雷电灾害风险区划方法研究及其在安徽省的应用

本文根据自然灾害系统理论和自然灾害风险评估理论,利用气象资料、地理信息数据、社会经济数据以及雷电灾情等数据,采用统计方法、灾情解析、专家打分等方法,从致灾因子、孕灾环境、承灾体方面,研究雷电灾害风险评估及区划方法,建立起评价指标与风险评估的定量关系,形成了较完整的雷电灾害风险评估及区划技术方法体系,具有很好的应用推广价值。对安徽省雷电灾害风险区划表明:高风险区主要位于经济水平较高的城市以及皖南山区高海拔地区,而低风险区主要位于淮北地区,与灾情验证情况吻合。

安徽省雷电灾害风险区划

利用安徽省2005—2010年的闪电定位资料,以安徽省各市的行政区域为评估单元,考虑人口密度以及经济发展因素,选取雷暴日(T)、地闪密度(N)、人口密度(L)、单位面积的GDP(D)作为评估指标,建立层次分析模型,得到安徽省的雷电灾害风险区划,然后利用历史雷灾频次对区划结果进行了校验.结果表明:黄山市、马鞍山、铜陵市、池州市、安庆市、淮南市、合肥市、阜阳市具有较高的雷电灾害风险值;宿州市、亳州市、淮北市雷电灾害风险值较低;其他城市雷电灾害风险值居中.

城市化对安徽省极端气温事件的影响

利用卫星遥感资料对安徽省46个台站进行分类,统计分析了城市站、郊区站和乡村站1961—2010年的极端气温指数的年和季节的变化趋势及其受城市化的影响和贡献。结果表明:1)近50年来,除最高气温年极大值外,其他气温年极值都有明显上升趋势,以最低温度极小值最显著;暖日、暖夜天数呈增加趋势,而冷日、冷夜天数呈减少趋势,其中暖夜和冷夜变化趋势更明显;各极端指数的变化趋势总体均表现为城市站较乡村站更显著,郊区站介于两者之间。2)城市站最高气温极大值、最低气温极大值和最低气温极小值因城市化造成的增温分别为0.144、0.184和0.161℃/10a,增温贡献率分别达100.0%、58.8%和21.6%,但城市化对最高气温极小值影响较弱;季节尺度的城市化影响基本都造成增温,春、秋季更明显,而增温贡献率以春、夏季更明显,冬季最小或不显著。3)城市化效应使暖日和暖夜天数增加、冷夜天数减少的趋势更加显著,城市化影响贡献率都在40%以上;暖日、暖夜和冷夜天数的城市化影响贡献率都在冬季最小或不显著。

城市化进程对安徽省风速的影响

利用1981—2010年安徽省61个站的逐日风速资料,结合卫星遥感台站分类方法,统计分析了城市化进程对年、季节平均风速、最大风速和小风日数的影响和贡献。结果表明:(1)近30年安徽省年、季节平均风速和最大风速呈显著减少趋势,小风日数呈显著增加趋势。城市站的变化速率明显大于乡村站,郊区站基本介于二者之间。(2)2000年开始安徽省城市化进程加快,导致城市站与乡村站平均风速及小风日数距平的差异有明显增大趋势。(3)城市站与乡村站年平均风速的趋势系数之差为-0.10(m/s)/10a,城市化对年平均风速减弱的贡献率为40.0%,春季更明显;城市站与乡村站年小风日数的趋势系数之差为15.58d/10a,城市化对年小风日数增多的贡献率为46.9%,秋、冬季更明显;城市化对年最大风速的影响不明显。

近50年安徽省太阳总辐射的时空变化特征

采用1961—2010年安徽省辐射观测数据和常规气象要素观测资料,建立了太阳总辐射的气候学计算方法;进而推算了安徽省各地太阳总辐射,并采用趋势分析、突变检验和小波分析等方法研究了其时空变化特征。结果表明:以理论天文辐射为起始值所建立的全省统一公式,能够较好的拟合安徽省月尺度的太阳总辐射值。根据公式推算的安徽省各地太阳总辐射资源的丰富程度以3级为主,空间分布呈北多南少的特征,季节分布为夏多冬少单峰型,但在梅雨期存在波谷。近50年来安徽省各地太阳总辐射量基本呈一致的减少趋势,全省平均下降趋势为每10年减少0.31 MJ·m-2·d-1,近年来辐射下降趋缓。安徽省太阳总辐射在20世纪80年代初存在一次突变现象;近50年总辐射量以准10年和4~6年左右周期振荡较为明显,而20世纪80年代以来年代际振荡信号减弱,并且太阳总辐射气候态以偏少为主。

自动气象站雷电防护探讨

雷电防护在自动气象站运行中具有重要作用,从接闪、分流、屏蔽、等电位连接、电涌保护、共用接地系统和综合布线等方面介绍了自动气象站观测场室的雷电综合防护问题,并指出防雷装置在检测维护时应注意的几种情况,以为自动气象站的长期、安全、稳定运行以及测报质量的提高提供参考。

皇藏峪国家森林公园雷电防护

传统避雷针对建筑物、电器设备等有限物体的直击雷防护是有用的,而对具有无限面积的林区雷电防护则效果不佳。该文把"驱雷—引雷"理论应用于林区雷电防护中,建议在皇藏峪国家森林公园,根据其雷击选择区、雷电主次导路径、人员密集度以及其他需要重点保护的对象等分别进行雷电防护,以避免或减少园区内雷击事故的发生。

从一次雷击事故谈煤矿雷电防护

雷电对煤矿安全生产构成严重威胁。通过对2009年8月26日孟庄煤矿雷击事件的调查,从防雷原理、气象条件、防雷检测报告等方面分析,寻找萧县雷电发生的规律以及本次雷击事故发生的原因,并提出重视煤矿雷电防护、熟悉煤矿防雷规定及电源线路、电子设备、矿井、炸药库等方面的防雷措施,为煤矿安全生产提供参考。

安徽省皖南山区地闪特征对比分析

利用2011—2013年安徽省ADTD闪电定位系统资料,对皖南山区地闪的发生频次、强度、时间及空间等分布特征进行了分析,并与安徽省的地闪分布特征进行了对比。结果表明:皖南山区地闪发生频次占安徽全省地闪发生频次的28.2%,皖南山区地闪的平均密度为3.21(次/km^2)·a^(-1),明显高于安徽全省地闪的平均密度2.51(次/km^2)·a^(-1)。安徽全省和皖南山区地闪的主要类型为负地闪,6—9月为皖南山区地闪活动频繁期,此时段的地闪发生频次约占全年地闪发生频次的90.8%。皖南山区地闪活动主要集中出现在午后至傍晚,14—17时为雷电活动最频繁时段,与安徽全省闪电日变化特征基本相同。皖南山区地闪电流强度主要集中在10—50kA,在雷电流强度高值区,正地闪比例略增加,皖南山区正地闪平均强度为45kA,负地闪平均强度为36kA,均略低于安徽全省的平均值。

省级防雷业务数据处理平台的开发

本文就利用SQL Sever2000数据库系统及可视化的数据库前端开发工具C++环境进行安徽省省级防雷业务的信息流程设计、数据处理系统的开发以及软件设计的关键技术和有关应用作了简单的介绍,仅供参考。

雷暴天气在多普勒雷达资料上的前兆特征分析

通过多普勒雷达资料分析 ,得到 :雷暴天气的形成过程通常在多普勒雷达图上往往反映为一个双层干区的迅速破坏和基本消失的过程。并且雷暴天气结束后 ,如果双层干区再次重新建立、破坏和消失 ,那么意味着再次雷暴天气过程的发生。

具有特殊地质地貌的黄山风景区雷电环境分析

黄山是世界文化与自然遗产,因而黄山风景区的雷电防护尤为重要。截取能够覆盖整个黄山风景区的区域（118.05°-118.13°E、30.06°-30.09°N）,以1 km^2范围为基本单元,得到各单元内2005年8月24日至2008年9月22日期间的全部地闪频次、极性、强度等参数,研究分析黄山风景区地质地貌、雷电环境及黄山地理环境对雷电活动的影响。研究表明：山区闪电频数随海拔高度略有增加,而平均闪电电流强度有减小趋势。

3003铝合金在雷电直击情况下的损伤特性和损伤机理

雷击铝合金的损伤特性和损伤机理是油罐等防雷保护研究的基础之一。为此,基于模拟雷电流试验方法研究了不同雷电流分量作用下储油常用铝合金材料铝3003的损伤特性和损伤机理,通过采用高分辨扫描电子显微镜(SEM)和X射线能量色散分析(EDS)对雷击3003铝合金的损伤形貌、组织形貌、损伤前后元素原子质量分数变化进行了观察和分析,结合不同雷电流分量的特性讨论了不同雷电流分量下合金的损伤特性和损伤机理。研究结果表明:首次短时间回击电流分量作用下,合金表面形成一层较薄氧化膜,膜层破碎萌生裂纹;回击间长持续时间雷电流分量作用下,合金损伤区第2相粒子密度增大且尺寸减小,过渡区第2相粒子密度明显减少,损伤区和过渡区界面出现树枝晶和带状晶界,合金受热熔化后在电应力作用下凝固不均匀产生裂纹;末次回击后长持续时间雷电流分量作用下,合金出现"过烧"现象,复熔程度加深,出现熔坑,合金损伤区形成了较多的析氢气孔,造成应力集中萌生裂纹。该研究结果可以为合金材料防雷性能的改进提供参考。

基于Logistic回归蚌埠地区致灾雷电预报研究

利用2007—2013年安徽省闪电定位资料和蚌埠地区雷电灾害资料,选取安徽省蚌埠地区36个致灾雷电样本作为建模样本,采用全球预报系统GFS(Global Forecasting System)模式的强对流参数作为预报因子,利用Logistic回归法建立了蚌埠地区4种类型致灾雷电的预报模型。结果表明:CAPE、LFTX和PW共3个参数可作为蚌埠地区致灾雷电预报的指标;建立的4种类型致灾雷电模型的预报效果较好,其中08—14时雷电预报模型的总体预报准确率最高,可达83.00%。当雷电预报模型输出概率偏高且超过0.7时,4种致灾雷电预报模型的预报技巧评分最高,且预报准确率最高,失误率和虚警率较低,预报效果较好。夏季致灾雷电预报模型的整体预报效果较好,平均预报准确率达82.20%,特别是在雷电发生的密集地区,预报出了雷电的高概率分布。

黄山名松雷电灾害风险分析

雷电是威胁自然和文化遗产安全的主要自然灾害之一.正确的雷电灾害风险评估可以有效防止或降低风险,减少损失.使用统计软件对黄山闪电数据进行统计分析,研究与黄山地质地貌、雷电环境等相关的雷电活动规律及其可能对黄山松和游客的影响,利用IEC的方法并进行改进,以龙爪松为例,给出相关风险分析值.研究表明:龙爪松引起的人身伤亡风险较大,超过允许值.风险原因主要为若雷电直接击中龙爪松,由于旁络闪击及雷击的机械作用导致树木爆裂伤人,同时还有雷击引起接触和跨步电压导致人员伤亡事故发生的风险.而龙爪松遭雷击起火或爆裂引起的损毁风险较小,将会达到数百年一遇的几率.评估结果对黄山游客雷电安全管理具有重要意义,对国内外类似风景区的防雷工作具有指导意义.

黄山风景区雷暴电场特征及预警方法研究

利用2011—2012年黄山风景区大气电场仪和闪电定位仪观测数据,统计分析了黄山风景区雷暴过程近地表静电场特征,并选取预报因子建立了雷电预警的预报方程。结果表明:黄山风景区雷暴地面电场以负电场为主导,雷暴过程多伴随电场的正跳变,闪电类型主要为负地闪。选取电场反转和电场差分值超过0.1 k V·m-1·s-1作为预警因子,采用多元回归方法对未来40 min内出现闪电的概率P建立雷电预警方程,建立的预报方程通过了F检验,表明P值大于0.4时预警效果较好,结合是否出现雷暴电场小波分解第七层高频分量的突变特征可以改进预警效果。

安徽省近50年雷暴的时空变化特征及影响因素

利用安徽省78个气象台站1961～2009年逐日雷暴资料,统计出历年各站雷暴日数并建立时间序列,通过趋势分析、EOF分析、小波分析、MK突变检验等方法对安徽省近50年雷暴的时空变化特征及影响因素进行分析。结果表明:安徽省雷暴日数存在显著的减少趋势;空间分布为南部多于北部,山区多于平原;季节分布为夏季最多,春季次之,秋季相对较少,冬季很少出现雷暴;初雷日期推迟而终雷日期提早,雷暴期有缩短趋势;安徽省所有台站的雷暴日数均在减少,其中江淮之间西南部及皖南南部减少的幅度最大;雷暴日数EOF展开前3个模态累积方差贡献达98.7%,第一模态为全省一致型,第二模态为南北相反型;雷暴日数存在10～12年和2～3年左右的周期,在1976年存在一次显著突变;雷暴的时空变化与大气环流、纬度、地形、季节等因素有关。

安徽省雷电灾害特征分析及区域灾情评估

利用安徽省雷电灾害资料和闪电定位资料,对1998~2012年的雷电灾害特征进行了统计分析,选取年平均雷灾次数N、年平均伤亡人数M和年平均经济损失E作为基本评价指标,利用熵权综合评价模型对安徽省78个县级行政单位的区域雷电灾情进行评估,对雷电灾害强度空间分布做了等级划分。结果表明：2002~2009年为安徽省雷电灾害高发年份;全省雷电灾害主要集中发生在6、7、8月份;雷电灾害发生于城市（县城）的频次要多于乡村;乡村地区的雷电灾害损失类型主要为人身伤亡,城市的雷电灾害损失类型主要为电子设备的物理损害和经济损失;民用、电力和通信为全省主要雷电灾害损失行业。综合灾情指数G分布反映了不同地区受雷电灾害的严重程度,其中南陵县、阜阳市区、马鞍山市区、淮北市区和宣城市区为受灾较重的地区。灾情评估结果可为区域性的雷电防护和风险评估工作提供科学依据。

淮河流域参考作物蒸散量变化特征及主要气象因子的贡献分析

利用淮河流域171个站点1971-2010年的气象资料,采用FAO Penman-Monteith公式计算该区近40a的参考作物蒸散量(ET0),并对ET0的时空分布特征和影响因子进行定量分析。结果表明:淮河流域年ET0为898mm,近40a总体以17.5mm/10a的速率减小(P<0.05);空间分布显示西北部大部站点ET0呈显著下降趋势(P<0.05),仅东南部个别站点呈显著上升趋势(P<0.05)。各气象因子对ET0变化的贡献表现为两方面,即ET0对气象因子的敏感性和气象因子的多年相对变化率,在4个主要因子中(平均温度、相对湿度、日照时数和风速),ET0对相对湿度的变化最敏感(敏感系数最大),而风速的多年平均变化率最大。从各因子的贡献率看,对ET0贡献最大的是风速,平均温度的贡献最小,4个因子对ET0变化的总贡献率为-4.96%,总贡献率为负在很大程度上解释了ET0呈下降趋势的原因。

建筑物对周边气温影响的初步研究

随着城市化进程的加快,建筑物成为影响气温观测的最重要因素之一。为了定量研究建筑物对周边气温的影响,应用城市小区尺度模式,选取气象站观测的3个重要时刻(14∶00、20∶00以及02∶00,北京时间),模拟了草地下垫面上长60 m、宽20 m的孤立建筑物,在不同高度(6、18、30m)及不同初始风速(2、4、6、8、10 m·s^(-1))条件下建筑物下风方的气温变化。研究结果表明:(1)由于建筑物的存在,夏季晴天14∶00建筑物下风方最大增温可达2.4℃,夜间20∶00和02∶00建筑物下风方最大降温分别为1.0℃、2.4℃。(2)以影响幅度大于0.1℃为标准,建筑物对下风方气温影响的最大距离在14∶00为11.7倍建筑物高度;而在20∶00和02∶00分别达到36.7倍和21.7倍建筑物高度,超过气象探测环境保护条例规定标准。(3)建筑物导致下风方风速衰减,从而增加了湍流动能中机械产生项的作用,即风速衰减幅度越大,对气温变化影响作用越强;而在白天不稳定层结下,建筑物造成的太阳辐射遮蔽效应对气温变化也有一定影响,建筑物越高,反而会在一定程度上减弱增温效应。