广西VLF/LF和ADTD闪电定位系统对比分析

利用广西2016-2019年VLF/LF和ADTD两套闪电定位系统的地闪资料进行对比分析,并利用典型雷灾事故数据进行评估。结果表明,两套系统的监测结果均以负地闪为主,VLF/LF探测效率约是ADTD的2.6倍,尤其是正地闪以及弱地闪探测效率明显提高,VLF/LF地闪平均雷电流幅值较ADTD偏小且两者差异较大;在地闪频次及雷电流幅值的年变化和日变化上,两套系统的监测结果较为一致,月变化差异较大;在空间分布上,两套系统的地闪密度分布较为一致,雷电流幅值分布差异较大;雷灾事故评估表明VLF/LF定位的准确性和可靠性优于ADTD。     

天津地区雷电流幅值及累积概率分布特征

为研究天津地区雷电流幅值特征,选取2008—2018年ADTD闪电定位数据,研究分析了雷电流幅值时间分布特征和累积概率分布特征。结果表明:天津地区11 a间共计发生闪电106474次,负闪占比89.26%,远高于正闪;雷电流幅值主要集中在2—100 kA,占闪电总数的97.76%,160—200 kA范围内的闪电次数较少,平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度;雷电流强度季节特征较为显著,正闪雷电流强度呈双峰分布,负闪雷电流强度分布较为平均,春季正闪活动频繁,秋季次之,夏季负闪频发,冬季雷电活动发生较少,以正闪居多;雷电流高于25 kA时,正闪电流幅值累积概率显著高于负闪,低于25 kA时,负闪电流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近,与正闪分布差异显著,闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组(电气与电子工程师协会)推荐的累积概率分布函数更适合于天津地区,特别是雷电流幅值在25—55 kA范围内时,累积概率与推荐公式基本相同。将天津地区雷电流幅值累积概率公式尝试应用于雷电灾害风险评估中,可为精准确定雷电灾害风险评估参数P_(B)取值,精确计算雷击建筑物损失风险提供参考。     

云南省雷灾特征分析及灾情评估

根据云南省2007 2008年的雷电灾害资料以及地闪资料,分析了云南省16个地级市的雷电灾害分布特征,讨论了雷灾分布与地闪分布的关系,并从雷灾记录中提取了6个灾度指标,通过AHP法(层次分析法)建立灾情评估层次模型和灾度评估方程,计算了云南省522次雷灾的灾度值,用SAS中聚类分析过程将灾度值分为4级,并统计分析了各级雷灾在各地区的分布情况,得出云南雷电灾害中小型雷灾分布较广、出现几率较大,而大型和特大型雷灾发生几率较低、主要集中在昆明和德宏地区.该文结论为区域防雷减灾规划提供了科学依据.     

基于综合评价法的河池市雷电灾害风险区划

为了探讨雷电灾害风险区划方法,细化河池市雷电灾害风险区划(分辨率为1 km×1 km),为雷电防灾减灾工作提供更科学的指导,利用河池市2010—2015年闪电资料、2000年地理数据和2015年社会经济数据,采用相关法,选取与闪电密度、强度分布相关的海拔高度、坡度等8个指标,结合闪电密度、强度,利用熵值法、复相关系数法和层次分析法组合建立了雷电风险计算模型,并利用历史雷灾频次对区划结果进行检验。结果表明:金城江、南丹和凤山为雷灾极高风险区,天峨、巴马、东兰和大化大部分区域为雷灾风险高值区,其他县为雷灾风险低值区(局部区域为高值区)。雷电区划风险值和历史雷灾数据呈现较好的相关性。     

2010—2018年辽宁省雷电流幅值特征分析

基于辽宁省2010-2018年闪电定位（ADTD）资料,运用统计学方法分析了雷电流幅值时间变化特征;运用规程计算公式和IEEE推荐公式分别计算了雷电流幅值累积概率密度,并和实际地闪雷电流幅值累积概率密度曲线做了对比分析;运用最小二乘法拟合了IEEE推荐公式。结果表明：2010-2018年辽宁省地闪以负闪为主,占比高达89%,而负地闪雷电流幅值主要集中于-50~-20 kA;地闪频次在2011-2013年逐年升高,而后逐年减少,总地闪和负地闪的平均雷电流幅值自2010-2013年逐年降低,而后逐年升高;地闪主要发生在汛期的7-8月,平均雷电流幅值在冬季最高,且日变化平稳;雷电流幅值为20-50 kA的总地闪和负地闪累积概率密度曲线下降最快,而雷电流幅值在20 kA左右的累积概率密度曲线开始下降,总体下降速度较慢;通过对IEEE推荐公式进行拟合,拟合后的雷电流幅值累积概率密度分布曲线更加接近实际。     

近12年云南省云地闪活动变化及雷电灾害时空分布特征

根据云南省近12a(2006~2017)闪电定位监测数据和雷电灾害统计资料,基于ArcGIS空间分析和数理统计方法,分析全省云地闪活动演变规律和雷电灾害的时空分布特征。结果表明:云南省地闪活动频繁,2006~2017年共发生地闪活动6952770次,集中在6~9月,滇中、滇东及滇西北丽江东南部的地闪密度较大,地闪活动活跃。滇西南的西双版纳年平均雷暴日数最多,在95~120d/a之间,地闪电流强度的高值区分布在昭通、迪庆北部、怒江北部和德宏西部。2006~2017年全省共发生雷电灾害1159起,分布在滇中、滇西南地区,雷电灾害的时空分布与地闪活动的分布存在较好的对应关系,6~8月是雷电灾害高发期,普洱、玉溪、西双版纳、昆明的雷电致灾因子活跃,人口分布密集,经济发展程度高,雷电综合风险较高,雷灾频发多发。通过分析云地闪活动与雷电灾害特征,识别雷灾损失类型和分布特点,能够为雷电灾害风险管理、城乡规划等提供客观的技术参考。     

雷电流幅值概率分布特征及累积概率分段修订

为了研究雷电流幅值概率分布特性及雷电流幅值累积概率曲线拟合效果,以满足防雷工程设计和雷击风险评估工作需要,根据湖北省2007—2013年雷电定位系统(Lightning Location System,LLS)监测的雷电流幅值资料,统计分析了雷电流幅值累积概率和密度分布特征。结果表明:正闪和负闪电雷电流幅值累积概率分布差异较大,负闪电雷电流幅值累积概率分布比正闪电更集中,负闪和总闪电的雷电流幅值累积概率分布曲线基本相同;雷电流幅值强度大部分集中在10~50kA。根据IEEE推荐的雷电流幅值累积概率分布表达式,拟合了不同极性的雷电流幅值累积概率分布公式。雷电流幅值小于110kA时,采用IEEE拟合公式计算的雷电流幅值累积概率与实测值间的相对误差较小;雷电流幅值大于110kA时,计算值与实测值间的相对误差随雷电流幅值的增加而增大。采用该文给出的分段修订公式,计算在110kA以上的雷电流幅值累积概率与实测值间的相对误差在2%以内。由IEEE推荐表达式拟合雷电流幅值累积概率分布和概率密度分布时,负闪和总闪电雷电流幅值累积概率分布拟合效果明显比正闪电好,其原因可能与正闪电分布特性有关。     

基于闪电定位数据的鲁西南地区雷电灾害易损度区划

为了明确不同县区雷电灾害风险的高低,防御和减轻雷电灾害,利用鲁西南地区闪电定位资料、土壤电阻率数据、经济社会数据,选取地闪密度、强雷电流分布、土壤电阻率、人口密度、单位面积GDP为影响因子,采用层次分析法和加权综合评价法,建立雷电灾害易损度区划模型,以县区为单位,将该地区雷电灾害易损度区划为5个等级,绘制区划图,并利用历史雷灾频次对区划结论进行检验。结果表明:地闪密度高值区位于曹县和东明,这两个县区的雷电灾害易损度最高;郓城和牡丹区的强雷电流分布密度大,易损度次高;巨野和定陶的易损度居中;鄄城的地闪密度最小,成武的土壤电阻率和人口密度较低,两者划为易损度次低区;单县由于强雷电流分布密度最低,划为易损度低风险区。易损度和历史雷灾数据正相关,且相关性较好,密切程度较高,回归显著。     

基于ADTD系统的闪电频次分布特征分析

闪电频次是反映雷电活动强弱特征的重要参数。在统计分析重庆市ADTD系统地闪监测资料的基础上,重点分析闪电频次的极性、幅值、雷电流波头陡度和时间分布特征,同时利用GIS软件获取地闪点的高程属性,初步分析了其空间分布特征。结果表明:闪电频次随极性、雷电流幅值和陡度不同而差异显著;闪电雷电流幅值和陡度的频次呈现对数正态分布;闪电频次的月际分布特征表现为正闪集中在4—7月,负闪集中在7—8月;日际分布特征表现为闪电频次主要集中在03:00—07:00和15:00—19:00;在高度空间分布上闪电发生频次最高地区为海拔300~500 m的区域,以后呈现随高度上升而呈递减趋势;在纬度分布中,高频区域分布在28.9~30.3 °N,次高频地区为30.7~31.5 °N之间;经度分布特征来看,呈现双峰双谷（两个峰值区分别为105.9~106.9 °E、108.1~109.1 °E）;高幅值区域正负闪频次比值高于低幅值区域;闪电频次较高地方集中在重庆市东北部、东南部和西部等地。在此基础上获得了重庆地区的雷电流幅值和陡度频次分布表达式,为雷电防护提供了重要的理论基础。      

庆阳市闪电活动与雷电灾害特征分析

选用庆阳市8县区2014—2019年的闪电监测资料与雷电灾害统计资料,利用MATLAB软件,采用数理统计等方法对庆阳市近6年闪电活动与雷电灾害特征进行分析。结果表明:庆阳市年负地闪频次高于正地闪,而正地闪强度高于负地闪。东南部地区闪电频次高于西北地区,中部和西北部闪电强度较大,最大闪电强度为东南角,庆阳市边界地区闪电强度相对较小。闪电活动主要集中在每年的4—8月,其中7月闪电频次最多。负地闪频次与总闪电频次的日变化特征一致,均为单峰单谷型,16时最多,10时最少;正地闪频次的日变化相对平缓。各时刻正地闪的强度均高于负地闪,但两者呈反相变化。雷电灾害主要出现在每年的6—10月,其中以6月发生雷电灾害最多,7月次之。2016年雷电灾害最多,达47次,且由此造成的直接经济损失尤其是农业损失最为惨重。庆阳市大部分地区的雷电灾害的风险等级较低,东部风险等级高于西部,南部高于北部;雷电灾害风险等级高的地区闪电活动频次及强度远高于等级低的地区,正地闪强度高于负地闪。雷电灾害多数由负地闪造成,较重的雷电灾害事故为正地闪引起。     

贵广高铁沿线雷电活动特征分析

采用全国雷电监测定位系统的地闪数据,通过分析贵广高铁沿线9个市州的雷电活动分布特征,发现高铁沿线途经的两广丘陵雷电活动强于云贵高原,而云贵高原的闪电强度却明显高于丘陵地带;雷电活动主要发生在3—8月,冬季几乎没有闪电发生;贵州、广西境内闪电时频分布大致呈现"双峰"特征,主要发生在后半夜和下午;而广东境内极值区出现在下午,呈现"单峰"变化;肇庆与佛山交界附近为雷电易击段,贵州黔南的都匀、贵定境内为雷电易损段,应重点加强接触网的雷电防护。进一步选取高铁沿线周边5 km的地闪数据拟合雷电流幅值分布曲线,认为电力行业标准推荐的雷电流幅值概率分布曲线不能准确反映走廊沿线雷电流幅值分布情况,建议采用文中沿线监测数据拟合曲线进行分段区域防雷设计,确保安全稳定运营。     

湖北省山区与平原雷电分布及其参数特征

为进一步了解山区与平原雷电参数分布特征及其差异,为山区和平原地区雷电防护工程设计和雷击风险评估提供参考,根据湖北省ADTD地闪定位系统2006年12月至2016年12月监测的资料,采用数理统计方法,对山区和平原地区的地闪频次、极性、雷电流幅值和波头陡度等参数分布特征进行了对比研究。结果表明:①山区地闪密度略高于平原地区,平原正地闪百分比稍高于山区,近10年的正地闪百分比呈上升趋势。②正地闪平均强度山区比平原大1.16kA,负地闪平均强度山区比平原小3.67kA,平原总地闪平均强度比山区大3.46kA。③总地闪小雷电流幅值(I≤30kA)概率山区比平原大8.9%,大雷电流幅值(I100kA)概率平原比山区大0.6%。④山区正地闪平均陡度分别比负、总地闪平均陡度大2.44kA/μs和2.31kA/μs,平原正、负、总地闪平均陡度分别比山区大3.41kA/μs、5.77kA/μs和5.64kA/μs。可以得出,山区小雷电流绕击率大于平原,正地闪雷电感应的危害大于负地闪和总地闪;平原地区大雷电流反击率比山区大,雷电感应的危害大于山区。     

基于VLF/LF三维闪电监测定位系统的北京闪电特征分析

利用北京地区VLF/LF三维闪电监测定位系统的2015年1月—2016年12月的数据资料,分析北京地区总闪、云闪和地闪的时空分布和电流强度特征。结果表明:（1）北京地区闪电主要发生在6—9月,峰值出现在7月;一天中闪电高发时段在15时—次日02时,总闪频数的日变化存在3个峰值,分别出现在15、20时和次日02时。（2）北京地区总闪密度高值区主要集中在两个区域:①门头沟区中南部至昌平区中西部山前一带;②密云、顺义和平谷三区交界的山前一带。云闪和地闪密度的大值区也基本出现在这两个区域。（3）云闪高度主要集中在9 km以下,且3~6 km的云闪频数最多;云闪高度约在15 km以下时,平均雷电流强度随云闪高度的增大而增大,而超过15 km的平均雷电流强度随云闪高度增大而减小。（4）闪电雷电流强度主要集中在5~50 kA,雷电流强度大于100 kA的闪电很少发生;闪电频数高的时段平均雷电流强度较小,闪电频数低的时段平均雷电流强度较大。      

2013年内蒙古地区雷电及其灾害特征分析

文章运用2013年内蒙古气象局闪电定位系统监测资料和雷灾统计资料,对内蒙古地区2013年雷电活动及雷电灾害的时空分布特征进行分析。结果表明,2013年共监测到雷电35万多次,其中正、负地闪比为1:13,高于南方省市的比例;正地闪平均强度为负地闪的2.6倍,破坏性强。全年地闪的97%集中在7—9月,最大地闪密度为18次/km2。据不完全统计,2013年共发生雷电灾害27起,直接经济损失107.91万元,死亡9人,受伤3人。雷电灾害造成人员伤亡主要发生在农牧区的户外环境,农牧民的防雷意识有待进一步提高。     

河南省雷电流幅值累积概率分布

雷电流幅值是研究区域雷电分布极其重要的一个参数,目前河南省在雷电流幅值方面的研究较少。利用2008—2017年河南省气象部门ADTD闪电定位系统的地闪监测数据,对规程法、IEEE工作组和CIGRE工作组推荐公式的特征函数进行了拟合。结果表明:河南正、负地闪雷电流幅值概率分布存在差异,采用IEEE工作组推荐的公式对河南雷电流幅值累积概率分布进行的拟合效果最佳,同时得出了河南省雷电流幅值累积概率分布函数表达式,为更好地研究河南省雷电特征和开展防雷减灾工作提供了不可或缺的技术参考。     

区域雷灾分布特征及易损度区划

根据江苏省近9年来的雷电灾害资料、45年的雷暴日资料以及近4年的地闪资料,以江苏省的自然环境、人文环境、气候环境为背景,分析了江苏省13个地级市的雷电灾害分布特征,指出江苏省雷电灾害多发生在6～8月,雷电灾害主要是物理损坏和电气与电子系统失效,其中无锡和苏州最为典型.从江苏省各地级市的资料中提取了7个雷灾易损性评价指标,用SAS软件中主成分分析方法对各地级市的雷灾易损性评价指标进行了综合评估.结果表明,区域雷灾易损性不仅取决于区域自然条件对雷电磁场环境变化的敏感性,而且还取决于区域社会体系对雷电灾害的承受能力.用聚类分析法生成了江苏省的雷灾易损度区域划分图,为区域防雷减灾规划提供了科学依据.     

雷电灾害等级划分及发生潜势指标探讨

按照雷电灾害造成的人员伤亡和经济损失大小等情况,依据气象灾害评估分级处置标准,将雷电灾害划分为7个等级,并确定了等级划分标准。从造成雷电灾害的致灾因子、孕灾环境和承灾体系统出发,根据我国雷电灾害发生的特点,选取了地闪密度（或雷击密度）、雷灾频数、人口密度和人均GDP作为评估雷电灾害发生潜势的指标,并以珠江三角洲5市为例介绍了评估方法。     

云南西双版纳地区闪电活动特征

应用2017—2018年云南省VLF/LF三维闪电定位数据和1987—2006年云南省人工雷暴日观测数据,运用数理统计、空间插值等方法分析"雷都"西双版纳闪电活动的时空分布特征,运用网格法将闪电定位数据转化为网格雷电活动日,研究人工观测雷暴日与闪电定位监测资料的相关性。结果表明:西双版纳地区雷电活动从3月就开始逐渐增多,峰值出现在7—8月。就闪电频次而言,云闪少于地闪、正闪少于负闪,正地闪明显多于云南省其他地区。11月闪电强度较大,但频次较少;7月闪电频次较多,但强度较小。云闪多发生在8 km以下,平均高度为4.914 km。地闪和云闪密度分布一致,北部高而南部和东西部低;云闪的强度明显高于地闪,但在空间分布上均是北部弱而南部和东西部强。人工观测雷暴日与网格雷电活动日的逐月分布特征较一致。研究还表明:西双版纳在云南省范围内是人工观测雷暴日最多区域,也是网格雷电活动日最多区域。     

典型强龙卷风暴中的地闪活动特征

闪电活动对于强龙卷天气的发生有一定的指示作用,基于闪电定位资料,结合多普勒天气雷达、探空和ECMWF再分析资料对两次典型强龙卷风暴中地闪的时空演变、雷电流强度及正地闪活动特征进行了统计分析,结果表明:地闪主要发生在组合反射率因子≥30 dBZ的区域内,龙卷发生期间,地闪活动减弱且较为分散。不同龙卷风暴的地闪频次差异较大,这与风暴中上升气流的强度有关;当地闪频次从峰值降至最小值期间,龙卷及地,两次过程中地闪频次峰值分别提前龙卷发生约33 min和28 min。同时,龙卷及地之前,地闪会出现连续多次闪电跃增;龙卷等级越强,正地闪表现越活跃,特征越明显,在江苏盐城阜宁龙卷发生期间,还出现了地闪极性从正地闪主导向负地闪主导的反转;两次龙卷风暴雷电流强度随时间的变化规律并不明显,但均小于历史平均值,地闪发生愈频繁的龙卷风暴,对应的雷电流强度值愈小。      

基于ArcGIS的新疆雷电灾害风险区划研究

为了明确不同区县雷电灾害风险的高低程度、防御措施和减轻雷灾损失,利用地闪资料、雷电灾情数据、社会经济资料和地理信息数据,采取归一化法、层次分析法和加权综合评价法,考虑致灾因子的危险性、孕灾环境的敏感性和承灾体的易损性3个评价指标,选择地闪密度、地闪强度、海拔高度、地形起伏、地表覆盖类型、人口密度、地均GDP、生命损失指数、经济损失指数和耕地比重等10个影响因子建立雷电灾害区划模型,绘制出新疆雷电灾害风险区划图。结果表明:雷电灾害风险极高区主要集中在阿勒泰地区北部、塔城地区大部、博州、伊犁州、喀什市和天山北坡经济带南部部分地区,而古尔班通古特沙漠和塔克拉玛干沙漠地区属于一般风险区。通过与新疆历史雷电灾情数据比较发现,雷电灾情次数空间分布与风险区划分布趋势大致吻合。