為滿足電子信息時代各類電氣設備對雷電預報的特殊需求,相關領域的科學研究人員相繼采用各類先進電子器材對雷暴的發生發展進行直接或者間接的觀測,并根據此類觀測數據以及不同地區的地形地貌特征、氣候狀況等相關參數完成閃電預警。從而在雷暴發生期間采取各種手段對雷電災害進行各類防護,避免過大損失。
自從美國科學家富蘭克林完成了著名的風箏實驗之后,很長一段時間以來,不論國內還是國外,雷暴研究人員一直在利用大氣電場儀、閃電定位儀,再配合衛星、雷達等探空觀測數據資料進行雷暴發生時大氣電場特征以及預警模型建立的深入研究。其中,閃電定位儀和大氣電場儀的觀測數據最具代表性與準確性,這兩組數據可以更加系統全面地反應雷電發生前、發生時、發生后的大氣電場特征,更加便于雷電預警工作的展開。
1、 資料說明
本文所用的閃電定位資料來源于寧波市氣象局的閃電定位系統。寧波市位于中國東部沿海,東經120°55'到122°16',北緯28°51'到30°33'之間,寧波陸地面積為9816平方公里,海域面積9758平方公里,總面積19574平方公里。市區海拔為4～5.8米,郊區海拔為3.6～4米。寧波地處亞熱帶季風氣候區,氣候溫和濕潤。由于倚山靠海,氣候多樣性較為明顯,災害性天氣相對頻繁。多年平均氣溫16.4 ℃,7月最熱,氣溫為28.0 ℃,l月最冷,氣溫為4.7 ℃。主要雨季為3至月的春雨和梅雨,8至9月的臺風雨和秋雨。正因為寧波地區上述地形地貌特征以及濕潤的氣候,充沛的年降水量,使得當地雷電活動比較頻繁,再加上寧波地區區域經濟的不斷發展,大量電子電氣設備的安裝,防雷工作刻不容緩。本文選取寧波地區2013年的閃電定位儀資料進行分析,統計得出寧波地區閃電發生的時間分布特征。
2、 閃電總體特征分析
由圖1可以分析得出:寧波地區閃電主要發生在午后時段,下午2點至6點該地區閃電最為高發,占全年閃電總頻次的65.09%。午后太陽高度角增大,輻射強度增加,寧波地區的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異,局地對流作用因此加強,垂直運動旺盛,海氣作用強烈,積雨云成熟,所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。
由圖2可以分析得出:雷電流波形陡度是指地閃發生時,雷電流波形單位時間內上升的數值,表示雷電流增長的速度,與雷擊時產生的過電壓相關,波形陡度可以分為正閃波形陡度和負閃波形陡度。
正閃波形陡度變化相對負閃更為復雜,13點以前,負閃平均陡度絕對值基本強于正閃平均陡度絕對值,說明單位時間內負閃的變化相對正閃更強烈,即在下午一點前負閃的影響更加強烈。正閃波形陡度出現兩個超強峰值,分別發生于16時和22時,說明在這兩個時次所發生的正閃可以產生最強的過電壓。負閃波形陡度也存在一個強峰值,即凌晨2點,其余時刻負閃波形陡度變化都相對平緩,沒有產生瞬間極強過電壓,故其破壞性相對正閃更弱。
3、 結論
\\(1\\)寧波地區2013年共發生閃電51850次,其中正閃2897次,負閃48953次,最大正閃出現在8月30日\\(183.5 kA\\);最大負閃出現在7月29日\\(280.2 kA\\)?？梢园l現負閃頻數明顯高于正閃頻數,負閃頻數占全年閃電總頻數的94.4%,這就關系到云的構造,我們熟悉的積雨云一般都是云層上部為正電荷,下部為負電荷,所以負電荷放電造成負閃更為頻繁。
\\(2\\)寧波市正閃波形陡度變化相對負閃波形陡度更為復雜,由統計結果可以看出寧波地區下午一點前負閃的影響更加強烈,而在下午一點以后,負閃的平均陡度明顯低于正閃平均陡度,此時正閃影響更強烈。
\\(3\\)寧波地區閃電主要發生在午后時段,下午2點至6點該地區閃電最為高發,占全年閃電總頻次的65.09%。這一切歸因于午后太陽高度角增大,輻射強度增加,寧波地區的海島地形造成了顯著的海陸溫度差異,局地對流作用因此加強,垂直運動旺盛,海氣作用強烈,積雨云成熟,所以午后的閃電頻次達到一天中的峰值。
\\(4\\)寧波地區閃電主要集中在短時間高強度類型,持續時間基本小于90分鐘,由計算數據表明閃電持續時間在90分鐘以下的占總閃電頻次的67.91%,達到了一半以上的高概率,所以可以據此推斷寧波地區閃電整體具有時長短,頻率高的特點。在極端情況下,閃電持續時間最高可達到五個小時,通過對對應天氣資料的查詢,可發現這種狀況往往配合有大型強對流天氣過程,比如特大降水,臺風,龍卷等。
參考文獻：
[1] 寧波地理.寧波市政府門戶網站[EB/OL].2009-02-26[2012-10-22].
[2] 寧波氣象專編纂委員會.寧波氣象志[M].氣象出版社，2001，6.
[3] 沙躍龍.雷電預警預報技術研究與實現[D].電子科技大學工程碩士學位論文，2009.
[4] 馮民學,焦雪,韋海容,等.江蘇省雷電特征分析[J].氣象科學,2009,29\\(2\\):246-251.
[5] 馬明,呂偉濤,張義軍,等.中國雷電活動特征分析[J].氣象科技,2007,35\\(增刊1\\):1-7.
[6] 田芳.江蘇省閃電定位儀觀測資料的修訂與分析[D].南京:南京信息工程大學大氣物理學院,2009.
[7] 李霞,汪慶森,鞏晴霞,等.蘇州地區雷電分布規律分析[J].氣象科學,2006\\(4\\):442-448.
[8] 王潤,美彤,等.20世紀重大自然災害評析[J].自然災害學報,2000\\(4\\):10-15.
[9] 王錫中,馮民學,鐘穎穎,等.2008-2009年江蘇省閃電特征分析及應用研究[J].南京信息工程大學學報:自然科學版,2010,2\\(5\\):445-450.
[10]葉忠正.象山縣地名志[M].卷五 島礁地名.浙江人民出版社,1995,6．
