贵州省雷电易发性等级划分

吴安坤，周道刚，张淑霞，周文钰

(1.贵州省气象灾害防御技术中心，贵州 贵阳 550081；2.贵州省安顺市气象台，贵州 安顺 561000)

贵州省雷电易发性等级划分

吴安坤1，周道刚1，张淑霞1，周文钰2

(1.贵州省气象灾害防御技术中心，贵州 贵阳 550081；2.贵州省安顺市气象台，贵州 安顺 561000)

传统以县级行政区域统计的雷电人工观测资料，不能准确反映雷电发生的实际情况。该文利用近10 a闪电监测资料生成贵州省地闪密度分布图，采用自然间断分类法进行雷电易发性等级划分，准确的标识出贵州省雷电发生实际情况，基本吻合相关国家标准技术指标，增加断点数、关注点位置，可进一步得到全省雷电易发等值线及关注点雷电易发区等级。

地闪密度；易发区；自然断点分级法

1 引言

根据气象观测资料统计，贵州省雷暴日在21～86 d之间，年平均雷暴日多达51 d，属多雷暴区[1]，也是雷电灾害的多发地区。因此，开展雷电易发性等级划分，有利于指导贵州省的防雷减灾工作，为建设项目防雷设计施工提供科学依据．然而，贵州高原山地、丘陵及喀斯特地貌特点，省内十里不同天，山前阳光明媚山后电闪雷鸣的山区气候特征，一定程度上制约了雷电易发区划工作。为了更科学的进行雷电监测、弥补雷电人工观测资料不足，2006年贵州省气象局建立了贵州省雷电监测网，达到对全省区域内雷电活动的全天候监测目标，也为进行全省雷电易发区划提供了关键基础资料[2]。

为落实《国务院关于优化建设工程防雷许可的决定》国发〔2016〕39号、《省人民政府办公厅关于贯彻落实国务院优化建设工程防雷行政许可决定的通知》黔府办函[2016]245号文件精神，本文选取贵州省近10 a雷电监测资料，采用自然间断法完成等级划分，开展贵州省雷电易发性区划的初步研究，同时供各级气象部门在进行本地雷电易发区划时参考借鉴。

2 雷电易发区划等级

2.1 雷电易发区划指标选择

通常表征区域雷电活动频繁程度的数据指标是年平均雷暴日和雷电地闪密度。年平均雷暴日来源于气象台站人工雷电观测记录，由于雷电人工观测记录受限于观测人员视听能力，采用年平均雷暴日作为雷电易发区划基础数据不能获得较为科学的区划结果。因此，采用2006—2015年贵州省闪电定位网监测数据作为雷电易发区划基础数据，通过数据质量控制检验、结合500 m闪电定位距离精度，生成贵州省分辨率为0.005°×0.005°(约500 m×500 m)网格的年平均地闪密度图(见图1)。

由图1可见：贵州省年平均地闪密度介于0.16～7.15次/km2之间，受地形地貌的影响，地域性差异明显，整体西部高于东部，呈现由西向东递减。其中织金南部、靠普定北部边缘地带以及水城、六枝、普定、纳雍交界附近为全省闪电密度极高值区，年均闪电密度高于7.00次/km2。

2.2 雷电易发区划等级

区划等级划分一般方法有等距分类、分位数分类、自然断点分类、几何间隔分类法[3-5]，4种方法各有特点和缺陷，为与国家标准一致，我们采用与规范[5]中一致的自然断点分类法进行区划等级划分。自然间断分类，亦称Jenks优化方法。属于数据聚类方法，旨在确定最佳的安排值成不同的类[6]。具体采取重复迭代过程，使得类内方差最小化、类间方差最大化。

根据贵州省各区县近50 a雷暴日资料显示，年平均雷暴日介于21～86 d之间，未出现大于90 d的情况，仅出现少、中、多雷暴区3种情况，因此将雷电易发区划分为高、中、低易发区3个等级。

图1 贵州省年均闪电密度分布(次/km2)Fig.1 Annual lightning density distribution in Guizhou Province (times/km2)

2.3 雷电易发区划

根据贵州省雷电监测资料及地闪密度分布图，应用自然断点分类法对进行栅格化处理后的地闪密度进行分类处理，得到自然分级采样断点分布，得到2.41、3.92的2个自然间断断点(图2)，并反演出贵州省雷电易发性等级分布图(图3)。

由图3可见，贵州省雷电高、中、低易发区整体呈现由西北向东南依次分布，高易发区主要集中在西北部的水城、钟山、盘州、六枝、晴隆、普定、织金、大方等地的大部分区域以及望谟、观山湖、白云、习水等地的少部分区域；中易发区主要分布在省中部、由西南向东北一线；低易发区则分布在省的东南部及南部部分区县。

图2 自然间断分级采样断点分布Fig.2 the distribution of the sampling natural breaks classification

图3 贵州省雷电易发性等级分布图Fig.3 the lightning prone level distribution map in Guizhou Province

3 区划验证

根据雷击大地密度Ng与雷暴日Td之间的关系Ng=0.1×Td[6]，两个断点值对应的年平均雷暴日数约为24 d、39 d，这与GB50343中对少、中、多雷暴区范围界定值25 d、40 d基本吻合(表1)，说明采用自然断点分级法得到的2个断点进行易发区等级划分合理，区划等级划分结果符合贵州雷电易发实际情况。

表1 易发区等级划分对应表Tab.1 the scope of the classification of prone areas

4 小结

雷电人工观测资料得到的年平均雷暴日，是以行政区划为基础的雷电易发县级分布，其不能准确的表征相应行政区域内雷电易发区的实际情况，采用自然断点分级法利用闪电定位资料获得的雷电易发等级区划，是雷电发生时实时监测结果的综合汇总研究成果，基本反映了贵州省雷电易发区的实际分布情况，进一步增加断点数，能得到全省雷电易发区等值线，与GIS矢量图配合录入关注点的地理位置，即可获得所在位置雷电易发等级情况，该成果对指导今后贵州省防雷减灾工作、建设项目的防雷设计具有重大的指导作用。

[1]吴安坤,张淑霞,刘波,等. 近50年贵州省雷暴气候特征分析[J]. 防灾科技学院学报, 2013, 15(4):87-91.

[2] 吴安坤,刘波,张淑霞,等. 贵广高铁沿线雷电活动特征分析[J]. 贵州气象,2016(03):70-74.

[3] 崔纪锋. 统计专题地图的设计与实现[D].中国人民解放军信息工程大学,2005.

[4] 韩嘉福,李洪省,张忠. 基于Lorenz曲线的人口密度地图分级方法[J]. 地球信息科学学报,2009,06:833-838.

[5] 孙娟娟. 专题地图数据分级模型的研究[D].解放军信息工程大学,2007.

[6] 吴安坤,张淑霞,刘波,等. 基于结构要素模型的乡镇级雷电灾害风险评价[J]. 贵州气象,2016(06):67-71.

[7] GB50343-2012.建筑物电子信息系统技术规范[S].北京:中国计划出版社, 2012.

[8] GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2011.

Classification of lightning prone grades in Guizhou Province

WU Ankun1, ZHOU Daogang1, ZHANG Shuxia1, ZHOU Wenyu2

(1. Guizhou Meteorological Disaster Prevention Technology Center, Guiyang 550081, Guizhou;2. Anshun Meteorological Bureau of Guizhou Province, Anshun 561000, Guizhou)

The traditional manual lightning observation data can not accurately reflect the actual situation of lightning. The data of lightning monitoring for nearly 10 years was used to generate Guizhou lightning density distribution map. The adoption of natural breaks classification of lightning prone classification can achieve accurate identification of lightning occurrence in our provincial actual situation, which basically accords with the standard technical indicators of the relevant countries, increase the number of breakpoints and focus position can be obtained. The lightning prone contour lines and focus points lightning prone areas s occurring levels can be obtained.

ground flash density; prone area; natural breakpoint classification

1003-6598(2017)02-0053-03

2016-12-22

吴安坤(1986—)，男，工程师，主要从事雷电科学与防护技术研究，Email：wak-mail@163.com。

黔气科合 QN[2017]03号、黔气科合 QN[2017]03号。

P427.32+1

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