2023年闪电定位系统的河源市闪电活动及特征参数分析.doc

基于闪电定位系统的河源市闪电活动及特征参数分析 ：河源市位于广东省东北部、东江中上游，北回归线在境内南部通过,海洋、陆地、大气之间作用强烈，热带天气系统和中高纬度天气系统均能影响河源，60～70%的降水集中在夏季,多伴有雷鸣闪电, 全市年平均云地闪雷暴日为81天，最高年份到达100天，是雷电灾害高发地区之一。 2023年以来，河源市气象局分别在东源、和平组成了覆盖全市的闪电定位网，到目前为止，已积累了约4年的探测资料。本文利用河源市闪电定位系统提供的探测资料,对河源地区雷暴日、雷电流幅值、雷击密度、正负闪频度等闪电活动特征进行分析,研究当地雷电分布规律,为雷电预警、雷灾调查及鉴定、建筑物雷电风险评估、建筑物防雷设计等工作提供了科学的参考依据。 关键字：闪电定位系统；闪电活动；特征参数分析 abstract: this paper uses the heyuan lightning location system is provided for the detection data, to heyuan area thunderstorms, lightning current amplitude, lightning density, positive and negative lightning frequency characteristic analysis of lightning activity, local lightning distribution, as the lightning warning, lightning disaster investigation and identification, building lightning risk assessment of building lightning protection design, and provide the science reference. key words: lightning positioning system; lightning; characteristic parameter analysis 中图分类号：tn953+.7文献标识码：a文章编号：2095-2104〔2023〕 1 闪电定位原理 闪电定位系统由探测站网组成,用于对整个闪电活动产生的多频段信号进行跟踪和监控,可以进行24小时全天候不间断监测。应用三角相位法对接收到的甚高频信号进行干预运算,精确定位闪电发生区域,并通过低频信号判断云间闪(ic)和云地闪(cg)。该系统能够探测空中电场的密度、强度,探测雷电单体和大范围雷电活动发生、开展的移动方向和速度,确定雷电点的高度和距离基准测量点的水平距离,最终以多种图片形式和三维显示模式提供所需的数据和可视化效果。每个闪电资料包括时间、位置(经纬度)、极性和强度4个参数。统计了全部样本中闪点次数的逐月分布、雷暴日的逐月分布、闪电次数的地域分布、云间闪和云地闪的极性及强度特性。 2 人工观测雷暴日统计分析 从1951---2023年共59年的人工观测雷暴统计分析，河源市年平均雷暴日为81天，雷暴日最高年份到达100天，雷暴日最少年份为50天。雷电日〔雷暴日〕指定区域内一年四季所有发生雷电放电的天数，用td表示，一天内只要听到一次或一次以上的雷声就算是一个雷电日。通常情况下，距离观测点15km以内的雷电可以听到其雷声，超出此范围的雷电不能够被听到，也就是说，该指定区域的范围是以观测点为圆心，以15km为半径的圆形区域。 这里的雷声既包括云地闪发出的，也包括云内闪和云际闪发出的，并不能准确表征地面落雷的频繁程度，因此，在进行建筑物年雷击次数的估算时，应以在建筑物所在区域测得的地闪密度为准，而不应以通过雷电日计算的落雷密度为准，当测量地闪密度困难时，可用通过雷电日计算得出的落雷密度进行计算，但误差较大，因此在估算年预计雷击次数时，采用的是实际监测的地闪密度。 表2.1 河源市各季节雷暴日占全年总雷暴日的比例 表2.1给出了河源市各季节的雷暴日占全年雷暴日总数的比例，表中也可以看出，夏季是雷暴最多的季节，占全年雷暴的55.9%，其次是春季，占到28.5%，冬季是雷暴最少的季节，仅占1.9%。 3 闪电定位系统对闪电活动及特征参数的分析 表3.1 2023年雷击年表 表3.2 2023年雷击年表 表3.3 2023年雷击年表 表3.1、表3.2 、表3.3是河源市2023年、2023年、2023年1～12月雷暴日lls系统 〔闪电定位系统〕分析结果，从表3.1、表3.2 、表3.3中可见，雷暴日有上升趋势，比年平均多出100天，而且是集中在夏季。 3.1正负闪电频数统计分析。由于云闪数与地闪数之比值与地理纬度有关，纬度越低，云地闪之比越大，反之当纬度高时，比值就小。河源市地理纬度处于亚热带区，该地带的云地闪比约为3.6，那么河源市安装的闪电定位系统所记录的数据中除地闪之外，还包括30%多的云闪，而且不是简单的线性分布，有很大的随机性；从应用的角度来看，人们更关心对人类危害较大的地闪。 表3.1、表3.2 、表3.3是闪电定位系统统计出的河源市2023年至2023年的雷击年表，我们可以看到，这3年间河源市雷击总闪数为37403次，正闪为1300 次，仅占总闪数的3.47%，负闪占96.53%，负地闪数远远多于正地闪数，说明河源市内的雷电以负闪为主，与南方城市的正负闪电频数比例是一致的。 3.2河源市雷击地闪密度分析。地闪密度〔每年每平方公里对地闪击次数〕是表征云对地放电的频繁程度的量，是估算建筑物年预计雷击次数时重要的参数。用ng表示，单位为：次/km2·a(也称地面落雷密度)。 图3.1 2023年河源市雷击密度分布图3.2 2023年河源市雷击密度分布图3.3 2023年河源市雷击密度分布 从2023至11年本市雷电密度分布图可以看出，河源市雷暴的地理分布：1、第一区是以源城区埔前、源南镇，东源仙塘、新港、灯塔镇，紫金的古竹镇、临江镇一带相对多雷区。2、第二区是以和平县、连平县一带的相对少雷区。3、第三区是以紫金县东南面一带的相对较少雷区。 3.3河源市雷击幅值分析。闪电定位数据包含雷电流的幅值，它是表征雷电流强度的重要参数。图3.4、图3.5、图3.6是河源市09至11年的雷电流幅值分布次数图，由图可见，河源市雷电电流幅值主要集中在40ka以下，其中10-20ka，20-30ka的雷电流幅值占的比例较大，值得注意。雷电流幅值超过100ka的比例非常小，虽然个别次数的雷电流幅值在200ka以上，但从防御的经济角度考虑是可以忽略的。表3.1可以看出，雷电流幅值在10-40ka占77.5%，60ka以上占3.5%,因此建议重点的防御对象是雷电流幅值在60ka以下的，这样既经济、科学、合理和安全。 xxx “>= 100〞 表示大于或等于该值的所有雷击，雷电流幅值i对应的雷击个数表示雷电流幅值小于i的雷击个数 图3. 4 2023年雷电流幅值比例图 xxx “>= 100〞 表示大于或等于该值的所有雷击。雷电流幅值i对应的雷击个数表示雷电流幅值小于i的雷击个数 图3. 5 2023年雷电流幅值比例图 xxx “>= 100〞 表示大于或等于该值的所有雷击。雷电流幅值i对应的雷击个数表示雷电流幅值小于i的雷击个数 图3. 6 2023年雷电流幅值比例图 表3.1 雷电流幅值的分布比例 4 小结 从2023年至2023年三年的lls〔闪电定位系统〕实录数据来看，跟气象资料分析比拟吻合。 〔2〕河源市负地闪数远远多于正地闪数，说明河源市内的雷电以负闪为主，与南方城市的正负闪电频数比例是一致的。 〔3〕通过闪电定位系统对2023年至2023年河源市的雷电密度探测数据分析，市区、东源县仙塘镇、新港镇、灯塔镇一带为相对多雷区。 〔4〕通过闪电定位系统对2023年至2023年河源市的雷击幅值的探测数据分析，河源市雷电电流幅值主要集中在40ka以下，雷电流幅值在10-40ka占77.5%，60ka以上占3.5%,因此建议重点的防御对象是幅值在60ka以下的雷电流。 参考文献： [1] 易燕明，杨兆礼，万齐林。广州市闪电密度特征分析[j].资源科学，2023，28〔1〕：151-156 [2]赵伟东，夏光滨，于斌。大连地区闪电定位资料的初步分析 [j].环境科学，2023,07 [3]陈有龙，郭冬艳，李凡。海南闪电监测定位系统资料检验和分析 [j].气象研究与应用，2023年3月第31卷第1期 [4]王羽飞，朱峰，刘士彬。基于闪电定位系统的吉林省闪电活动及特征参数分析 [j].吉林气象，2023年第1期 注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。