西藏日喀则地区闪电时空分布特征

巴桑次仁，莫 沙，格桑卓玛

(西藏日喀则市气象局，西藏日喀则 857000)

西藏日喀则地区闪电时空分布特征

巴桑次仁，莫 沙，格桑卓玛

(西藏日喀则市气象局，西藏日喀则 857000)

利用2009年8月～2013年12月日喀则地区闪电监测定位系统获得的闪电资料，统计和分析了该地区闪电的密度、强度的时空分布特征。结果表明，日喀则地区闪电平均强度为45.90 kA，负闪平均强度为38.35 kA，正闪平均强度为53.48 kA；其中负闪占总闪的94.4%，正闪占总闪的5.6%，负闪次数远高于正闪次数；时间变化表现为闪电月分布呈显著单峰变化，总闪、正闪、负闪频次主峰均出现在7月份；闪电频次季节分布也呈显著单峰变化，夏季闪电频次最多，冬季闪电最少，秋季闪电活动频次略高于春季；一天内闪电频次高发时段为14：00～20：00，其次是20：00～次日02：00，最少时段为08：00～14：00；空间变化特征为闪电集中在日喀则地区的东边偏北区域，而西南方向的仲巴、吉隆、聂拉木等县境内闪电密度非常低，其中闪电密度最低为吉隆县，仅占总闪次数的0.3%；闪电强度分布特征为冬季平均值略低于夏季值，峰值出现在6月份，谷值出现在11月份；平均闪电强度最高为仲巴县，强度为108.2 kA，闪电强度最低为江孜县，平均仅有26.0 kA。

日喀则；闪电密度；闪电强度；时空分布

闪电是一种大气脉冲式的放电现象，是由带不同电荷的云与云之间、云与地之间或云体内各部之间的强烈放电现象[1]。地球上平均每秒就会发生100次左右的闪电，其放电电流可高达数10 kA，甚至数百千安培，放电瞬间巨大的雷电流可产生极大的破坏力和很强的电磁干扰，特别是云地闪对现代社会危害极大，尤其是对智能建筑物、输电线网、计算机网络、通信系统等设施设备的侵袭可能会造成严重损失。据不完全统计，日喀则地区每年因雷灾而遭受重大人员伤亡，如 2007年9月3日定结县定结村遭受雷击2人当场死亡，7人重伤，3人轻伤；2009年8月 19日中午日喀则市扎西伦布寺广场附近发生了一起雷灾事故，一人当场死亡，一人重伤；2011年6月24日04：00左右，定日县附近的加措乡果热村出现雷击现象，致使放羊人当场死亡，180多只羊遭雷击死亡；2013年6月28日日喀则地区白朗县玛尔乡索康村发生雷击事故，一名60岁的放羊人被雷电击中，当场死亡；2014年7月12日在谢通门县青都乡凯仁村噶龙自然村米朗查根草场发生雷击事故，一名放牧者遭雷击身亡等，对于电气设备、通讯设备的破坏更是不计其数。

由于2009年以前日喀则地区未安装闪电定位系统，防雷工作者研究雷电、宣传防雷减灾知识、做防雷工程等时，只能利用日喀则地区人工气象观测站统计的雷暴日数据来分析，对于时间、空间分布和雷电强度等根本无从知晓。加之日喀则地区18个县市中只有6县1市才设有人工气象观测站，其余12个县未设立人工气象站，未设立气象站的12个县只能借助设有人工气象站的临近县的雷暴数据，所以在防雷知识的宣传、防雷工程的设计和审核等方面存在很大的误差。目前国内很多学者对雷暴和闪电方面做了很多研究，也取得了一定的成果[2-5]，但对西藏区域内的闪电方面的研究还较少，林志强等分析了西藏高原地区闪电特性时空分布特征，但仅分析了2年(2009年6月～2011年5月)的闪电观测资料，且分析范围包括了整个西藏7个地区1个市[6]。为了准确了解日喀则地区18.2万km2内闪电的时间、空间和强度等分布特点，笔者利用2009年8月～2013年12月的闪电资料对日喀则地区的闪电分布特征进行了研究。

1 资料与方法

选取日喀则地区闪电监测定位系统2009年8月～2013年12月所收集的闪电资料。该系统由3站组成，分别为日喀则站、定日站和帕里站组成(图1)。系统采用3站方位汇交和到达时间差综合算法定位，可实现24 h全天候观测。

2 日喀则地区闪电时间分布特征

2.1 年分布特征在2009年8月～2013年12月的监测时段内，日喀则地区共得到闪电样本15 836次，其中负闪为14 940次，占总闪的94.4%；正闪为896次，占总闪的5.6%。从图2可看到除2009年(2009年8月开始监测)外，2012年监测闪电次数最多，共监测到5 409次闪电，其中负闪为5 093次，正闪为316次，全年闪电总数占监测阶段内闪电总数的34.2%,负闪占负闪总数34.1%、正闪占正闪总数35.3%；2011年监测闪电次数最少，全年共监测到2 035次闪电，其中负闪1 903次、正闪132次，全年闪电总数占监测阶段内闪电总数的12.8%，负闪占负闪总数12.7%、正闪占正闪总数14.7%。

2.2 月分布特征由图3可见，闪电频次的月变化存在一定的差异，2010和2012年闪电频次月变化呈显著单峰型，主峰均出现在7月份；2013年闪电频次月变化呈弱的双峰型，主峰出现在7月份，次峰出现在4月份；2011年闪电频次月变化呈弱三峰型，主峰出现在7月份，次峰分别出现在5、9月份；但4年来闪电频次主峰均出现在7月份，分别为2010年1 899次、2011年1 452次、2012年2 071次、2013年1 305次，分别占全年的46.6%、71.4%、38.3%和36.0%。

分析2009年8月～2013年12月的逐月总闪、正闪、负闪(图4)发现，日喀则地区总闪电频次呈显著单峰变化，总闪、正闪、负闪的主峰均出现在7月份，分别占闪电总次数的42.5%、2.2%和40.3%；负闪逐月分布特征与总闪特征相对一致，而正闪则呈现较弱的单峰分布。近4年半的监测数据表明，6～9月份日喀则地区雨季期间闪电次数也是最多，为14 924次，占全部闪电总数的94.2%；而正闪、负闪次数最多也是在雨季(6～9月份)，分别为755和14 169次，分别占各自总数的84.3%和94.8%；雨季前后正、负闪仅占各自闪电总数的15.7%和5.2%。同时，从图3～4可以明显发现，闪电从6月开始迅速增强，这种特点其一是由日喀则本身的气候特点决定，日喀则地区的雨季和干季特别分明，一年中80%的降水均集中在这期间，自然发生闪电几率就多；其次是高原大地形对日喀则天气气候的影响，夏季西藏高原是个热源，它对大气的加热作用使高原上形成一个巨大的“热气柱”，在它的中下层形成热低压，产生巨大的辐合，在它的高层形成热高压，产生巨大的辐散,因而极易形成雷电、冰雹等强对流天气。

2.3 日分布特征为了更好分析闪电的日分布特征，将一天分为08：00～14：00、14：00～20：00、20：00～次日02：00、02：00～08：00 4个时段，结果发现(表1)，日喀则地区闪电次数日变化非常显著；总闪、负闪、正闪频次高发时段为14：00～20：00，其次是20：00～次日02：00，最少时段为02：00～14：00，这期间闪电频次的概率仅占总闪的5.6%。发生这种急剧变化的原因可能是因为高原的加热作用使高原空气的层结稳定度较之同纬度其他各地小，容易产生强烈的热对流。高原对大气的加热作用主要是白天实现的，即午后地面气压猛烈下降，高空等压面高度上升，量级时常达到系统影响的强度；白天热气柱的加热过程是雷电、冰雹等对流性天气发展的酝酿阶段，到傍晚就产生雷电等天气现象；而后半夜对流减弱云层铺开，对流性天气减弱，很少出现雷电等天气现象。

从表1可看出，日喀则地区闪电次数高发时段为14：00～次日02：00，这期间正闪次数与负闪次数日分布特征存在微小差别。如14：00～20：00负闪次数占总负闪次数的62.5%，而20：00～次日02：00仅占32.3%；14：00～20：00正闪次数占总正闪的46.5%，但20：00～次日02：00也占40.6%。也就是说，相对与总正闪次数来说，20：00～次日02：00正闪频次比较高，占总正闪的1/3；而相对于总负闪次数来说，20：00～次日02：00负闪频次相对较低，仅占总负闪的1/10。

表1 2009～2013年日喀则地区闪电次数日变化

2.4 季分布特征根据统计数据(表2)，日喀则地区夏季闪电频次最多，占总闪电的84%，冬季闪电最少，仅占总闪电频次的0.3%，正闪频次更少，仅占0.02%，冬季日喀则地区闪电几乎全为负闪；秋季闪电活动频次高于春季，但与夏季次数相比相差甚远，分别仅占总闪的11.8%和3.9%；正闪、负闪频次季节分布特征与总闪分布特征一致，均是夏季最多、冬季最少。冬季闪电活动频次特别少，主要原因是由于日喀则地区的天气气候特点，冬季日喀则地区主要受西北气流控制，天气寒冷干燥，除沿喜马拉雅山脉南麓时而出现降雪外，其余各地几乎很少出现降水天气，故闪电频次也甚少。

3 日喀则地区闪电空间分布特征

3.1 总分布特征从图5可以看到，日喀则地区闪电集中在东边偏北方向上，而西南方向上的仲巴、萨嘎、吉隆和聂拉木4个县闪电密度非常低，虽国土面积占整个日喀则地区的将近1/2，但闪电频次仅占日喀则地区闪电总次数的2.1%，这是由于这些地方平均海拔高(平均在4 500 m以上)，一年四季气候干燥，是典型高原寒冷干旱、半干旱气候地区，年平均温度在0 ℃左右，不易形成对流性天气，因而闪电较少；而中东部谢通门、昂仁东部、南木林、日喀则、江孜以及白朗等县闪电密度相对特别高，超过日喀则地区总闪电频次的60.4%，其原因是因为这些地方处于雅鲁藏布江河谷地段，平均海拔高度在3 600 m左右，年平均降水量在400 mm左右，气候相对较为湿润，干湿季节分明，对流活动比较强烈；在典型的环流形势的作用下，这些地方有稳定的高原低涡和高原切变线系统，且受季风影响，印度半岛至孟加拉湾一带有源源不断的水汽向这些地区输送，在自身的地形特点以及高原大地形的加热作用下，常午后开始积聚不稳定能量，易造成雷电、冰雹等强对流天气，因而闪电频次最多。

表2 2009～2013年日喀则地区闪电次数季节变化统计

季节总闪次占总闪百分比∥%负闪次占总闪百分比∥%正闪次占总闪百分比∥%春季6123.95353.4890.60夏季1330784.01262779.76804.20秋季186211.8172710.91350.90冬季550.3510.340.02

3.2 各县分布特征根据闪电监测定位系统获得的各闪电的经纬度，对日喀则各县辖区内的总闪、正闪和负闪发生次数分别进行统计分析，结果发现(图6)，日喀则地区闪电主要发生在谢通门县境内，在监测期间共发生3 186次闪电，占整个日喀则地区总闪电的21.1%，其中负闪为3 075次，占总负闪的20.6%；其次是昂仁县，总共发生2 238次闪电，占总闪的14.1%，其中负闪为2 136次，占总负闪的14.3%；而闪电次数发生最少的为吉隆县，近5年内总闪仅有47次，仅占总闪的0.3%，其次为聂拉木县，总闪为83次，占总闪的0.52%。

日喀则地区18个县(市)中除仲巴县外，其余各县总闪、负闪和正闪变化是相对一致的，均是负闪次数占各县总闪的90%以上，负闪远高于正闪次数；而仲巴县近5年内虽仅有96次闪电，但正、负闪变化与其他县不同，其中负闪仅为4次，而正闪高达92次，正闪次数远高于负闪次数，占仲巴县总闪次数的95.9%。

4 日喀则地区闪电强度分布特征

4.1 闪电强度月变化从近5年日喀则地区各月总闪、正闪和负闪的平均雷电流强度值分布(图7)可看出，日喀则地区总闪电电流强度平均为45.9 kA，冬季平均值略低于夏季值，电流强度峰值出现在6月份，平均电流强度为60.0 kA，谷值出现在11月份，平均电流强度为20.7 kA；正闪电流值和负闪值的分布特征存在较大的差别，正闪、负闪电流强度平均值分别为53.48、38.35 kA，气温较低月份的负闪电流平均值较高于气温较高月份的负闪电流平均值，而正闪平均值恰好相反。

4.2 闪电强度概率分布根据监测期间获得的闪电强度值，将0～200 kA闪电强度值每隔20 kA为一个分段，将200～300 kA以上每隔50 kA为一个分段进行分析，统计各分段内闪电次数占总闪次数的百分率情况。由图8可见，总闪、正闪和负闪电流强度值呈显著单峰变化，峰值均出现在20～40 kA区域内，正闪频次为367次，负闪为7 281次，这个区间内的闪电频次占总闪电次数的48.3%；其次为0～20和40～60 kA这个区域，分别发生2 647和3 250次闪电，分别占总闪的16.7%和20.5%；而60～120 kA的3个区域内，总共仅有2 299次，仅占总闪次数的15.5%；120～200 kA的4个区域内，闪电次数更少，仅占总闪次数1.2%；200～300 kA以上区间内闪电次数就极少，占总闪的0.18%。闪电电流强度<40 kA时，总闪、负闪和正闪次数随强度增加而迅速增加；>40 kA时，总闪和负闪次数随着闪电强度的增加而迅速减小，而正闪次数虽随着电流强度增加而减小，但减小速率明显低于总闪和负闪次数。

4.3 各县闪电强度分布从图9可看出，虽然仲巴、萨嘎、吉隆和聂拉木4个县区域内的闪电密度非常低，但闪电电流强度却明显高于日喀则地区平均闪电强度值(45.9 kA)，其中平均闪电强度最高为仲巴县，强度为108.2 kA，达到全地区平均值的2倍多，其次为吉隆县，平均强度为86.2 kA；闪电强度最低为江孜县，平均仅有26.0 kA。各县的平均闪电电流值在实际防雷工程设计、检测和施工图纸的技术评价等方面和对过电压保护器(SPD)的通流量等参数选择方面能够提供参考依据。

5 结论

(1)日喀则地区闪电平均强度为45.90 kA，负闪平均强度为38.35 kA，正闪平均强度为53.48 kA；负闪占总闪的94.4%，正闪占总闪的5.6%；负闪次数远高于正闪次数，但负闪强度低于正闪强度。

(2)日喀则地区闪电月分布呈显著单峰变化，总闪、正闪、负闪频次主峰均出现在7月份，分别占闪电总次数的42.5%、2.2%和40.3%，这与日喀则地区7月份最容易形成对流性天气有关。

(3)24 h内闪电频次高发时段为14:00～20:00，占总闪电次数的61.7%，其次是20:00～次日02:00，占总闪的32.7%，最少时段为08:00～14:00，这期间闪电频次的概率仅占总闪的1.7%。

(4)日喀则地区夏季闪电频次最多，占总闪电的84%，冬季闪电最少，仅占总闪电频次的0.3%；秋季闪电活动频次高于春季，但与夏季次数相比相差甚远，分别仅占总闪的11.8%和3.9%；正闪、负闪频次季节分布特征与总闪分布特征一致，均是夏季最多、冬季最少。

(5)闪电频次集中在日喀则地区东边偏北方向上，如谢通门、昂仁等县境内，分别占总闪电的21.1%和14.1%；而西南方向上的仲巴、吉隆、聂拉木等县境内闪电密度非常低，仅占日喀则地区闪电总次数的2.1%，其中闪电密度最低为吉隆县，仅总闪的0.3%。

(6)闪电强度分布特征为冬季平均值略低于夏季值，峰值出现在6月份，平均电流强度为60.0 kA，谷值出现在11月份，平均电流强度为20.7 kA；负闪电流强度平均值气温较低的月份高于气温相对较高月份，而正闪正好相反。

(7)闪电电流强度<40 kA时，总闪、负闪和正闪次数随强度增加而迅速增加；>40 kA时，总闪和负闪次数随着闪电强度的增加而迅速减小，而正闪次数虽随着电流强度增加而减小，但减小速率明显低于总闪和负闪次数。

(8)日喀则地区平均闪电强度最高为仲巴县，强度为108.2 kA，其次为吉隆县，平均强度为86.2 kA；闪电强度最低为江孜县，平均仅有26.0 kA。

[1] 胡先锋，刘彦章，肖稳安. 1998-2004年中国雷电灾害特征分析[J].气象与减灾研究，2007,30(3): 56-59.

[2] 张文煜, 朱睦正, 左迎芝, 等.山东地区闪电密度时空分布特征[J].气象科学, 2010, 30(1):132-136.

[3] 袁铁, 郄秀书.卫星观测到的我国闪电活动的时空分布特征[J].高原气象, 2004, 23(4):488-494.

[4] 唐小萍，张核真.西藏雷暴气候特征初步分析[J].西藏科技，2004，133(5):38-40.

[5] 郄秀书，周筠君.青藏高原中部的闪电活动特征及其对对流最大不稳定能量的响应[J].科学通报，2003,48(1):87-90.

[6] 林志强，假拉，罗骕翾，等.西藏高原闪电特性时空分布特征[J].气象科技，2012，40(6)：1002-1006.

Lightning Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Shigatse Area in Tibet

BA Sangciren, MO Sha, GE Sangzhuoma

(The Meteorological Bureau of Shigatse in Tibet, Shigatse, Tibet 857000)

Using the data of lightning monitoring and positioning system obtained in 2009 August to 2013 December in Shigatse area, the spatial and temporal distribution characteristics of the area density, intensity of lightning were analyzed. The results show that: Shigatse area lightning average strength is 45.9 kA, negative lightning average strength is 38.35 kA, the average intensity of positive lightning is 53.48 kA; negative flash accounts for 94.4%, positive flash accounts for 5.6%, negative lightning number is much higher than the number of positive lightning. Time variation for the performance of lightning month distribution showed significant unimodal variation characteristics of total flash, flash, positive, negative lightning frequency peak appeared in July; lightning frequency seasonal distribution also showed a significant unimodal variation features of summer lightning, most frequently, at least in autumn winter lightning, lightning activity frequency is slightly higher than that of spring; a day lightning frequency peak time between 14:00 and 20:00, followed by 20:00 to 02:00, the minimum period for 08:00 to 14:00. Space change characteristics in the North East Regional lightning in Shigatse area, and southwest of Zhongba, Nielamu and other county Jilong, lightning density is very low, the lightning density is the lowest for Gyirong County, only the total lightning number 0.3%; intensity distribution characteristics of lightning for the winter average slightly lower than the summer value, peak value appeared in June, valley appeared in November; the average lightning intensity was highest in Zhongba County, the intensity of 108.2 kA, lightning intensity minimum for Jiangzi County, an average of only 26.0 kA.

Shigatse; Lightning density; Lightning intensity; The temporal and spatial distribution

巴桑次仁(1980-)，男，藏族，西藏拉萨人，工程师，从事雷电防御研究。

2015-03-25

S 429

A

0517-6611(2015)13-247-04