、曲靖的中部是闪电的高发区。

[关键词]雷暴日;闪电强度;时空分布

中图分类号:TN363 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)37-0229-02

引言

曲靖是雷击灾害多发地域,每年都有雷击事故发生。随着闪电定位仪的逐步安装,全市范围已经能够精确探测闪电发生的时间,位置,强度。利用闪电定位仪资料进行科学的分析,得到曲靖地区闪电活动的分布特征和曲靖地区闪电活动分布规律和特征,能有效的指导雷电防护工作,为风险评估工作提供参考依据。

1 资料说明

本文所利用资料有两部分:一是云南省闪电观测系统积累的2009-2013年的地闪电资料,包含闪电发生的时间,经纬度,雷电强度,陡度,定位方式,闪电的极性。在处理闪电资料时候,统计分析正、负闪电次数、雷电流平均强度及所占百分比。按照0:00:00-1:00:00的规则,1h为间隔,统计一天之内各个时段发生雷电的次数。分析闪电频次分布时,选取曲靖行政区域内的数据,按照0.01°间隔将数据划分为网格[5],统计每个网格中的闪电次数。二是曲靖市地面气象观测台站10a(2004-2013年)雷暴观测数据,统计得到每月雷暴日数分布。

2 闪电总体特征

通过对2009-2013年曲靖市的闪电定位仪资料进行统计分析,统计得到各年正闪、负闪次数和正闪和负闪的平均强度。具体数据见见表1.

由表1中数据分析可知,曲靖市雷电活动极为频繁,平均每年发生67010.6次,闪电次数最少的为2011年,为41737次,最多的为2012年,100785次,两者相差2倍。正闪次数占3.614%,但正闪平均强度58.096kA高于负闪平均强度38.02kA。

由于闪电多发为负闪,利用2009-2013年闪电定位仪数据,以10kA为间隔,统计在不同电流区间内闪电次数,得到负闪的雷电流分布概率分布图。从图中可看出60%的负闪雷电流强度在20-40kA左右,有1%的雷电流强度大于100kA。

3 曲靖市闪电的空间分布

对全市年平均雷暴日数统计显示,年平均发生雷暴49.2d,依据GB50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》,曲靖市属于多雷区。表2中的统计数据显示年雷暴日的分布是曲靖市中部地区大于其他地区,麒麟区年平均雷暴日为54.9d,,马龙、麒麟区、富源县、陆良县和罗平县的年平均雷暴日均高于平均值49.2d,其中年雷暴日最大的是罗平县年平均雷暴日为60.1d,最小的是沾益县仅有37d。

4 曲靖市闪电的时间分布

4.1 闪电月分布

由表3可说明,全市闪电主要发生在3-8月,其雷暴日数占全年的76.69%,月雷暴最多出现在8月,其雷暴日占全年的16.33%,最少月份出现在12月,为1.5%。从四季来看,夏季出现雷暴数最多,占44%,其次是春季占全年的4.7%。(2012年2月由于闪电定位系统未监测到闪电发生,雷暴日用的是观测数据)

4.2 闪电日分布

对2009-2013年间曲靖地区的闪电定位仪资料按照1小时为间隔,统计每个时段闪电次数,分析的到逐年的闪电频次日分布图。从图2中分析出闪电日活动特征:2009年闪电主要活跃在15至24时,78.9%的闪电都发生在这个时段,24时闪电活动最为强烈。2010年闪电主要活跃在14至23时,15至18时为闪电高发时段,81.3%的闪电都发生在这个时段内,其中16时闪电活动最为强烈。2011年闪电主要活跃在14至24时,15至23时为闪电高发时段,83.3%的闪电都发生在这个时段, 16时闪电活动最为强烈。2012年闪电主要活跃在14至20时,15至19时为闪电高发时段,82.7%的闪电都发生在这个时段,其中17时段闪电活动最为强烈。2013年闪电主要活跃在14至23时,13-23时为闪电高发时段,89.9%的闪电都发生在这个时段,其中17时段闪电活动最为强烈。结合五年的总体数据分析,曲靖市4个时段的累计发生的闪电数大于平均水平,分别是16、17、18、19时。从15至次日1时的雷击发生的闪电数都大于3500次。曲靖市的闪电日分布特征呈现单峰型。从14时开始,闪电次数逐渐上升,在18时或19时附近如达到峰值,则闪电次数逐渐下降,于次日5至7时达到极小值,如2010,2012,2013年。如果18或19时过后闪电数目继续上升,则闪电活动会在持续至24时开始下降,如2009年。

5 闪电强度分析

曲靖市闪电强度月变化如图3所示。2009年总闪的月平均强度在12月出现峰值为159.85kA,1-11月的闪电平均强度维持在35-65kA之间,5月平均闪电强度小;1、11、12月没有发生正闪。2010年总闪和正闪的月平均强度峰值都出现在二月份,负闪强度的月变化小,全年比较均匀,主要分布区间为35-50kA。2011年总闪的月平均强度在12月份和1月份出现高值,约90kA,正闪月平均强度没超过80kA,负闪月平均强度峰值出现在1月份,为100.54KA。2012年总闪、正闪、负闪的月平均强度不考虑2月的话曲线波动不算明显(2012年2月闪电定位仪资料没有监测到闪电发生)。2013年总闪月平均强度最大值为83.75kA,发生在1月,1月没发生正闪,2-12月负闪平均强度维持在30-80kA。总体来看,2009至2013年间各月闪电平均强度均小于200kA,有正闪发生的月份,正闪平均强度均大于负闪强度。总闪的平均强度曲线与负闪平均强度基本持平。

6 闪电频数

图4是根据近五年的闪电数据335051条,把整个曲靖市按照0.01*0.009度(约为1.0055km2)的点格面积进行划分,统计落在每个格点里闪电频次数,经过的处理得到的闪电频次分布图。从图中可以看出,曲靖市大部分地区的闪电频次在4.5次左右,在会泽的东北、富源的北边、师宗的南部地区闪电频次在4.5-9次,闪电活动的高发区在宣威市、马龙和曲靖中部(含麒麟区和沾益县)。马龙县境内极大值出现在坐标为103.433°E,25.305°N,闪电频次达到21.01次,宣威境内的极大值出现在坐标104.1793°E,26.5045°N,闪电频次达到18.43次。曲靖境内的极大值出现在103.881°E,25.7381°N,闪电频次达16.29次。总体上,曲靖闪电发生情况是北部多于南部,西部多于东部。

从时间上来看,闪电频次发生最多的年份是2012年,总计发生了100785次闪电,最少的年份为2011年,仅发生41737次闪电,平均每年有67010.6次闪电发生。其中6月,8月,9月是闪电高发期,一年中有69.058%的闪电发生在这3个月中,平均发生闪电46276.4次。1月、2月、12月几乎没有闪电发生,一年中仅有0.07%发生在这3个月,平均发生闪电47.2次。

7 结论

1. 曲靖市雷电活动极为频繁,平均每年发生发生67010.6次,闪电次数最少的为2011年,为41737次,最多的为2012年,100785次。负闪占负闪中有50%的负闪雷电流强度在20-40kA左右,有1%的雷电流强度大于100kA。

2.3到8月是闪电的高发期,8月是年平均发生闪电次数最多的一月。在一天中13至23时内都有闪电发生,18时和19时时闪电活动的高发时段。

3曲靖市闪电活动曲靖市大部分地区的闪电频次在4.5次左右,在会泽的东北、富源的北边、师宗的南部地区闪电频次在4.5-9次,闪电活动的高发区在宣威市、马龙和曲靖中部(含麒麟区和沾益县)。

参考文献

[1] 张鸿发,程国栋,张彤等.中国区域闪电分布和闪电气候的特点,干旱气象,2004,22(4):17-25.

[2] 陈涛,彭刚.衡阳市雷电气候分布特征及雷电预警原理分析[J].中国雷电与防护,2006,(2):24-29.

[3] 钟万强,张赛忠,谢海华.2007年浙江省闪电特征分析与应用研究[C]//中国气象学会2008年年会大气

作者简介

陈思彤,女,防雷中心工作,助理工程师。

李瑞东,男,防雷中心工作,助理工程师。

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