浅谈青海等高海拔地区的防雷电工作

石荣山

青海省河南蒙古族自治县气象局，青海河南 811500

根据人造卫星统计的雷闪数据，全球平均每秒发生的闪电有40～50次，全年总共发生闪电次数为10亿次左右，其中有1/4的闪电是云地之间的放电方式。

青海省等高海拔地区经常发生雷电袭击的事故，给人民生命和财产安全带来极大的威胁，如2000—2021年，青海省玉树藏族自治州虫草采挖期累计发生雷电灾害事故47起，年均2.1起，其中2020年雷电灾害发生次数和人员伤亡均为2000年以来最多，且2000年以来雷电灾害均发生在15:00～20:00。雷电灾害伤亡人员主要集中在农村或牧区等空旷地带或无防雷设施保护的建构筑物内，虫草采挖期正值高海拔牧区雷电高发期，雷击造成人员伤亡的主要原因是广大牧民群众缺乏防雷知识，雷雨来临时的第一反应只是避雨，忽略了雷击灾害隐患，自我防护意识淡薄，加之牧区野外空旷几乎没有防雷的基础设施，从而造成不同程度的雷击事故。因此，气象部门做好防雷知识的宣传与普及工作就显得尤为重要。下面就雷电产生的原理、高海拔地区雷电灾害事故预防、遭遇雷电抢救事项等方面进行探究。

1 雷电的概述

1.1 雷电产生的原因

雷电产生前是冷热空气的强对流的一个过程。对流云团实际是由大量的水颗粒构成，这些小雨滴颗粒上下、前后、左右往复机械运动、相互摩擦。在此过程中，失去电子的云团带正电，得到电子的云团带负电[1]。这样一来，无数的云团由普通的云团转变为带大量电荷的云团。而云团中的正电荷一般会聚在云团的上部，负电荷在云团的下部，这就形成了很多个“空中云层电池”，上部与下部之间产生很大的电位差，即形成了千万伏的电压。随着天气对流强度的增加，云层间的互相摩擦更加剧烈，电荷数在短时间内急速增加，上下云层间的电压不断增大，当上下云层电压达到一个放电临界值时，潮湿的空气就会被高电压击穿，产生一道电弧放电通道（图1）。瞬间大量的电荷在这一通道流过，此时电能转化成很大的光能，从而形成了一道闪电。同时，通道周围大气温度剧增，使得部分水气体积急剧膨胀爆炸，产生强烈的声波，这就是雷声产生的原因。

图1 高压电击穿潮湿空气产生的电弧放电通道

1.2 雷电放电的方式

雷电放电的方式有多种，有的往往在云团之内发生放电，有的是在云团与云团之间放电。当云团与地面的距离较小时，就会发生云地之间的放电方式。对人类危害最大的放电方式就是这种云地之间的放电方式。从物理学角度分析电流往往选择电阻最小的通道流过。而金属、水、潮湿的非金属、潮湿的动植物体等都是导体，雷电的电压比较高。根据欧姆定律，同一个导体，电阻值一定，电压越高时，电流就越大。雷电的电压越高，对触及的物体的电流就越大，损害程度也相应就大。

雷电的威力极大，其对地放电往往是选择大气中电阻最小的一条路径。例如，原野里的一棵高大的树或潮湿电线杆，高高耸立的一座建筑物，站立的动物身体、高点的车船体等。显眼而又特别尖端状物极易招引雷电的袭击。科学家研制出的“避雷针”，就是利用了雷电会在尖端物体放电这一个特征的。

1.3 雷电气象的分类

根据雷电的危害模式，可分为直接雷击、静电感应闪电、电磁感应雷、闪电侵入波、球形雷、片状雷、球形闪电等。

2 雷电预警信号

青海省高海拔地区常发布雷电预警信号为黄、橙2个等级，雷电黄色预警信号的含义是预计未来6 h内可能发生雷电活动，有可能会造成雷电灾害，其标准为6 h内雷电密度（地闪数目）大于5个/100 km2或者实况已达到该条件并可能持续（图2）。雷电橙色预警信号的含义是未来3 h内将发生较强雷电活动，出现雷电灾害的可能性较大，其标准为3 h内雷电密度（地闪数目）大于20个/100 km2或者实况已达到该条件并可能持续（图3）。公众可以通过电视、广播、互联网、手机短信、微信等媒体，或者城区的预警信号发布电子显示屏得到气象部门发布的雷电预警信号，在接收到预警信号后及时采取相应的防范措施。

图2 雷电黄色预警信号

图3 雷电橙色预警信号

3 安装避雷设施的重要性

避雷针，又名防雷针、接闪杆，是一种保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。其真正物理原理不是避雷，而是引雷。避雷针顶端尖端头引雷（闪电），然后用粗导体连通接地装置，强大的雷电流通过粗导线引入地下，故而能起到保护建筑物或设备的安全的作用。正确安装避雷针能够有效预防建筑物和地表贵重设备遭受雷电的破坏。

高海拔地区极易发生云层与地之间的放电现象，所以该地区易燃易爆场所、所有企事业单位或小区居民楼的楼顶、一些古建筑物屋顶、寺院、电线杆顶部、一些无线电地面接收及各类地面观测设备旁等均要正确安装防雷设施并确保接入防雷地网，重点注意易燃易爆场所防雷设施的完备程度和应对雷击的各类保障措施，避雷针不合格会起不到效果，甚至会造成严重安全隐患，所以要定期检查或更换避雷针，逐个消除安全隐患排查发现的问题，保证避雷针的防雷效果。

4 雷电的有效预防方法

4.1 个人防雷基本知识

当发生雷电时，尽量快速进入室内，关好门和窗户。如人员在室内，尽量不要在雷雨天气使用无防雷措施或防雷措施不足的电视机、家庭音响等家电；不要靠近已打开的门窗、金属管子；拔掉电器用具插头，关闭电器和天然气开关；雷雨天气切忌使用电吹风机、电动剃须刀等；不要或减少使用电话和手提电话。

当人处于室外时，两脚合并一起站立，这样能有效防止雷电“跨步电压”造成伤害，在雷击过程中时雷电流泄入大地，附近人员两脚之间会产生跨步电压，电压的大小与雷击电流的大小、雷击点的距离、两脚之间的距离有关。尽量不要在树下避雨，也不要靠近没有避雷装置的电杆、建筑物；不要在空旷的场地打伞，不要把金属农具、金属球拍、潮湿物品等扛在肩上；野外最好的防护场所有洞穴、峡谷、沟渠；不要骑马、骑自行车、开摩托车和敞篷拖拉机。可以坐在汽车里，汽车是极好的避雷设施，因有屏蔽作用，即使闪电击中汽车，也不会伤人。

4.2 雷电事故急救措施

当看到有人被雷电击中后，可以采取紧急救助措施。第一，如果是出现受雷击昏倒而休克的状态时，可以采用如下的救护方法：（1）口对口的人工呼吸。遭到雷电袭击后越早对伤者进行人工呼吸，伤者身体被救的可能性就越大。人的大脑缺氧时间超过十几分钟就会造成致命的危险。（2）应尽早争取在4 min内以心肺复苏法实施抢救，心脏可以恢复跳动。（3）可以对受伤者进行心脏按压，并迅速拨打120急救中心通知医院进行抢救，如果遇到多人被闪电集中，应该先抢救那些无法发出声息的伤者，再抢救那些会发出呻吟的伤者。第二，如果伤者遭受雷击后引起衣服着火，这时应迅速让伤者躺下，避免火焰烧伤面部，并往伤者身上泼水，或者用厚衣服、毯子等物将伤者裹住有效隔绝空气，做到有效扑灭火焰[2]。

4.3 雷电灾害的防护措施

（1）大力开展雷电灾害防护宣传科普。气象部门应采取多种措施加强农村、牧区雷电灾害防护技术培训和宣传教育工作，制作多语言版本的防雷知识宣传手册，广泛开展雷电灾害防护宣传教育进校园、进农村牧户、进村庄、进寺院、进机关等活动，普及雷电灾害防护知识，增强农村、牧区群众自我防护意识。

（2）加强雷电灾害防护基础设施建设，完善防雷技术规范和标准。相关部门应注重农村、牧区防雷设施的规划与建设，编制农村、牧区雷电灾害防护规划，加快农村、牧区雷电监测预警设施的建设。推进农村、牧区雷电高发区、人员密集场所和易燃易爆场所等防雷工程建设；制定农村、牧区防雷技术规范和防雷标准，定期开展农村、牧区防雷装置检测工作，扩大防雷工程覆盖面。

（3）加强天气监测，建立完善的“叫应”制度。气象部门应加强天气监测，及时研判分析，采取多渠道、利用好新媒体平台及时向公众发布各类雷电灾害预警信号，提醒各类人员在雷电易发季节，尤其是牧民在牧区虫草采挖季节要实时关注当地气象部门发布的天气预报信息。气象部门可以建立完善灾害性天气“叫应”制度，第一时间向应急部门报告，并切实采取相应的防范措施做好雷电防范工作。

（4）充分利用网络技术，积极创新防雷领域。防雷电工作极其重要，目前我国的防雷相关技术有很多突出的特征和优点，防雷工作应结合社会发展加以创新，探索寻求新的防雷技术。在现如今网络信息发达时代背景下，可以充分利用信息网络技术拓宽防雷领域，配合先进的科技和设备，大力促进雷电防护工作向前发展。

（5）加强技术研发，推进防雷工作创新。将生态系统与防雷工作相结合是防雷工作向前发展的关键点，能有效维护国家和人民的生命财产安全。富兰克林的导雷进地的思想是防雷工作的重要指导思想之一，能有效减少雷电灾害的发生，为我国防雷工作的开展带来理论基础[3]。气象部门工作人员应牢固树立“人民至上、生命至上”理念，认真研发新技术，加快推进防雷工作的创新，最大限度地降低雷电事故造成的各类损失。

5 结束语

总之，预防雷电工作是一项长期而复杂的工作，气象工作技术人员要在分析雷电产生原理的基础上，不断归纳总结防雷电工作的经验，积极配合当地政府，跟进调研农牧民需求，及时做好一系列预防雷电工作，确保当地居民生命和财产的安全，为地方社会经济稳定发展作出贡献。