云南省雷電活動(dòng)分布特征及對農(nóng)村地區(qū)的影響分析

　　摘要［目的］：探討雷電致災(zāi)因子對農(nóng)村地區(qū)的影響，提出相應(yīng)的防御措施，以期為加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)雷電風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)急處置提供技術(shù)依據(jù)。［方法］結(jié)合2013—2017年云南省近5年ADTD閃電定位監(jiān)測數(shù)據(jù)和雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)資料，分析云南省地閃活動(dòng)時(shí)空分布特征，確定各地區(qū)雷電易發(fā)等級，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法研究農(nóng)村雷電致災(zāi)成因和災(zāi)害分布規(guī)律。［結(jié)果］地閃活動(dòng)是影響農(nóng)村雷電災(zāi)害發(fā)生的主要因素，近5年農(nóng)村雷電災(zāi)害占總雷災(zāi)起數(shù)的40.61%，損失類型表現(xiàn)為雷擊導(dǎo)致的人身傷亡損失，主要分布在農(nóng)田、樹下、山坡及水域附近等野外空曠區(qū)域。［結(jié)論］農(nóng)村雷電災(zāi)害與地閃活動(dòng)的時(shí)空分布存在較好的對應(yīng)關(guān)系，還與孕災(zāi)環(huán)境、承災(zāi)體易損性緊密相關(guān)，通過完善農(nóng)村地區(qū)防雷設(shè)施，加強(qiáng)防雷減災(zāi)科普宣傳教育，實(shí)施農(nóng)村防雷減災(zāi)示范工程等能夠有效防御和減少農(nóng)村雷災(zāi)損失。

　　關(guān)鍵詞：雷電活動(dòng)；雷電災(zāi)害；易發(fā)區(qū)劃；農(nóng)村；防御措施

　　0引言

　　云南省地處低緯高原地區(qū)，全省94%的面積為山區(qū)、半山區(qū)，廣大農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害頻發(fā)多發(fā)，因雷擊造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。分析農(nóng)村雷電災(zāi)害分布特征和致災(zāi)成因，能夠?yàn)榇_定雷擊防護(hù)重點(diǎn)提供參考依據(jù)。近年來，相關(guān)學(xué)者圍繞雷電活動(dòng)規(guī)律及農(nóng)村雷電防御工作進(jìn)行了深入研究，張騰飛等［1］分析雷電災(zāi)害與局地氣候、地形及地貌的相關(guān)性;錢慕暉等［2］統(tǒng)計(jì)多年雷電災(zāi)害損失資料，分析雷災(zāi)分布特點(diǎn);田艷婷、吳安坤等［3-4］從易損性分析角度出發(fā)，選取雷電災(zāi)害頻數(shù)、經(jīng)濟(jì)和生命易損模數(shù)等評估指標(biāo)對雷電災(zāi)害易損性進(jìn)行評估;扈海波等［5］研究雷電災(zāi)情綜合評估方法，分析雷電活動(dòng)規(guī)律與雷電災(zāi)害的相關(guān)性;朱涯［6］綜合分析高程數(shù)據(jù)、地形地貌、土地利用情況及人口密度等因子對雷電致災(zāi)的影響;張燁方、盛梅等［7-8］提出了基于地理信息處理技術(shù)的網(wǎng)格化雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了閃電數(shù)據(jù)與地理信息的疊加與實(shí)踐應(yīng)用;彭啟洋、李霞等［9-10］分析農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害現(xiàn)狀和特征，提出農(nóng)村雷災(zāi)防御措施及建議。文章基于以上研究成果，分析云南省雷電活動(dòng)時(shí)空分布特征，探討雷電活動(dòng)對農(nóng)村地區(qū)的影響，歸納農(nóng)村雷電災(zāi)害的損失類型和分布特點(diǎn)，確定雷電防護(hù)重點(diǎn)，提出防御措施及建議，以期為加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理提供參考依據(jù)。

　　1資料來源和分析方法

　　根據(jù)2013—2017年云南省閃電定位監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS空間分析功能和自然斷點(diǎn)法確定各地區(qū)雷電易發(fā)等級程度，掌握全省地閃活動(dòng)規(guī)律和演變特征。雷電災(zāi)害資料來源于近5年云南省各州(市)氣象部門上報(bào)的統(tǒng)計(jì)報(bào)告，通過分析農(nóng)村雷電災(zāi)害損失類型，比較不同孕災(zāi)環(huán)境下雷災(zāi)次數(shù)和人員傷亡的分布情況，確定各地區(qū)的雷電風(fēng)險(xiǎn)等級和災(zāi)害防御重點(diǎn)，研究農(nóng)村地區(qū)雷電致災(zāi)成因機(jī)制，提出相應(yīng)的防范措施及建議。

　　2雷電致災(zāi)因子的分布特點(diǎn)

　　2.1云南省雷電易發(fā)區(qū)域劃分

　　基于ArcGIS中的自然斷點(diǎn)法對閃電數(shù)據(jù)進(jìn)行分級，主要依據(jù)為各地年平均地閃密度，該參數(shù)反映了地閃活動(dòng)的頻繁程度，數(shù)值越高，說明區(qū)域遭受雷擊的可能性越大。自然斷點(diǎn)法原理是一個(gè)小聚類，聚類結(jié)束條件是組間方差最大、組內(nèi)方差最小，計(jì)算方式如式(1)所示，將雷電易發(fā)等級劃分為極高、高、較高、中、一般共5級，形成2013—2017年云南省雷電易發(fā)區(qū)域(圖1)。雷電極高易發(fā)區(qū)主要分布在滇中、滇西南等地區(qū)，涉及昆明、楚雄、玉溪、普洱、曲靖、紅河、麗江等地，該等級區(qū)域約占云南省總面積的3.53%，這些地區(qū)年平均地閃密度都在1.50次/(km2·年)以上，雷電活動(dòng)頻繁密集，雷擊風(fēng)險(xiǎn)隱患較大;雷電高易發(fā)區(qū)面積所占比例為12.22%，涉及昆明、楚雄、玉溪、曲靖、麗江、西雙版納、文山、紅河、普洱等州(市);較高易發(fā)區(qū)所占比例為21.81%，集中在滇中、滇東南及滇西南等地區(qū);中易發(fā)區(qū)所占比例為29.88%;一般易發(fā)區(qū)所占比例為32.56%，主要分布于滇東北及滇西北，涉及迪慶、怒江、昭通等州(市)，這些地區(qū)年平均地閃密度均在0.5次/(km2·年)以下，雷電活動(dòng)較弱，區(qū)域遭受雷擊的程度較其他地區(qū)更低。

　　2.2地閃強(qiáng)度的空間分布特征

　　近5年云南省地閃強(qiáng)度的空間分布(圖2)可看出，地閃強(qiáng)度的高值區(qū)主要分布在昭通市及迪慶州，在地閃活動(dòng)較為頻繁的滇中、滇西南等地區(qū)，地閃強(qiáng)度卻相對較小，地閃強(qiáng)度的空間分布呈現(xiàn)北高南低的特征，正地閃平均電流強(qiáng)度為52.43kA，負(fù)地閃平均電流強(qiáng)度為－36.29kA，正、負(fù)地閃電流強(qiáng)度的絕對值主要集中在15～45kA。

　　3農(nóng)村雷電災(zāi)害分布特征

　　3.1.1農(nóng)村雷電災(zāi)害占比情況

　　從表1中可看出，2013—2017年云南省共發(fā)生雷電災(zāi)害229起，其中農(nóng)村雷電災(zāi)害93起，占總雷災(zāi)起數(shù)的40.61%，損壞電氣系統(tǒng)及電子設(shè)備900余件，損壞農(nóng)村建筑物43間，雷擊共造成116名農(nóng)村人員傷亡，占雷擊傷亡總?cè)藬?shù)的78.38%。

　　3.1.2農(nóng)村雷電災(zāi)害的時(shí)空分布分析

　　將圖5與云南省雷電易發(fā)區(qū)域進(jìn)行對比可看出，在地閃活動(dòng)頻繁的昆明、曲靖、玉溪、普洱、西雙版納、麗江等雷電易發(fā)地區(qū)，雷電災(zāi)害發(fā)生密集，在怒江、迪慶等地閃活動(dòng)較弱地區(qū)，雷電災(zāi)害相對較少。在地閃活動(dòng)強(qiáng)度較大的昭通地區(qū)，農(nóng)村雷電災(zāi)害也頻發(fā)多發(fā)。如圖6所示，農(nóng)村雷電災(zāi)害集中發(fā)生在5—9月，8月份農(nóng)村雷電災(zāi)害最多，這主要是由于5月份以后，閃電活動(dòng)逐漸增強(qiáng)，農(nóng)民群眾處于農(nóng)田、山坡等戶外區(qū)域從事農(nóng)事勞作，遭受直擊雷的概率增大，雷擊人身傷亡事件增多。

　　4云南省農(nóng)村雷電致災(zāi)成因分析

　　4.1低緯高原地區(qū)雷電致災(zāi)因子的危險(xiǎn)性

　　云南省地處低緯高原地區(qū)，地形地貌和地理位置特殊，是全國雷暴高發(fā)區(qū)之一，全省地閃密度較高的地區(qū)主要分布在滇中、滇西南等地區(qū)，昆明、楚雄、玉溪、普洱、曲靖、紅河、西雙版納、麗江的大部分區(qū)域雷電易發(fā)程度都在高等級以上，這些地區(qū)農(nóng)村雷電災(zāi)害發(fā)生頻數(shù)也較高，雷電活動(dòng)發(fā)生頻繁的地區(qū)，農(nóng)村雷電災(zāi)害也頻發(fā)多發(fā)。此外，昭通市雖然地閃密度值較小，但其地閃強(qiáng)度較大，該地區(qū)山區(qū)面積占72.5%，居住在鄉(xiāng)村的人口數(shù)量所占比重較大，農(nóng)村雷電災(zāi)害也發(fā)生頻繁。怒江、迪慶所處緯度較高，地閃活動(dòng)較少，加上地廣人稀，其雷電災(zāi)害發(fā)生頻數(shù)較低，由此可見，農(nóng)村雷電災(zāi)害的時(shí)空分布與地閃活動(dòng)致災(zāi)因子存在較好的對應(yīng)關(guān)系。

　　4.2農(nóng)村地區(qū)雷電孕災(zāi)環(huán)境的敏感性

　　除地閃活動(dòng)外，云地閃分布還受下墊面地形地貌的影響［11-12］，云南地形地貌復(fù)雜，滇西北山巒起伏，地勢險(xiǎn)峻，不利于冷空氣侵入，滇中地形波狀起伏，滇南地區(qū)地勢較低。地形條件有利于南部來的暖濕氣流和北部來的冷空氣在滇中、滇東及以南區(qū)域交匯，暖濕空氣自南向北隨著地形升高，逐漸抬升，形成對流不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生雷暴天氣。云南省94%的面積為山區(qū)、半山區(qū)，廣大山區(qū)農(nóng)村是雷電災(zāi)害防御的薄弱區(qū)。山區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施的防雷裝置不完善，田間地頭缺乏雷電防護(hù)應(yīng)急避險(xiǎn)場所，在雷電高發(fā)時(shí)段，處于農(nóng)田、山坡、樹下、水域等戶外區(qū)域的農(nóng)民群眾易遭受直擊雷侵襲，當(dāng)農(nóng)民群眾處于樹下避雨時(shí)，頭頂與等高度的樹干之間的電位差超過空氣的擊穿強(qiáng)度時(shí)，雷電流可通過空氣間隙向人體放電，當(dāng)人員處于山地時(shí)，由于山坡地形陡峭，因跨步電壓也可導(dǎo)致人員傷亡。水域附近的土壤電阻率較小，巖石和土壤交界處的土壤電阻率變化明顯，處于這些區(qū)域的人員也容易遭受雷擊。

　　5農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害防御措施研究

　　5.1組織開展農(nóng)村防雷減災(zāi)示范工程，強(qiáng)化雷電災(zāi)害防御能力

　　圖9云南省農(nóng)村防雷減災(zāi)示范工程實(shí)施點(diǎn)分布針對云南省農(nóng)村雷電災(zāi)害頻發(fā)多發(fā)實(shí)際，云南省氣象部門于2013年組織實(shí)施“農(nóng)村防雷減災(zāi)示范工程”，選取雷電災(zāi)害損失嚴(yán)重及防雷設(shè)施不完善的農(nóng)村地區(qū)作為防雷減災(zāi)工程建設(shè)示范點(diǎn)，開展農(nóng)村雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查、評估及選點(diǎn)，建設(shè)雷電災(zāi)害應(yīng)急避險(xiǎn)場所，完善農(nóng)村防雷裝置及防雷科普宣傳，截止2017年底，已完成全省48個(gè)農(nóng)村防雷減災(zāi)示范工程建設(shè)(圖9)，建成144座避雷塔，18座戶外防雷應(yīng)急避險(xiǎn)亭，及時(shí)發(fā)布雷電預(yù)警信息，開展農(nóng)村防雷科普宣傳講座，接受農(nóng)民防雷咨詢解答，有效防御和減少了農(nóng)村地區(qū)雷電災(zāi)害損失。

　　5.2加強(qiáng)農(nóng)村防雷科普宣傳和技術(shù)指導(dǎo)

　　開展農(nóng)村防雷安全技術(shù)指導(dǎo)，制作防雷避險(xiǎn)手冊，加強(qiáng)農(nóng)村雷電科普知識和防雷減災(zāi)法律法規(guī)宣傳，通過鄉(xiāng)村大喇叭、廣播、電視、報(bào)紙、網(wǎng)絡(luò)以及手機(jī)短信等方式，強(qiáng)化雷電災(zāi)害防御覆蓋面，實(shí)現(xiàn)雷電科普防護(hù)知識進(jìn)村入戶，切實(shí)提高農(nóng)民群眾自我防護(hù)和救助能力。

　　6結(jié)論

　　(1)雷電活動(dòng)是影響農(nóng)村雷電災(zāi)害發(fā)生的主要致災(zāi)因子，昆明、楚雄、玉溪、普洱、曲靖、紅河、西雙版納、麗江等州(市)的大部分區(qū)域的雷電易發(fā)程度都在高等級以上，這些地區(qū)雷電活動(dòng)頻繁密集，雷擊導(dǎo)致人身傷亡和經(jīng)濟(jì)損失的風(fēng)險(xiǎn)隱患較大。滇西北及滇東北地閃活動(dòng)較弱，怒江、迪慶和昭通的地閃活動(dòng)相對較弱，但地閃強(qiáng)度較大。全省地閃活動(dòng)主要發(fā)生在6—9月，該時(shí)段地閃次數(shù)占全年總地閃次數(shù)的78.8%，8月份地閃活動(dòng)最強(qiáng)，午后到傍晚是地閃活動(dòng)的高發(fā)時(shí)段。

　　(2)2013—2017年云南省共發(fā)生雷電災(zāi)害229起，農(nóng)村雷電災(zāi)害發(fā)生93起，占比達(dá)到40.61%，雷擊共造成116名農(nóng)村人員傷亡，占雷擊傷亡總?cè)藬?shù)的78.38%。農(nóng)村雷電災(zāi)害集中發(fā)生在5—9月，8月份農(nóng)村雷電災(zāi)害最多，與雷電活動(dòng)的時(shí)空分布存在較好的對應(yīng)關(guān)系。在地閃活動(dòng)頻繁、地閃強(qiáng)度較大的地區(qū)，雷電災(zāi)害也發(fā)生密集，雷擊對農(nóng)村造成的損失類型主要表現(xiàn)為人身傷亡，主要分布在農(nóng)田、樹下、山坡及水域等空曠野外區(qū)域。

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