基于GIS南京地区雷电活动特征研究

陈寿军 南京昆仑防雷装置检测中心

一、引言

雷电是雷雨云内部、雷雨云之间或雷雨云与大地之间发生的剧烈放电现象。雷电活动除与大气环流有关外，还与地理、地质、气候、季节等因素有紧密的关联，其发生的条件和强度，在不同地域显示出不同的活动特征[1]。

二、研究区概况

南京地处江淮下游，面积6600km2。南京南北长、东西窄，成正南北向；南北直线距离150km，中部东西宽50～70km，是低山、岗地和滨湖平原等地形构成的地貌综合体。

三、研究方法

本文所用资料是2017～2019年的南京地区雷电定位资料，包括雷电发生的时间、经纬度、极性（正、负闪）、电流强度等。分析雷电活动规律，利用GIS技术绘制南京地区雷电密度图。雷电密度图更精确、更全面地反映雷电活动区域分布状况，促进防雷工作精细化，指导公众做好雷电防护工作，减少雷电灾害损失。

四、研究结果与原因分析

（一）南京地区雷电活动空间分布特征

从2月份开始，南京地区的雷电活动逐渐增强，7月份达到最高峰，几乎每天都有雷电发生；之后，雷电活动逐渐减弱。夏季大气对流运动强烈，雷电活动最强，占全年的70%；冬季受冷高压控制，不易形成对流性天气，基本没有雷电活动。本文以江苏省2017～2019年7月份雷电定位系统监测数据为样本，利用ArcGIS的空间分析模块绘制南京地区雷电密度图。利用空间分析模块中密度函数计算雷电密度，采用自然分割法将雷电密度分成6级[2]。使用不同颜色进行分层设色，使整幅雷电密度图色彩层次清晰，直观反映区域雷电活动的分布情况（图1）。

图1 发现，雷电活动范围在逐年扩大。2017年7月南京地区雷电活动高密度区主要分布在南京市区和江北六合一带；2018年7月江宁区是雷电活动最密集的区域，并且溧水区的雷电密度也较高；2019年7月雷电活动中心范围进一步扩大，主要集中在六合区和江北新区，雨花区和栖霞区，高淳区和溧水区。

（二）原因分析

1.与地理环境的关系

研究发现，雷雨云带有大量电荷，由于静电感应作用，雷雨云下方的地物会感应出与雷雨云相反的电荷[2]。地形地貌对雷电活动影响较大，受地形起伏影响电场发生变化，感应电荷会积聚在突出的地物上，所以山地的电荷密度比平原地区更大，电场强度更强[3]。

2.与城市发展的关系

南京地区城市人口集中、工厂密集、高层建筑物林立、城市下垫面随城市建设不断改变。在人类活动影响下，使得城市大气上升运动加快，对流天气对空气电荷分离起到促进作用，在一定程度上易发生雷电活动[3]。城市中高大建筑物对雷雨云的移动有阻滞作用使云团移动变缓，增加雷电活动持续的时间。从图1分析发现，南京地区雷电活动范围随着城市的发展明显扩大，雷电高密度区分布越来越广。2017年雷电活动主要分布在主城区和沿江工业区；2018年雷电活动高密度区在江宁新城区；2019年江北新区和江宁区雷电活动也逐渐增强。

五、结论

1.南京地区雷电活动的时间分布规律，从2月份开始出现雷电活动，逐渐进入多雷期，7、8月份达到最高峰，之后雷电活动逐渐减弱，到11月份基本停止。年首次雷电活动发生的时间有提前的趋势。

2.南京地区的雷电活动与地理环境因素密切相关，研究发现雷电活动在丘陵山地明显比平原地区多。

3.人类活动对雷电活动发布影响较大，城市发展在一定程度上增加了雷电活动的强度。雷电活动范围随着城市的发展明显扩大，雷电高密度区分布越来越广，且扩大的趋势是与城市扩展同步。