闪电定位系统在防灾减灾中的应用[]

李浩 边学文

【摘 要】雷暴天气是最严重的气象灾害之一， 浙江省每年由于雷电引起的人身伤亡、电力系统和通信设备的破坏等各种雷击事故频频发生， 因此加强闪电监测定位系统在雷电预警、防雷减灾中的运用， 是十分必要的。利用闪电监测定位系统能够实时快速地探测和记录数百公里以内的闪电活动， 并得到每一雷击的发生时间、地理位置、强度、极性等特点。本文介绍了监测定位系统的构成及作用； 初步分析了浙江省各市地闪分布及2007年-2011年全市地闪情况，通过具体的雷击灾害事故，探讨了闪电监测定位资料在雷击事故分析、灾害调查与鉴定中的应用情况，指出了建立雷电数据库的现实意义。

【关键词】 闪电定位系统； 防灾减灾； 雷灾调查

引言：雷电是自然界频繁发生的一种高强度的电磁脉冲现象，因其影响面大，受到了气象、航天、航空、电力、石油等诸多部门的广泛关注，其中电网因其具有广域分布特征、几何尺度达数千公里，更易受到雷电的冲击。据统计，我国高压输电线路由于雷击引起的跳闸次数占总跳闸次数的40%—70%，雷电已经成为严重影响电网安全运行的重要因素。据浙江省气象资料统计，2007年～2011年浙江省年平均地闪次数为42.91万次，出现天数以7月份、8月份最多，其中6～9月份地闪次数占全年地闪的90.28%。据浙江省气象局的灾情调查资料统计，2007—2011年浙江省共发生雷击事故4548宗，年平均为909.6宗[1-5]。因此，雷电引起的人身伤亡、电力系统和通信设备的破坏等各种雷击事故频频发生。

利用浙江省气象局雷电监测定位系统， 加强闪电监测定位仪在雷电预警、雷灾调查与鉴定中的运用，是十分必要的。目前，已有专家和学者对闪电监测定位仪在防灾减灾的应用进行过研究[6]。本文将对闪电监测定位仪的特点及在雷电预警、雷灾调查与鉴定中的应用情况作进一步的详细分析。

1闪电定位系统构成

闪电定位仪是探测闪电发生的强度、方向、频率及其变化的仪器[6-7]。它是一种监测雷电发生的气象探测仪器，是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥[]测闪电放电参数的一种自动化探测设备，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。主要由探测站、数据处理 及系统控制中心（简中心站）、用户工作站或雷电信息系统三部分构成[8]。此外，通信系统是组成闪电定位系统的重要支撑环节， 目前广泛采用光纤、微波、卫星、网络及电信ADSL和移动GPRS多种通信手段。

2闪电监测定位仪的作用

闪电监测定位仪能够实时快速地探测和记录数百公里以内的闪电活动， 并得到每一雷击的发生时间、地理位置、强度、极性等雷电参数，实时地向显示终端发送， 并将雷击符号及有关信息标记在显示终端的电子地图上[9]， 这些信息 对雷电防护以及灾害性天气的预报提供了科学依据，能有效的预防和降低雷电的危害。

3在防灾减灾领域的应用

在防灾减灾领域的应用中，主要是在雷击事故调查与分析、雷灾鉴定、探测雷暴日资料、森林防火、雷电灾害风险评估等，从而建立完善的雷电数据库[10-11]。目前， 杭州的闪电定位系统资料的应用主要是以雷击事故调查和闪电灾害鉴定这两方面为主。

3.1闪电定位系统资料分析

浙江省位于我国东部沿海，处于欧亚大陆与西北太平洋的过渡地带，属于典型的亚热带季风气候区，同时受西风带和东风带天气系统的双重影响。2007—2011年闪电监测定位仪的资料中显示， 浙江省的地闪分布很不均匀， 比较分析了这五年的监测数据， 可以发现浙江省整体雷电活动强度比较稳定， 落雷密度的大小分布比较相似。位于浙江省的东面的绍兴、宁波、台州、舟山一带是落雷密度密集区域，也是雷灾的多发地，主要是受来自西北太平洋的东风带天气系统影响；而浙江的西南部是丘陵山地， 暖湿的西风带气流自西向东移到山地时，受地形的阻障作用，引起气流的辐合抬升，极其容易发展、产生雷雨，因此雷击密度大。

图1 2007-2011年浙江省各市年平均地闪密度对比图

图2 2007-2011年浙江省地闪次数对比图

3.2雷灾事故的调查与鉴定

闪电监测定位系统能够监测到闪电发生的地点、时间等资料，这些资料可为雷灾调查与鉴定提供科学依据。就某一次雷击事故的鉴定而言，在一定时间内，发生的闪电次数可能是多次，雷电流大小（闪电强度）不同，与雷击点距离相差也较大。因此，在雷灾事故的调查中，应选取与事故地点距离最近的闪电。

实例：2008年6月23日淳安文昌镇丰茂村附近杨梅岛码头（东经119.135，北纬29.7325），一艘挂机船在靠近码头约5—6米处突然遭受雷击，造成驾驶舱内3人死亡，船舱内3人重伤，1人轻伤[12]。当天的地闪监测数据显示，6月23日全省共发生地闪16908次，18：30—19：00时共发生地闪160次，其中淳安16次，最大负地闪强度为48.9kA。由图3、4可见，事故发生时，淳安上空有一发展较强的对流云团，中心最大回波强度达55dBZ，杨梅岛码头处于强回波中心的边缘。出事船只为一木船，驾驶舱顶部包有铁皮，雷击在顶棚上产生高电位，对人体发生闪络导致人员伤亡。

图3 2008年6月23日19时雷达回波与地闪数据叠加图

图4 2008年6月23日19时卫星云图与地闪叠加图

由上述事例得出： 闪电定位监测资料不但为雷电灾害鉴定提供准确数据， 准确知道某个时间、某个位置是否发生雷击、发生地闪强度及极性，再结合卫星云图，分析出事故点处于对流云团强回波中心的相对位置，而且能通过积累的闪电定位监测资料，分析出容易发生地闪的区域，针对这些区域内的建筑物及构筑物，需要加強其雷电防护措施，对新建的项目建议避开雷电多发地区。

3.3雷电数据库的建立与完善

通过闪电定位监测资料可建立完善的雷电数据库[10]， 为重点建设项目提供科学的雷电参数， 具有实际的指导意义：应用闪电定位监测信息， 对雷击故障点进行定位， 实现对雷电活动情况的监视，为雷击事故分析提供地闪数据，探测并预测雷电活动轨迹， 能够提前作出预警， 启动应急方案；为易燃易爆项目和重点工程建设提供地理数据参考， 避开雷击密度高的区域， 對雷击密度高的建筑应进行严格的定期检测。

4结论

从应用实例来看， 闪电监测定位系统能够监测到闪电发生的地点、时间、强度和极性等资料， 这些资料可为雷灾调查与鉴定提供科学依据，将雷灾调查与鉴定工作逐步实现从定性分析到定量分析的转变， 使雷灾鉴定结论更客观、更科学。应用闪电定位监测资料， 建立完善的雷电数据库和检测目标数据库， 从而开发雷击风险评估系统， 使防雷工程设计安全可靠、技术先进、经济合理， 最大限度减少雷击的可能性，提高项目建设的科学性和合理性。努力使现代建筑发挥最大的效用，为我国经济发展做出贡献。

通信作者：李浩，1984年生，男，汉，北京房山，工程师，大学本科，主要从事雷电防护研究.283495891@qq.com

参考文献：

[1] 中国气象局雷电防护管理办公室，中国气象学会雷电防护委员会.《2007年全国雷电灾害汇编》

[2]中国气象局雷电防护管理办公室，中国气象科学研究院，中国气象学会雷电防护委员会. 《2008年全国雷电灾害汇编》

[3]中国气象局雷电防护管理办公室，中国气象科学研究院，中国气象学会雷电防护委员会. 《2009年全国雷电灾害汇编》

[4]中国气象局雷电防护管理办公室，中国气象科学研究院，中国气象学会雷电防护委员会. 《2010年全国雷电灾害汇编》

[5]浙江省统计局，2010浙江省统计年鉴.北京.中国统计出版社，2011年.

[6]罗树如，段和平.雷电定位资料在雷电灾害鉴定中的应用[J].江西气象科技，2004（2）：23- 24.

[7] 许洪泽，王振会，冯民学.闪电定位资料分析[J].气象与环境科学，2007，30（1）：93- 95. [8] 冯民学， 韦海容， 焦圣明， 等. 南京市闪电定位资料的对比分析[ J] .

南京气象学院学报， 2008， 31（ 2） ： 151-157.

[9] 林逸，陈丹青.雷电监测定位系统在深圳的应用[J].广东气象，2002（增刊）：32- 33.

[10] 薛根元，冯国标，何风翩，等.闪电监测定位系统及其应用[J].气象科技，2004，（4）：274- 277.

[11] 高安生，杨荣建，李勇进.雷击灾害事故调查鉴定规范化方法探析[J].广西气象，2006，27（增刊Ⅱ）：10-11，19.

[12] 浙江省气象局，浙江省防雷中心.2008年浙江省雷电监测公报.中国天气网.