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摘要 对1967—2014年山东省雷暴及地闪活动特征进行分析，结果表明：雷暴空间分布上，中部偏多，东西两侧偏少，时间分布上，20世纪60年代、70年代年雷暴日数较多，20世纪90年代及21世纪头10年年雷暴日数较少；地闪空间分布上，平均年地闪密度平均值为2.22次 / km2·年，时间分布上，以6—8月最多，主要时段集中在14：00—22：00。
关键词 雷暴；地闪；山东省；1967—2014年
中图分类号 P427.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）12-0264-02
雷电是影响社会经济与安全的主要自然灾害之一，电击不仅会对人畜造成生命威胁，还会破坏城市建筑、交通设施、电力通信系统，甚至引发森林火灾，危及社会安全稳定。同时，伴随社会经济的高速发展，雷电活动对其的影响也与日俱增，防护工作不到位就会引发巨大的社会灾害。为了应对雷电活动可能造成的危害并保护社会经济建设与人民生命财产安全，笔者以山东省雷电活动为研究对象，分析探索其活动特征，以期为雷电预警工作提供有益的数据参考。
1 资料与方法
该文所用的雷电活动信息资料来自中国气象局雷电监测网下辖山东省气象局布点网的相关雷电地闪的定位数据，此布点网于2006年建成并投入使用，在全省共有13个雷电地闪观测站点。其观测数据涵盖雷电地闪的各类发生时间、空间分布、正负极性、回击峰值电流强度、地闪电荷值等具体信息。而雷暴日数相关资料来自山东省气象局1967—2014年总计120个气象探测站所得的雷暴数据，对资料数据进行逐个分析与总结归纳，将雷电地闪的时空分布信息与各年月份的变化情况做详细的参数考量，在此基础上对全省整体的雷电活动特征做分析统计，并就具体地区如鲁北黄河三角洲平原，具体县市如济南、潍坊市的雷电活动信息做探究工作，以完成对山东省雷电活动特征整体与局部的全面性分析研究。
2 结果与分析
2.1 雷暴时空分布特征
2.1.1 山东省雷暴日的空间分布特征。某地区年雷暴日数即是指一年中人们在所处区域能听到清晰雷声的具体天数。以2014年山东全省各个气象探测站所得的年雷暴日数的资料为准，全省年雷暴日数的空间分布主要呈中部偏多、东西两侧偏少的特征，即山东省年雷暴日数的分布在经度方向上的改变不多、主要体现在纬度方向上的增减。其中中部地区的年雷暴日数的平均值在25 d以上，概念上属于中雷地区，而东西两侧地区的平均日则低于25 d的标准，为少雷地区。全省年雷暴日数的极端值分布上最大值由淄博的沂源气象探测站测出，天数为32 d；最小值产生于威海的石岛气象探测站，天数约为16 d[1]。
在年雷暴日的地貌地形分布上，山东省有2个雷暴高发地区，一是鲁中山区与鲁南沂蒙山区，二是鲁北黄河三角洲平原，二者均处于年雷暴日数偏多的中部地区。其中鲁中与鲁南山区年雷暴日数偏多的原因主要在于其地形与所处纬度的作用，由于山东省遭受夏季风的强度影响较大，两山区受夏季风与地形抬升效应影响，对流作用显著，因而诱发较多的雷暴活动与天数。而鲁北三角洲平原诸如潍坊的寿光市年雷暴日数高达26 d的原因在于其属于冲积平原，地面海拔普遍在9 m以下，加之当地地下水与河水分布广泛，其土地土壤又多为新生陆地，在总的土壤面积中潮土盐土所占比重超出了95%。并且因黄河三角洲地域的年降水量少、时间分布不均等因素影响，使该平原地区土地盐碱化程度较高，而电阻率较低，最终导致鲁北平原遭受雷击的概率普遍大于省内其他地区，雷暴日数偏多。
2.1.2 山东省雷暴日的时间分布特征。从时间分布上来看，山东省全年每个月份都有雷暴活动产生，目前最早的雷暴日于1966年1月10日由临沂的临沐气象探测站测得，最晚的雷暴日于1996年12月31日由烟台的海阳气象站与威海的石岛气象站观测得到。而对山东省1967—2014年的年雷暴日数平均值变化数据进行分析，可发现山东省年雷暴日数在总计48年中的平均值为25 d，其中最大值出现在1967年，约为40 d，最小值发生在2000年，只有16 d。在48年的变化中山东省年雷暴日数平均值总体上呈一个波动下滑的走势，以线性变化趋势函数式表达可描述为y=-0.222 5x 29.809，其变化系数是-0.55，式中山东省年雷暴日数平均值呈2.2 d/10年的线性变化趋势下降，以年代划分，山东省20年纪60年代中后期的年雷暴日数平均值为34 d；70年代年雷暴日数平均值为28 d；80年代平均值为23 d；90年代平均值为25 d；21世纪头10年为22 d；10年代前期为20 d[2]。
将山东省最近30年的平均年雷暴日数作为基准，再将天数高于年雷暴日数平均基准20%的年份化为多雷暴日年份，将年雷暴日数小于平均基准20%的年份视为少雷暴日年份，可发现多雷暴日年份有11年之多。这之中有6年的年雷暴日数超出平均基准30%以上，分别为1967年、1969年、1971年、1974年、1977年、1990年，多雷暴日年份普遍分布在年雷暴日数平均值较高的20世纪60年代、70年代；少雷暴日年份则只有4年，分别为1981年、1999年、2000年、2002年，大体上分布在年雷暴日数平均值较少的20世纪90年代与21世纪头10年里。
2.2 山东省地闪时空分布与变化特征
年雷暴日数仅能为研究雷电活动特征提供基本的气候条件信息，要了解雷电活动更为具体的特征规律，就要针对其在同一地区因下垫面不同而造成雷击活动特点各异进行分析。
2.2.1 山东省地闪密度的空间分布特征。闪电可分为云内闪电、云际闪电、云空闪电与云地闪电4种类别，其中云地闪电即地闪，由于其是云体与大地相接处产生的发电现象，对人类社会的影响最为直接与突出，同时造成的人身财产危害也最大。因此，对地闪活动的特征进行研究掌握，能为山东省预警雷电灾害、防范电击损失工作提供重要的数据信息。以山东省2006—2014年的地闪观测数据为基础，其年平均地闪活动次数约为348 688次，这其中正地闪次数约为5 156次，负地闪次数约为343 532次。 地闪密度能直观地体现出本地区的地闪活动空间分布特性，而山东省的年地闪密度平均值约为2.22次/km2·年。2006—2014年山东省年地闪密度平均值资料结果显示山东省地闪活动在全省空间上的分布特点大体上呈南部地区密度高于北部地区，山地地区密度高于平原地区，内陆地区密度高于沿海地区的趋势。其中山东省中南部山地地区属于地闪密度较高的地域，其地闪活动频繁的原因在于山东省地处季风区域，夏季季风北上受山地地形影响发生抬升效应，进而形成雷暴云使地闪活动概率大增；而山东省西部地区地闪密度偏高的成因主要与本地水文条件与城市热岛效应有关，山东西部地域下有黄河、海河、淮河三类水系，充足的河水资源为雷暴云带来了丰富的水汽条件，便于其形成闪击，并且充足的水体资源也因其导电性提升了本地受地闪雷击的概率。此外，本地区以省会济南为代表城市建设迅猛且经济条件较好，高层建筑林立、车流人流活动频繁，其下垫面条件带来的热岛效应也增加了地闪活动的可能性。总的来说，山东省地闪密度的空间部分与地区地形与下垫面条件联系紧密，山地地区与水体资源丰富的地域地闪活动更为频繁[3]。
2.2.2 山东省地闪活动的时间变化特征。具体分析如下：
（1）地闪活动的季节变化特征。以气象定点网的地闪定位资料为准，山东省地闪活动的时间变化在季节上的分布较为显著，春季地闪活动呈增长趋势，夏季地闪活动极为频繁且集中。6—8月的地闪次数占山东省全年次数的88%以上，而到秋季地闪活动急速消减，到了冬季地闪活动陷入沉寂则仅有微量的地闪发生，其次数在全年地闪次数占比不足0.5%。
而地闪活动正负地闪比值的季节变化则呈现双高峰双低谷的变化态势，春、秋季的正地闪比值较高。而夏、冬季负地闪所占比例较高，可发现正负地闪比值与地闪活动次数密切相关。11月地闪次数较少，而正地闪比例达到最大峰值，8月地闪次数极多，而正地闪所占比例降到最小低谷。
（2）地闪活动的日变化特征。山东省日地闪活动的平均高峰时段为14：00—22：00，其中最大峰值时段为16：00—17：00。次高峰时段为1：00—7：00，其中最大峰值时段出现在3：00—4：00之间。对应的地闪活动时段则为9：00—13：00，最小谷值产生于11：00—12：00。据此可总结出山东省日地闪活动变化特征总体上呈现下午频繁、晚间较少、上午最低的基本趋势。此变化趋势很明显是受日光辐射影响，由于午间太阳辐射度达到最高值，下垫面受热升温，进而引发局地热对流活动并产生频繁的地闪。而日落后与日出伊始太阳辐射不强，相对的局地热对流效应也不明显，从而使该时段的地闪活动次数锐减[4-5]。
2.2.3 山东省地闪电流强度的空间变化特征。山东省2006—2014年间的年地闪电流强度平均值为11.61 kA，其中正地闪强度平均值为25.10 kA，负地闪强度平均值为11.41 kA。目前山东省最大的地闪强度是于2008年8月11日于青岛的田横镇（36.49°N、120.90°E）测得，强度为 -157.44 kA。为对其地闪电流强度的变化有进一步的认识与分析，对其强度按5 kA为分隔一共划分为21个强度等级，可发现山东省地闪电流强度在5～10 kA的所占比值最大，为28%左右。同时0～20 kA是地闪强度的主要发生区间，其地闪比值占到总数的89%。山东省的地闪电流强度同样集中在0～20 kA区间。其中地闪电流强度较大的地区主要在鲁北冲积平原与东南的沿海地带，该分布特征成因在于海拔与纬度是决定地闪电流强度的主因。鲁北平面虽然山地地形少，地闪活动不频繁，但因其纬度较高，雷暴云离地面高度更高，使得云层积蓄电荷增多，也使电流强度增大。而沿海地区零度等温线高度较高，相对而言云层与地面的距离也比高纬度地区更多，因此使电荷积蓄临界值提升，地闪电流强度增强。
3 结论
对山东省雷电活动特征进行分析，结果表明：雷暴空间分布上，中部偏多，东西两侧偏少，时间分布上，20世纪60年代、70年代年雷暴日数较多，20世纪90年代及21世纪头10年年雷暴日数较少；地闪空间分布上，年地闪密度平均值为2.22次/km2·年，时间分布上，以6—8月最多，主要时段集中在14：00—22：00。
4 参考文献
[1] 邓德文，周筠珺，赵鹏国.中国典型区域雷电活动气候特征及其机制分析[J].气象科学，2013（1）：109-118.
[2] 唐巧玲，孙荆茶，孙迎春.山东省闪电分布及雷电灾害特征分析[J].现代电子技术，2012（2）：65-68.
[3] 周凤芸，陈星宇.闪电定位分析烟台地区雷电活动时空分布特征[J].安徽农业科学，2014（4）：1103-1104.
[4] 刘方兴，李学勇，曹志东，等.山东雷电监测定位系统数据分析与应用[J].山东电力技术，1997（4）：2-9.
[5] 姚金霞，程学启，朱振华.2008年山东电网雷电活动和雷击跳闸统计[J].山东电力高等专科学校学报，2008（4）：46-49.
关键词 雷暴；地闪；山东省；1967—2014年
中图分类号 P427.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）12-0264-02
雷电是影响社会经济与安全的主要自然灾害之一，电击不仅会对人畜造成生命威胁，还会破坏城市建筑、交通设施、电力通信系统，甚至引发森林火灾，危及社会安全稳定。同时，伴随社会经济的高速发展，雷电活动对其的影响也与日俱增，防护工作不到位就会引发巨大的社会灾害。为了应对雷电活动可能造成的危害并保护社会经济建设与人民生命财产安全，笔者以山东省雷电活动为研究对象，分析探索其活动特征，以期为雷电预警工作提供有益的数据参考。
1 资料与方法
该文所用的雷电活动信息资料来自中国气象局雷电监测网下辖山东省气象局布点网的相关雷电地闪的定位数据，此布点网于2006年建成并投入使用，在全省共有13个雷电地闪观测站点。其观测数据涵盖雷电地闪的各类发生时间、空间分布、正负极性、回击峰值电流强度、地闪电荷值等具体信息。而雷暴日数相关资料来自山东省气象局1967—2014年总计120个气象探测站所得的雷暴数据，对资料数据进行逐个分析与总结归纳，将雷电地闪的时空分布信息与各年月份的变化情况做详细的参数考量，在此基础上对全省整体的雷电活动特征做分析统计，并就具体地区如鲁北黄河三角洲平原，具体县市如济南、潍坊市的雷电活动信息做探究工作，以完成对山东省雷电活动特征整体与局部的全面性分析研究。
2 结果与分析
2.1 雷暴时空分布特征
2.1.1 山东省雷暴日的空间分布特征。某地区年雷暴日数即是指一年中人们在所处区域能听到清晰雷声的具体天数。以2014年山东全省各个气象探测站所得的年雷暴日数的资料为准，全省年雷暴日数的空间分布主要呈中部偏多、东西两侧偏少的特征，即山东省年雷暴日数的分布在经度方向上的改变不多、主要体现在纬度方向上的增减。其中中部地区的年雷暴日数的平均值在25 d以上，概念上属于中雷地区，而东西两侧地区的平均日则低于25 d的标准，为少雷地区。全省年雷暴日数的极端值分布上最大值由淄博的沂源气象探测站测出，天数为32 d；最小值产生于威海的石岛气象探测站，天数约为16 d[1]。
在年雷暴日的地貌地形分布上，山东省有2个雷暴高发地区，一是鲁中山区与鲁南沂蒙山区，二是鲁北黄河三角洲平原，二者均处于年雷暴日数偏多的中部地区。其中鲁中与鲁南山区年雷暴日数偏多的原因主要在于其地形与所处纬度的作用，由于山东省遭受夏季风的强度影响较大，两山区受夏季风与地形抬升效应影响，对流作用显著，因而诱发较多的雷暴活动与天数。而鲁北三角洲平原诸如潍坊的寿光市年雷暴日数高达26 d的原因在于其属于冲积平原，地面海拔普遍在9 m以下，加之当地地下水与河水分布广泛，其土地土壤又多为新生陆地，在总的土壤面积中潮土盐土所占比重超出了95%。并且因黄河三角洲地域的年降水量少、时间分布不均等因素影响，使该平原地区土地盐碱化程度较高，而电阻率较低，最终导致鲁北平原遭受雷击的概率普遍大于省内其他地区，雷暴日数偏多。
2.1.2 山东省雷暴日的时间分布特征。从时间分布上来看，山东省全年每个月份都有雷暴活动产生，目前最早的雷暴日于1966年1月10日由临沂的临沐气象探测站测得，最晚的雷暴日于1996年12月31日由烟台的海阳气象站与威海的石岛气象站观测得到。而对山东省1967—2014年的年雷暴日数平均值变化数据进行分析，可发现山东省年雷暴日数在总计48年中的平均值为25 d，其中最大值出现在1967年，约为40 d，最小值发生在2000年，只有16 d。在48年的变化中山东省年雷暴日数平均值总体上呈一个波动下滑的走势，以线性变化趋势函数式表达可描述为y=-0.222 5x 29.809，其变化系数是-0.55，式中山东省年雷暴日数平均值呈2.2 d/10年的线性变化趋势下降，以年代划分，山东省20年纪60年代中后期的年雷暴日数平均值为34 d；70年代年雷暴日数平均值为28 d；80年代平均值为23 d；90年代平均值为25 d；21世纪头10年为22 d；10年代前期为20 d[2]。
将山东省最近30年的平均年雷暴日数作为基准，再将天数高于年雷暴日数平均基准20%的年份化为多雷暴日年份，将年雷暴日数小于平均基准20%的年份视为少雷暴日年份，可发现多雷暴日年份有11年之多。这之中有6年的年雷暴日数超出平均基准30%以上，分别为1967年、1969年、1971年、1974年、1977年、1990年，多雷暴日年份普遍分布在年雷暴日数平均值较高的20世纪60年代、70年代；少雷暴日年份则只有4年，分别为1981年、1999年、2000年、2002年，大体上分布在年雷暴日数平均值较少的20世纪90年代与21世纪头10年里。
2.2 山东省地闪时空分布与变化特征
年雷暴日数仅能为研究雷电活动特征提供基本的气候条件信息，要了解雷电活动更为具体的特征规律，就要针对其在同一地区因下垫面不同而造成雷击活动特点各异进行分析。
2.2.1 山东省地闪密度的空间分布特征。闪电可分为云内闪电、云际闪电、云空闪电与云地闪电4种类别，其中云地闪电即地闪，由于其是云体与大地相接处产生的发电现象，对人类社会的影响最为直接与突出，同时造成的人身财产危害也最大。因此，对地闪活动的特征进行研究掌握，能为山东省预警雷电灾害、防范电击损失工作提供重要的数据信息。以山东省2006—2014年的地闪观测数据为基础，其年平均地闪活动次数约为348 688次，这其中正地闪次数约为5 156次，负地闪次数约为343 532次。 地闪密度能直观地体现出本地区的地闪活动空间分布特性，而山东省的年地闪密度平均值约为2.22次/km2·年。2006—2014年山东省年地闪密度平均值资料结果显示山东省地闪活动在全省空间上的分布特点大体上呈南部地区密度高于北部地区，山地地区密度高于平原地区，内陆地区密度高于沿海地区的趋势。其中山东省中南部山地地区属于地闪密度较高的地域，其地闪活动频繁的原因在于山东省地处季风区域，夏季季风北上受山地地形影响发生抬升效应，进而形成雷暴云使地闪活动概率大增；而山东省西部地区地闪密度偏高的成因主要与本地水文条件与城市热岛效应有关，山东西部地域下有黄河、海河、淮河三类水系，充足的河水资源为雷暴云带来了丰富的水汽条件，便于其形成闪击，并且充足的水体资源也因其导电性提升了本地受地闪雷击的概率。此外，本地区以省会济南为代表城市建设迅猛且经济条件较好，高层建筑林立、车流人流活动频繁，其下垫面条件带来的热岛效应也增加了地闪活动的可能性。总的来说，山东省地闪密度的空间部分与地区地形与下垫面条件联系紧密，山地地区与水体资源丰富的地域地闪活动更为频繁[3]。
2.2.2 山东省地闪活动的时间变化特征。具体分析如下：
（1）地闪活动的季节变化特征。以气象定点网的地闪定位资料为准，山东省地闪活动的时间变化在季节上的分布较为显著，春季地闪活动呈增长趋势，夏季地闪活动极为频繁且集中。6—8月的地闪次数占山东省全年次数的88%以上，而到秋季地闪活动急速消减，到了冬季地闪活动陷入沉寂则仅有微量的地闪发生，其次数在全年地闪次数占比不足0.5%。
而地闪活动正负地闪比值的季节变化则呈现双高峰双低谷的变化态势，春、秋季的正地闪比值较高。而夏、冬季负地闪所占比例较高，可发现正负地闪比值与地闪活动次数密切相关。11月地闪次数较少，而正地闪比例达到最大峰值，8月地闪次数极多，而正地闪所占比例降到最小低谷。
（2）地闪活动的日变化特征。山东省日地闪活动的平均高峰时段为14：00—22：00，其中最大峰值时段为16：00—17：00。次高峰时段为1：00—7：00，其中最大峰值时段出现在3：00—4：00之间。对应的地闪活动时段则为9：00—13：00，最小谷值产生于11：00—12：00。据此可总结出山东省日地闪活动变化特征总体上呈现下午频繁、晚间较少、上午最低的基本趋势。此变化趋势很明显是受日光辐射影响，由于午间太阳辐射度达到最高值，下垫面受热升温，进而引发局地热对流活动并产生频繁的地闪。而日落后与日出伊始太阳辐射不强，相对的局地热对流效应也不明显，从而使该时段的地闪活动次数锐减[4-5]。
2.2.3 山东省地闪电流强度的空间变化特征。山东省2006—2014年间的年地闪电流强度平均值为11.61 kA，其中正地闪强度平均值为25.10 kA，负地闪强度平均值为11.41 kA。目前山东省最大的地闪强度是于2008年8月11日于青岛的田横镇（36.49°N、120.90°E）测得，强度为 -157.44 kA。为对其地闪电流强度的变化有进一步的认识与分析，对其强度按5 kA为分隔一共划分为21个强度等级，可发现山东省地闪电流强度在5～10 kA的所占比值最大，为28%左右。同时0～20 kA是地闪强度的主要发生区间，其地闪比值占到总数的89%。山东省的地闪电流强度同样集中在0～20 kA区间。其中地闪电流强度较大的地区主要在鲁北冲积平原与东南的沿海地带，该分布特征成因在于海拔与纬度是决定地闪电流强度的主因。鲁北平面虽然山地地形少，地闪活动不频繁，但因其纬度较高，雷暴云离地面高度更高，使得云层积蓄电荷增多，也使电流强度增大。而沿海地区零度等温线高度较高，相对而言云层与地面的距离也比高纬度地区更多，因此使电荷积蓄临界值提升，地闪电流强度增强。
3 结论
对山东省雷电活动特征进行分析，结果表明：雷暴空间分布上，中部偏多，东西两侧偏少，时间分布上，20世纪60年代、70年代年雷暴日数较多，20世纪90年代及21世纪头10年年雷暴日数较少；地闪空间分布上，年地闪密度平均值为2.22次/km2·年，时间分布上，以6—8月最多，主要时段集中在14：00—22：00。
4 参考文献
[1] 邓德文，周筠珺，赵鹏国.中国典型区域雷电活动气候特征及其机制分析[J].气象科学，2013（1）：109-118.
[2] 唐巧玲，孙荆茶，孙迎春.山东省闪电分布及雷电灾害特征分析[J].现代电子技术，2012（2）：65-68.
[3] 周凤芸，陈星宇.闪电定位分析烟台地区雷电活动时空分布特征[J].安徽农业科学，2014（4）：1103-1104.
[4] 刘方兴，李学勇，曹志东，等.山东雷电监测定位系统数据分析与应用[J].山东电力技术，1997（4）：2-9.
[5] 姚金霞，程学启，朱振华.2008年山东电网雷电活动和雷击跳闸统计[J].山东电力高等专科学校学报，2008（4）：46-49.