劉艷輝，王 芳，朱文超，劉耀龍

(1.廣東省江門市新會(huì)區(qū)氣象局，廣東 新會(huì) 529100;2.廣東省開平市氣象局，廣東 開平 529300;3.太原理工大學(xué) 科技處，山西 太原 030024)

0 引言

雷電是發(fā)生在自然大氣中的瞬間放電現(xiàn)象，并同時(shí)伴有聲、光的出現(xiàn)［1］。雷擊(地閃)的峰值電流可達(dá)到幾萬到十幾萬安培，對地面人員及物體會(huì)造成很大威脅，當(dāng)造成人員傷亡及重大財(cái)產(chǎn)損失時(shí)成為雷電災(zāi)害。目前，國內(nèi)外對雷電災(zāi)害的研究頗多，逐漸形成以雷電災(zāi)害致災(zāi)因子時(shí)空分布為基礎(chǔ)［2-3］，以承災(zāi)體的易損性和脆弱性研究為主［4-5］，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估、區(qū)劃與預(yù)警為目標(biāo)［3，6-7］的研究思路。

華南地區(qū)，特別是廣東省是我國年均閃電密度最高區(qū)域［8］，也是年均雷電災(zāi)害次數(shù)最多區(qū)域［3］。目前，廣西壯族自治區(qū)［9］、云南?。?0］、貴州省［11］、湖南?。?2］、江西?。?3］等區(qū)域雷電災(zāi)害時(shí)空分布特征研究較多，針對廣東省級(jí)區(qū)域的雷電災(zāi)害時(shí)空特征分析尚未開展。本文對廣東省1995—2009年近十多年來雷電災(zāi)害事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，擬初步揭示雷電災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律和成因機(jī)制過程，為加強(qiáng)區(qū)域防雷減災(zāi)規(guī)劃、提高民眾防雷意識(shí)和制定雷電防護(hù)技術(shù)路線提供參考。

1 時(shí)間分布特征

1995—2009年廣東省雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來源于《廣東省雷電災(zāi)害資料匯編(1995—2009)》(廣東省防雷減災(zāi)管理辦公室編印)，原始數(shù)據(jù)包括統(tǒng)計(jì)年份、年雷電災(zāi)害數(shù)、月均雷電災(zāi)害數(shù)、火災(zāi)爆炸數(shù)、人身事故數(shù)、建(構(gòu))筑物受損數(shù)、辦公電子電器設(shè)備受損數(shù)、家用電子電器設(shè)備受損數(shù)、直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失等字段。通過Excel散點(diǎn)平滑功能，繪制1995—2009年廣東省21個(gè)地級(jí)市雷電災(zāi)害頻數(shù)曲線圖(圖1)和月均雷電災(zāi)害頻數(shù)曲線圖(圖2)。

1.1 雷電災(zāi)害年際分布

近十幾年來，廣東省21個(gè)地級(jí)市雷電災(zāi)害次數(shù)呈現(xiàn)出明顯的波動(dòng)變化趨勢(圖1)。廣州市年平均雷電災(zāi)害數(shù)超過199宗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他地市;年均雷電災(zāi)害數(shù)為60～100宗和30～60宗的分別有8個(gè)地區(qū)，僅有潮州市、汕頭市、揭陽市和汕尾市4個(gè)區(qū)域年均雷電災(zāi)害數(shù)低于25宗。從變化趨勢上看，2005年以前21個(gè)地級(jí)市雷電災(zāi)害數(shù)表現(xiàn)出平穩(wěn)而略有增長的趨勢;2005年6個(gè)地市(韶關(guān)市、梅州市、佛山市、湛江市、清遠(yuǎn)市和云浮市)雷電災(zāi)害數(shù)顯著增加，2006年之后各區(qū)域出現(xiàn)幅度較大波動(dòng)。其中，2008年是雷電災(zāi)害弱勢年，僅清遠(yuǎn)市年雷電災(zāi)害超過130宗，其他區(qū)域均少于100宗。

1.2 雷電災(zāi)害年內(nèi)分布

廣東省雷電災(zāi)害主要發(fā)生在每年的3—9月份，以6月、7月和8月為高峰期，呈現(xiàn)出不規(guī)則的正態(tài)分布態(tài)勢(圖2)。3月份各地區(qū)平均雷電災(zāi)害數(shù)不超過7宗，4月份有3個(gè)地區(qū)(韶關(guān)市、佛山市和清遠(yuǎn)市)超過15宗;5月份有2個(gè)地區(qū)(廣州市和深圳市)超過20宗，7個(gè)地區(qū)超過15宗;6月份有6個(gè)地區(qū)超過20宗;7月份有2個(gè)地區(qū)(湛江市和廣州市)超過30宗，9個(gè)地區(qū)超過20宗，占總地區(qū)數(shù)的42.86%;8月份有3個(gè)地區(qū)(廣州市、湛江市和佛山市)超過20宗;9月份全部地區(qū)均不超過4宗。

圖1 1995—2009年廣東省不同地區(qū)雷電災(zāi)害頻數(shù)曲線Fig.1 The Frequency Curves of Lightning in Different Cities in Guangdong from 1995 to 2009

圖2 1995—2009年廣東省不同地區(qū)月均雷電災(zāi)害頻數(shù)曲線Fig.2 The Average Monthly Frequency Curves of Lightning in Different Cities in Guangdong from 1995 to 2009

2 空間分布特征

將廣東省1995—2009年雷電災(zāi)害統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中的屬性字段“年均雷電災(zāi)害次數(shù)”、“7月份平均雷電災(zāi)害次數(shù)”、“2005年雷電災(zāi)害次數(shù)”、“2008年雷電災(zāi)害次數(shù)”、“辦公電子電器設(shè)備受損”、“家用電子電器設(shè)備受損”“直接經(jīng)濟(jì)損失”和“間接經(jīng)濟(jì)損失”空間匹配到21個(gè)地市區(qū)域。運(yùn)用ArcGIS繪圖工具，分別編繪1995—2009年廣東省年均雷電災(zāi)害數(shù)空間分布圖(圖3)、7月平均雷電災(zāi)害數(shù)分布圖(圖4)、典型年份雷電災(zāi)害數(shù)空間分布圖(圖5)、辦公和家用電子電器設(shè)備受損數(shù)量空間分布圖(圖6)、年均直接損失分布圖(圖7)和間接損失分布圖(圖8)。

2.1 雷電災(zāi)害數(shù)量空間分布

以1995—2009年地均雷電災(zāi)害次數(shù)(次/(102km2·a))作為雷電災(zāi)害危險(xiǎn)性的衡量指標(biāo)，廣東省年均雷電災(zāi)害數(shù)呈現(xiàn)出“中部高，兩端低”的準(zhǔn)帶狀遞減態(tài)勢(圖3)，即中部7市(陽江市、江門市、云浮市、佛山市、惠州市、揭陽市、)為雷電災(zāi)害高發(fā)區(qū)，地均雷電災(zāi)害次數(shù)超過2次/(102km2·a);中部的潮州市、肇慶市、廣州市、汕尾市和茂名市4市為雷電災(zāi)害中發(fā)區(qū)，地均雷電災(zāi)害次數(shù)介于0.5～1.0次/(102km2·a)之間;北部4市(韶關(guān)市、清遠(yuǎn)市、河源市、梅州市)和南部2市(湛江市和汕頭市)為雷電災(zāi)害低發(fā)區(qū)。

圖3 1995—2009年地均雷電災(zāi)害次數(shù)分布Fig.3 The Spatial Distribution of Annual Average Number of Lightning Per Hundred Square from 1995 to 2009

圖4 7月平均雷電災(zāi)害次數(shù)分布圖Fig.4 The Spatial Distribution of lightning’s Average Number in July

圖5 2005年(a)和2008年(b)雷電災(zāi)害次數(shù)分布圖Fig.5 The Spatial Distribution of Lightnig’s Annual Number in 2005(a)and 2008(b)

7月份平均雷電災(zāi)害數(shù)空間分布呈現(xiàn)出不規(guī)則的“高—低—高—低”變化態(tài)勢(圖4)。西部的湛江市、茂名市和陽江市，中部的清遠(yuǎn)市、廣州市和惠州市屬于雷電災(zāi)害盛夏高發(fā)區(qū)，中部的云浮市、肇慶市、佛山市、江門市、中山市、珠海市、東莞市和深圳市，北部的韶關(guān)市、東部的河源市、汕尾市、梅州市、揭陽市、汕頭市和潮州市是雷電災(zāi)害相對低發(fā)區(qū)。從空間趨勢上看，廣東省年均和7月均雷電災(zāi)害數(shù)均呈現(xiàn)出“由西向東遞減，由北向南先減后增”的規(guī)律(圖3、4)。

圖6 1995—2009年辦公(a)和家用(b)電子電器設(shè)備平均受損數(shù)空間分布圖Fig.6 The Spatial Distribution of Average Damaged Electrical EquipmentNumber in Office(a)and Home(b)from 1995 to 2009

圖7 1995—2009年雷電災(zāi)害年均直接損失Fig.7 The Spatial Distribution of Annual Average Direct Loss caused by Lightning from 1995 to 2009

圖8 1995—2009年雷電災(zāi)害年均間接損失Fig.8 The Spatial Distribution of Annual Average Indirect Loss cauded by Lightning from 1995 to 2009

選擇2005年和2008年兩個(gè)典型年份，研究高頻年和低頻年廣東省雷電災(zāi)害空間分布狀況(圖5)。在雷電災(zāi)害高頻年，廣東省中部和西部的大部分區(qū)域均是雷電災(zāi)害高危險(xiǎn)區(qū)，東南部區(qū)域?qū)儆诶纂姙?zāi)害低危險(xiǎn)區(qū)(圖5－a)。而雷電災(zāi)害低頻年，雷電災(zāi)害主要集中在中部的韶關(guān)市、清遠(yuǎn)市、廣州市、佛山市、江門市、惠州市、河源市和西南的湛江市(圖5－b)。

2.2 雷電災(zāi)害損失空間分布

雷電災(zāi)害能夠造成火災(zāi)爆炸、人身事故、建(構(gòu))筑物受損、電子電器設(shè)備受損等事故，鑒于前三類事故年均數(shù)量不超過10宗，不具有空間統(tǒng)計(jì)意義。本文選擇辦公電子電器設(shè)備和家用電子電器設(shè)備兩類承災(zāi)體，以其在雷電災(zāi)害事故中受損數(shù)量為指標(biāo)，擬反映雷電災(zāi)害承災(zāi)受體易損性和脆弱性的空間分布特征。

辦公電子電器設(shè)備易損區(qū)域分布在中南部的江門市、佛山市、廣州市、東莞市、惠州市和深圳市等地區(qū)，空間趨勢表現(xiàn)出輕微的“中部高、周圍低”態(tài)勢(圖6－a)。這些區(qū)域年均絕對損失數(shù)超過100件，其中，廣州市達(dá)721件，江門市為501件，深圳市為401件。此外，湛江市和梅州市也是較高易損區(qū)域。

相比較而言，家用電子電器設(shè)備的年均絕對受損數(shù)量較低，21個(gè)區(qū)域平均不超過100件。在空間分布上表現(xiàn)出與辦公電子電器設(shè)備相反的趨勢，及承災(zāi)體易損性出現(xiàn)“中間低，四周高”的狀況(圖6－b)。高脆弱區(qū)域分布在西南部的云浮市、陽江市、茂名市、湛江市和西北部的韶關(guān)市、河源市、梅州市以及中部的廣州市。這也反映出電子電器設(shè)備制造業(yè)密集區(qū)和經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的區(qū)域辦公活動(dòng)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過家用電子電器設(shè)備使用率。

相對而言，雷電災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失是區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)屬性的自然易損性反映。廣東省雷電災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失表現(xiàn)出相同的空間分布態(tài)勢，“中部高，兩翼低”(圖7、8)。具體來說，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的廣州市、東莞市、佛山市、深圳市是雷電災(zāi)害高損失區(qū)，茂名市、云浮市、河源市、汕尾市、揭陽市、汕頭市、潮州市是雷電災(zāi)害低損失區(qū)。就絕對損失而言，年均直接損失最高達(dá)936.12萬元(廣州市)，年均損失超過500萬元的有3個(gè)地市;極端年均間接損失達(dá)到5814.35萬元(廣州市)，年均間接損失超過1000萬元的有5個(gè)地市，分別是廣州市、深圳市、佛山市、東莞市和韶關(guān)市。

3 結(jié)論與討論

雷電災(zāi)害數(shù)量的時(shí)空分布反映了致災(zāi)因子的潛在危險(xiǎn)性，雷電事故損失的空間分布反映出承災(zāi)體的易損性和脆弱性特征。近十幾年來，廣東省21個(gè)地市雷電災(zāi)害數(shù)呈現(xiàn)出輕微的波動(dòng)上升趨勢，2005年是雷電災(zāi)害高頻年，2008年是雷電災(zāi)害低頻年。在空間分布上，中部由西向東的陽江市、江門市、云浮市、佛山市、惠州市、揭陽市是雷電災(zāi)害高發(fā)區(qū);較發(fā)達(dá)的地市是電子電器設(shè)備易損區(qū)，也是經(jīng)濟(jì)損失中心區(qū)。針對不同類型承災(zāi)體，防御雷電災(zāi)害的優(yōu)先應(yīng)對程度不同。

對雷電發(fā)生數(shù)量和災(zāi)害損失值的時(shí)空特征分析是開展基于情景分析的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估與區(qū)劃的第一步。基于廣東省近十幾年雷電災(zāi)害的時(shí)空分布規(guī)律，選擇典型重現(xiàn)期、未來特定時(shí)段，對高災(zāi)數(shù)、高災(zāi)情區(qū)域進(jìn)行承災(zāi)體類型分析與易損性曲線構(gòu)建，結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r，定量估算雷電災(zāi)害潛在極大損失，可為區(qū)域防雷減災(zāi)規(guī)劃的制定與實(shí)施提供科學(xué)參考。

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