李衣長(zhǎng)　吳林峰　余春華　林文華　王婷婷

摘要

通過對(duì)三明市市區(qū)及10個(gè)縣（市）氣象觀測(cè)站1981—2013年雷電觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，得出了三明市雷電氣候特征與變化規(guī)律.采用2003—2012年雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，從雷電致災(zāi)因子、承災(zāi)體因素考慮，選取雷擊密度Ng、雷電災(zāi)害頻度P、經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)D和生命受損模數(shù)L作為分析雷電災(zāi)害易損度指標(biāo)參數(shù)，通過廣泛調(diào)研和抽樣調(diào)查問卷，確定各要素所占權(quán)重，計(jì)算出三明市區(qū)及所屬10個(gè)縣（市）雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)值，確定了雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃分級(jí)指標(biāo)，繪制雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃圖，完成了雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃研究.關(guān)鍵詞雷電災(zāi)害；氣候特征；易損度；區(qū)劃

中圖分類號(hào)P242

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

0引言

三明市地處閩西北山區(qū)，位于16°22′～118°39′E，25°29′～27°07′N.它東接福州，南鄰泉州，西連龍巖，北毗南平，西北靠贛州，東西寬230多千米，南北長(zhǎng)180多千米，境內(nèi)以中低山及丘陵為主，西北部為武夷山脈，中部為玳瑁山脈，東南角依傍戴云山脈，下轄1個(gè)縣級(jí)市（永安市）、2個(gè)區(qū)（梅列區(qū)、三元區(qū)）和9個(gè)縣，國土面積229萬km2.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，三明市2006—2014年共發(fā)生了1 200多起雷災(zāi)，造成15人死亡，8人受傷，引發(fā)火災(zāi)7起，直接經(jīng)濟(jì)損失約2 400萬元，間接經(jīng)濟(jì)損失無法準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，是福建省雷電次數(shù)最多、雷電災(zāi)害最嚴(yán)重的地市之一.為防止和減少雷電災(zāi)害引發(fā)的人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，科學(xué)指導(dǎo)城市規(guī)劃建設(shè)和防雷裝置設(shè)計(jì)與安裝，需對(duì)三明市雷電氣候特征和雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃開展研究.通過對(duì)三明市雷電觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析得出雷電氣候特征規(guī)律，利用2003—2012年雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，計(jì)算出雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)綜合指數(shù)，完成雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃[1]，旨在為三明市今后開展防雷減災(zāi)工作提供參考，發(fā)展智慧氣象，切實(shí)提升防雷減災(zāi)公共服務(wù)能力.

1資料來源

11雷電觀測(cè)資料

本文所采用的雷電觀測(cè)資料為三明市市區(qū)及永安市、沙縣、將樂等10個(gè)縣（市）氣象局地面氣象觀測(cè)站1981—2013年雷暴日數(shù)及初雷日、終雷日等觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析資料，因2014年后雷電觀測(cè)方式發(fā)生改變，使雷電觀測(cè)數(shù)據(jù)與之前數(shù)據(jù)不具比較性，故只取到2013年止.

12雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)

考慮到雷災(zāi)資料收集的完整性和可比較性，本文采用三明市市區(qū)及所轄10個(gè)縣（市）2003—2012年近10年的雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，較客觀真實(shí)地反映區(qū)域內(nèi)雷電災(zāi)害次數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡情況[2].

2雷電觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)分析

21各地年平均雷暴日數(shù)及最大、最小值

通過對(duì)三明市各地雷暴日數(shù)計(jì)算歷年平均值和挑取最大、最小值的方法，統(tǒng)計(jì)出各地年平均雷暴日數(shù)（Td）及最大、最小值，具體計(jì)

算結(jié)果如表1所示.

通過以上統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知：三明市年平均雷暴日數(shù)為485～679 d，其中，年雷暴日數(shù)最大值達(dá)89 d（1997年出現(xiàn)在寧化縣和沙縣），年雷暴日數(shù)最小值為26 d（2003年出現(xiàn)在市區(qū)），兩者相差達(dá)63 d.

22雷暴日數(shù)空間分布

根據(jù)以上計(jì)算得出的各地年平均雷暴日數(shù)（Td）的大小，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行雷暴日等級(jí)劃分，繪制出三明市雷暴日等級(jí)劃分[3]，如圖1所示.

通過圖1可知：三明市年平均雷暴日數(shù)空間分布上存在明顯的南北差異，年平均雷暴日數(shù)呈現(xiàn)南高北低的分布特征，以北部將樂縣的485 d為最小，西南部寧化縣的679 d為最大，兩者相差194 d，三明市區(qū)相對(duì)于周邊縣（市）較小.

23雷暴日數(shù)年變化

通過對(duì)三明市市區(qū)及所屬各縣（市）逐年年平均雷暴日數(shù)求取平均值，得到三明市逐年年平均雷暴日數(shù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制出三明市雷暴日數(shù)年際變化曲線，如圖2所示.

通過對(duì)圖2分析可知：三明市年平均雷暴日數(shù)為365～771 d，平均值為598 d，年際變化較大，以1997年的771 d為最大，以2003年的365 d為最小，兩者相差406 d.通過分析發(fā)現(xiàn)三明市年平均雷暴日數(shù)年際變化呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì).

24雷暴日數(shù)月變化

通過對(duì)全市各地月平均雷暴日數(shù)求取平均值，可計(jì)算出三明市逐月平均雷暴日數(shù)，并繪制出雷暴日數(shù)月變化曲線，如圖3所示.

通過對(duì)圖3分析得出：三明市雷暴活動(dòng)一年四季均有發(fā)生，呈現(xiàn)出明顯季節(jié)變化特點(diǎn)，秋冬季節(jié)（1—2月、10—12月）為雷電活動(dòng)低谷期，春夏季節(jié)（3—9月）為雷暴活動(dòng)活躍時(shí)期，3月后雷暴日數(shù)逐月增加，8月達(dá)到最高值為116 d，其中5—8月為雷電活動(dòng)高發(fā)期，雷暴日數(shù)達(dá)到384 d，占全年總數(shù)的642%，9月以后又逐漸減少.

通過對(duì)市區(qū)及所屬各縣（市）初、終雷暴日期分別計(jì)算歷年平均值，可計(jì)算出全市各地初、終雷日期，并繪制出三明市初、終雷日區(qū)域分布曲線，分別如圖4和圖5所示.

通過對(duì)圖4、圖5及各地初、終雷暴日期資料分析得到：全市平均初雷日在2月22日，最早出現(xiàn)在1月6日（2000年尤溪縣、1996年寧化縣），最晚出現(xiàn)在4月9日（1999年泰寧縣），各地平均初雷日總體上較為接近，但略有不同，呈現(xiàn)出南部偏早，中、北部偏遲的特點(diǎn)；全市平均終雷日在10月10日，最早出現(xiàn)在8月26日（2001年將樂縣），最晚出現(xiàn)在12月29日（1981年大田縣），各地平均終雷日也是總體上較為接近，呈現(xiàn)出北部偏早，中、南部偏遲的特點(diǎn).

3三明市雷電氣候特征研究分析

通過以上對(duì)三明市區(qū)及10個(gè)縣（市）氣象觀測(cè)站1981—2013年雷暴日數(shù)及初、終雷暴日期觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，得到三明市雷電氣候特征及最新變化趨勢(shì)[4].

1）平均雷暴日數(shù)區(qū)域分布特征明顯：三明市年平均雷暴日數(shù)為485～679 d，按照《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB 50343—2012）規(guī)定，均屬于多雷區(qū)，雷電活動(dòng)活躍，需加強(qiáng)雷電防御工作，區(qū)域分布上存在明顯的南北差異，年平均雷暴日數(shù)呈現(xiàn)南高北低的分布趨勢(shì)，以北部將樂縣的485 d為最小，西南部寧化縣的679 d為最大，兩者相差194 d.年雷暴日數(shù)最大值達(dá)89 d（1997年出現(xiàn)在寧化縣和沙縣），年雷暴日數(shù)最小值為26 d（2003年出現(xiàn)在市區(qū)），兩者相差達(dá)63 d.

2） 平均雷暴日數(shù)時(shí)間分布特征明顯：

①年變化呈現(xiàn)減少趨勢(shì)：三明市年平均雷暴日數(shù)為365～771 d，平均值為598 d，年際變化較大，以1997年的771 d為最大，以2003年的365 d為最小，兩者相差406 d，近年來呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì).

②月變化呈現(xiàn)出明顯季節(jié)性特點(diǎn)：三明市雷暴活動(dòng)一年四季均有發(fā)生，月雷暴日數(shù)具有明顯季節(jié)變化特點(diǎn)，秋冬季節(jié)（1—2月、10—12月）為雷電活動(dòng)低谷期，春夏季節(jié)（3—9月）為雷暴活動(dòng)活躍時(shí)期，3月后雷暴日數(shù)逐月增加，8月達(dá)到最高值為119 d，其中5—8月為雷電活動(dòng)高發(fā)期，雷暴日數(shù)達(dá)到384 d，占全年總數(shù)的642%，9月以后又逐漸減少.

3）初、終雷暴日期相對(duì)較集中，但存在較明顯的地域差異：全市平均初雷日在2月22日，各地平均初雷日相對(duì)較集中，但略有不同，呈現(xiàn)出南部偏早，中、北部偏遲的特點(diǎn)；全市平均終雷日在10月10日，各地平均終雷日總體上較為接近，但存在一定的地域差異，呈現(xiàn)出北部偏早，中、南部偏遲的特點(diǎn).

4雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃

通過對(duì)以上計(jì)算得到的三明市及所屬各縣（市）年平均雷暴日數(shù)（Td）的應(yīng)用，再利用三明市2003—2012年雷電災(zāi)害數(shù)據(jù)，從雷電致災(zāi)因子、承災(zāi)體對(duì)雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合分析，通過收集資料、廣泛調(diào)研，選取了雷擊密度Ng、雷電災(zāi)害頻度P、經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)D 和生命受損模數(shù)L作為雷電災(zāi)害易損度評(píng)估指標(biāo)[5]，通過對(duì)不同行業(yè)、不同專業(yè)、不同文化程度和不同年齡人群進(jìn)行問卷調(diào)查，確定出計(jì)算雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)值公式模型，采用4 級(jí)分級(jí)法實(shí)現(xiàn)雷電災(zāi)害綜合易損性區(qū)劃[6].

雷電災(zāi)害的致災(zāi)因子就是雷電發(fā)生的頻次及烈度.由于烈度的分析缺乏觀測(cè)資料（閃電定位觀測(cè)資料年限較短），所以采用了各地雷暴日數(shù)、雷電災(zāi)害頻度資料進(jìn)行分析.

承災(zāi)體主要指承受雷電災(zāi)害的對(duì)象，承災(zāi)體的易損性包括自然、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)易損性等方面的內(nèi)容.由于地理環(huán)境、人文環(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r等的不平衡性，相同烈度雷電災(zāi)害在不同區(qū)域造成的災(zāi)害損失嚴(yán)重程度有著很大差異.本文主要從承災(zāi)體的經(jīng)濟(jì)損失和生命損失進(jìn)行分析.

其中：R 表示雷擊災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)度；Ng、P表示致災(zāi)因子危險(xiǎn)性；D、L表示承災(zāi)體易損性；a、b、c、d 為權(quán)重系數(shù)，分別表示致災(zāi)因子危險(xiǎn)性、承載體易損性對(duì)雷電災(zāi)害易損風(fēng)險(xiǎn)值的貢獻(xiàn)程度.

41參數(shù)定義、說明及取值規(guī)定

1）Ng（雷擊密度）：表示區(qū)域內(nèi)單位面積所發(fā)生的年平均雷電數(shù)量，是反映雷電頻次的一個(gè)重要指標(biāo)，雷擊密度大，說明區(qū)域內(nèi)雷電發(fā)生次數(shù)多，致災(zāi)因子活躍，承載體易損性大.Ng=01×Td，Td取本文對(duì)三明市區(qū)及所屬10個(gè)縣（市）氣象觀測(cè)站統(tǒng)計(jì)得出的年平均雷暴日數(shù)，通過公式計(jì)算出雷擊密度值.

2）P（雷電災(zāi)害頻數(shù)）：表示區(qū)域內(nèi)年平均發(fā)生雷電災(zāi)害的次數(shù)，反映區(qū)域內(nèi)雷電災(zāi)害發(fā)生頻次的高低，也客觀反映出區(qū)域雷擊易損性情況，是進(jìn)行致災(zāi)因子分析的一項(xiàng)重要指標(biāo).

P=T/a，T定義為某區(qū)域內(nèi) 2003—2012年雷電災(zāi)害總次數(shù)，a為年數(shù)，本文取10.

3）D（經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)）：表示區(qū)域內(nèi)因雷擊造成單位面積年平均經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)，單位：10元/（km2·a），該指標(biāo)比較客觀地反映出區(qū)域內(nèi)因雷擊的經(jīng)濟(jì)易損情況，體現(xiàn)區(qū)域雷電災(zāi)害損失程度和防御雷電災(zāi)害的能力.D=DS×103/（S×a），DS定義為某區(qū)域內(nèi)2003—2012年雷電災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失總額，單位為萬元，S為區(qū)域面積，單位為km2，a為年數(shù)，本文取10 a.

4） L（生命受損模數(shù)）：表示區(qū)域內(nèi)因雷擊造成單位面積內(nèi)年平均人員傷亡模數(shù)，單位：人/（105·km2·a），該指標(biāo)比較客觀地反映出區(qū)域內(nèi)生命對(duì)雷電災(zāi)害的敏感性，也體現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)雷電災(zāi)害造成人員傷亡程度和人員防御雷電災(zāi)害的能力.L=LS/（S×105×a），LS定義為某區(qū)域內(nèi) 2003—2012年內(nèi)因雷擊造成人員傷亡總?cè)藬?shù)，單位為人，S為區(qū)域面積，單位km2，a為年數(shù)，本文取10.

5）權(quán)重系數(shù)及各項(xiàng)評(píng)估參數(shù)的取值：

①權(quán)重a、b、c、d值確定：采用問卷調(diào)查形式，通過廣泛調(diào)研，對(duì)200多名從事與防雷工作相關(guān)人員進(jìn)行問卷調(diào)查，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，得出權(quán)重?cái)?shù)據(jù)[7]，結(jié)果如表2所示.

②Ng、P、D、L參數(shù)取值：通過對(duì)第2節(jié)計(jì)算結(jié)果的應(yīng)用，可計(jì)算出三明市各地落雷密度Ng值；利用三明市2003—2012年雷電災(zāi)害次數(shù)、經(jīng)濟(jì)損失額、傷亡人數(shù)及各縣（市）區(qū)域面積可計(jì)算出三明市各地雷電災(zāi)害頻數(shù)P、經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)D、生命受損模數(shù)L（表3）.

42確定各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，完成雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

1）各項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)確定：雷電災(zāi)害易損性體現(xiàn)了該區(qū)域未來因雷電造成的可能損失量的高低.本文對(duì)區(qū)域綜合易損度采用極高、高、中和低4個(gè)易損度等級(jí)來描述，分級(jí)方法采用氣象學(xué)統(tǒng)計(jì)分析中的分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法，其核心思想是：首先將12個(gè)縣（市、區(qū)）的各項(xiàng)指標(biāo)值從小到大按順序排列，按每組 3個(gè)記錄的方法分為 4組數(shù)據(jù)，第n（n=1，2，3，4）組中的最大值和第n+1組中的最小值的平均值分別作為第n（n=1，2，3，4）級(jí)的最大值和第n+1級(jí)的最小值，4項(xiàng)雷電災(zāi)害易損性指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表4所示.

2）計(jì)算雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)值：將表3雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)按照表 4的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，即將各項(xiàng)易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)統(tǒng)一換算為等級(jí)取值，如表5所示.然后根據(jù)公式

將各區(qū)域的各項(xiàng)雷電災(zāi)害易損指標(biāo)等級(jí)取值乘以權(quán)重系數(shù)再計(jì)算合計(jì)值，得到三明市市區(qū)及所屬縣（市）的雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算值（R）（表5）.

3）三明市雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃：

根據(jù)表5的雷電災(zāi)害綜合易損度計(jì)算值，采用 4級(jí)分區(qū)法將三明市12個(gè)縣（市、區(qū)）劃分為雷電災(zāi)害低易損區(qū)、中易損區(qū)、高易損區(qū)和極高易損區(qū)4個(gè)不同的易損度區(qū)域[8]，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)使用上述相同的方法確定，得到各等級(jí)雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，如表6所示.

將表5的計(jì)算結(jié)果按照表6的標(biāo)準(zhǔn)，完成三明市12 個(gè)縣（市、區(qū)）雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃[9]，具體區(qū)劃結(jié)果如圖6所示.

43雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃結(jié)果分析

從三明市雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃結(jié)果分析可知：三明市雷電易損度等級(jí)呈現(xiàn)出南北高中部低的特點(diǎn)，極高易損區(qū)分布在西南部的寧化縣和南部的永安市、大田縣，高易損區(qū)分布在北部的建寧縣和南部的三明市區(qū)，中易損度區(qū)位于三明市中部的明溪縣、北部的泰寧縣和東南部的尤溪縣，低易損度區(qū)分別位于兩個(gè)極高易損區(qū)中間的清流縣和被中易損區(qū)包圍的將樂縣和沙縣.這一雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃與近幾年三明市發(fā)生雷擊災(zāi)害的情況非常吻合，也與三明市雷電活動(dòng)氣候特征及最新變化趨勢(shì)分析結(jié)果基本吻合，具有科學(xué)性、合理性，能為三明市各縣（市、區(qū)）減低雷電災(zāi)害，開展雷電災(zāi)害防御規(guī)劃提供較客觀的科學(xué)依據(jù).

5結(jié)論

本文通過對(duì)雷電觀測(cè)資料的統(tǒng)計(jì)分析，研究了三明市雷電氣候特征與變化趨勢(shì).在綜合考慮各種主要指標(biāo)后，通過對(duì)雷擊密度Ng、雷電災(zāi)害頻度P、經(jīng)濟(jì)損失模數(shù)D和生命受損模數(shù)L的計(jì)算，確定了雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃分級(jí)指標(biāo)，繪制了雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃圖，完成了全市12個(gè)縣（市、區(qū)）的雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃，有利于抓住防雷減災(zāi)工作的重點(diǎn)，能為當(dāng)?shù)卣朴喗?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展規(guī)劃和開展防雷減災(zāi)規(guī)劃工作提供有力的科學(xué)依據(jù)[10]，并能引導(dǎo)人們?cè)诎才湃粘Ｉa(chǎn)、生活中，盡量避開雷電高發(fā)期和雷電主要發(fā)生時(shí)段.本文開展的雷電氣候特征與雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃研究方法，也可為我國其他省市防雷減災(zāi)工作提供參考，各地可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際自然和人文環(huán)境，參考本方法進(jìn)行綜合分析、評(píng)估后完成雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃，使防雷減災(zāi)工作的側(cè)重區(qū)域更明確.各地可在加強(qiáng)研究的基礎(chǔ)上，選取更多評(píng)估指標(biāo)，建立更加科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型，提高綜合分析評(píng)估和雷電災(zāi)害易損度區(qū)劃的科技內(nèi)涵.

參考文獻(xiàn)

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AbstractThe lightning characteristics and variation trends in Sanming of Fujian provinceare analyzed based on lightning monitoring data from 1981 to 2013，and the vulnerability risk zoning of lightning disaster are made for period of 2003-2013.Lightning vulnerability indicators，including cloud to ground lightning density（Ng），the frequency of lightning disaster（P），economic vulnerability module（D），and vital vulnerability module（L），are selected as indexes for risk assessment of regional lightning disaster and comprehensive evaluation of the vulnerability of Sanming city and its 10 counties.The weights of the lightning vulnerability indicators are calculated based on investigation and questionnaire.Finally，Sanmings lightning vulnerability zoning map is made，which provides scientific basis and valuable reference for the reasonable planning of lightning disaster prevention and reduction in Sanming.

Key wordslightning disaster；climatic characteristics；vulnerability；zoning