呂海勇, 莊燕洵, 尹娜

(廣東省防雷中心， 廣東廣州　510080)

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廣東省雷電災(zāi)害易損性分析與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

呂海勇, 莊燕洵, 尹娜

(廣東省防雷中心， 廣東廣州510080)

摘要：根據(jù)1996—2014年廣東省雷電災(zāi)害事故統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、1999—2014年廣東省閃電定位資料和廣東省各地國(guó)民生產(chǎn)總值和人口數(shù)量，選取地閃密度、雷電災(zāi)害頻數(shù)、經(jīng)濟(jì)(GDP)損失模數(shù)、生命易損模數(shù)、雷電災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失、雷電災(zāi)害人員傷亡等6個(gè)因子作為廣東省各市雷電災(zāi)害易損性評(píng)估指標(biāo)，對(duì)全省21個(gè)地級(jí)各市進(jìn)行雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)合GIS方法對(duì)全省各地按行政區(qū)域進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，為各地科學(xué)、有效地做好雷電災(zāi)害防御規(guī)劃和措施提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：雷電災(zāi)害； 易損性； 風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃； 地閃； 廣東省

雷電是發(fā)生于大氣中的一種瞬時(shí)放電現(xiàn)象，具有突發(fā)性、大電流、強(qiáng)電磁輻射等特點(diǎn)。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，以及全球氣候變化帶來的極端天氣的增加，使得雷電災(zāi)害對(duì)社會(huì)和人身財(cái)產(chǎn)安全的影響越來越大。廣東屬于雷暴高發(fā)區(qū)，雷暴活動(dòng)十分頻繁[1-3]，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全省年平均雷暴日約66.7 d，年平均地閃次數(shù)約為320百萬次，年均每平方公里雷電密度值為16.25次。過去15年我省平均每年因雷電災(zāi)害死亡68人，占?xì)庀鬄?zāi)害總傷亡人數(shù)的34%。雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析和區(qū)劃是相關(guān)法律法規(guī)賦予氣象部門的職責(zé)，也一種比較有效的災(zāi)害管理方法。近些年來，國(guó)內(nèi)的氣象科技工作者在區(qū)域雷電災(zāi)害易損性評(píng)估與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃方面，做了相關(guān)的研究。尹娜等[4]對(duì)雷電災(zāi)害進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分析；李浩等[5]分析了浙江省雷電災(zāi)害易損性，并做了易損度區(qū)劃；嚴(yán)春銀[6]和程麗丹等[7]分別對(duì)江西和河南的雷電災(zāi)害易損性進(jìn)行分析和區(qū)劃；莊燕洵等[8]從地閃密度空間分布情況對(duì)廣東省進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃。

本研究將參考以上文獻(xiàn)所運(yùn)用的方法，采用地閃密度、雷電災(zāi)害頻度、經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)、生命易損模數(shù)、雷電災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失數(shù)、雷災(zāi)人員傷亡數(shù)等指標(biāo)，對(duì)全省21個(gè)地市進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析及區(qū)劃。該分析和區(qū)劃結(jié)果直觀反映了各地雷電災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)弱，對(duì)各地的雷災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)管理有重要的指導(dǎo)意義。

1廣東省雷電災(zāi)害區(qū)域環(huán)境背景

1.1地理地貌

廣東省地處中國(guó)大陸最南部。全省土地面積17.97萬平方千米,地貌類型復(fù)雜多樣，有山地、丘陵、臺(tái)地和平原，其面積分別占全省土地總面積的33.7%、24.9%、14.2%和21.7%。地勢(shì)總體北高南低，北部多為山地和高丘陵，南部則為平原和臺(tái)地。廣東人口密度約為481人/km2，經(jīng)濟(jì)規(guī)模連續(xù)26年位列全國(guó)第一。

1.2氣候環(huán)境

廣東省屬于東亞季風(fēng)區(qū)，年平均降水量為1 789.3 mm，年降水量分布不均，呈多中心分布。根據(jù)近年來的廣東省雷電公報(bào)，全省雷電主要集中在4—9月，前汛期(4—6月)經(jīng)常伴隨著暴雨，雷電災(zāi)害最為頻繁；而后汛期(7—9)午后局部對(duì)流抬升的頻繁發(fā)生以及臺(tái)風(fēng)的影響造成雷電活動(dòng)增多，進(jìn)而引發(fā)雷電災(zāi)害增加。從日分布來看，雷電主要集中在一天當(dāng)中的午后，這主要與強(qiáng)對(duì)流天氣有關(guān)，局地?zé)崃μ弯h面雨系的形成，導(dǎo)致強(qiáng)對(duì)流天氣在午后出現(xiàn)，雷電活動(dòng)較為頻繁。

2數(shù)據(jù)與研究方法

2.1數(shù)據(jù)來源

本研究運(yùn)用的數(shù)據(jù)：地閃密度取自1999—2014年南方電網(wǎng)廣東省閃電定位系統(tǒng)；雷電災(zāi)害資料來自于1996—2014年《廣東省雷電災(zāi)害匯編》；全省各地市國(guó)民生產(chǎn)總值(GDP)和人口數(shù)量采用《2014年廣東省統(tǒng)計(jì)年鑒》發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2指標(biāo)的定義和計(jì)算方法

地閃密度M(次/km2)是指各市每年每平方公里發(fā)生的地閃次數(shù)；雷電災(zāi)害頻度P是指各地區(qū)每年發(fā)生雷電災(zāi)害的次數(shù)(次/年)；經(jīng)濟(jì)易損模數(shù)D表示區(qū)域內(nèi)發(fā)生災(zāi)害時(shí)，單位面積上的經(jīng)濟(jì)損失(D=DS/S，萬元/km2,其中DS用各市的GDP生產(chǎn)總值代替，S為各市的行政面積)；生命易損模數(shù)L表示區(qū)域發(fā)生雷電災(zāi)害時(shí)單位面積上受危害的人口數(shù)量(L=LS/S,萬人/km2,其中LS為各市常住人口，S為各市的行政面積)；雷電災(zāi)害經(jīng)濟(jì)損失數(shù)E表示雷電災(zāi)害造成的直接經(jīng)濟(jì)損失量；雷災(zāi)人員傷亡C表示雷電災(zāi)害造成的人員傷亡數(shù)量。

2.3研究方法

本研究根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算出各地市雷電災(zāi)害易損性各項(xiàng)指標(biāo)的參數(shù)；采用氣象學(xué)分析中常用的分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法[9]對(duì)各地雷電災(zāi)害易損性進(jìn)行分級(jí)，獲取綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)；再運(yùn)用分區(qū)法和GIS的方法，生成廣東省各地雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。采用的分級(jí)統(tǒng)計(jì)法方法是：首先將全省21個(gè)市某個(gè)指標(biāo)從小到大順排列，并按第2、3、4組5個(gè)記錄，第1、5組3個(gè)記錄的方法分為5組數(shù)據(jù)；然后，將第n(n=1，2，3，4)組中的最大值和第n+1組中的最小值作為第n級(jí)的最大值和第n+1級(jí)的最小值，……以此類推，劃分等級(jí)。

3廣東省地閃密度區(qū)域分布和雷電災(zāi)害特征

3.1地閃密度區(qū)域分布特征

圖1是1999—2014年廣東省各地區(qū)平均地閃密度分布圖。

圖1　1999-2014年廣東省各地區(qū)平均地閃密度分布

全省15年的平均地閃密度為16.63 次/(km2·年)，全省有廣州、佛山等7個(gè)市高于全省平均值；廣州是全省地閃密度最高的地區(qū)，為33.1 次/(km2·年)，高密度區(qū)域主要集中在以廣州為中心的珠江三角洲及周邊地區(qū)和粵西茂名湛江一帶，粵東和粵北地區(qū)的地閃密度相對(duì)較低。

3.2雷電災(zāi)害頻度特征

圖2是2008-2014年廣東省各地區(qū)雷災(zāi)頻數(shù)和地閃次數(shù)分布圖。

圖2　2008—2014年廣東省各地區(qū)雷災(zāi)頻數(shù)和地閃次數(shù)分布

從圖中可以看出，廣州市平均每年發(fā)生81次雷災(zāi)，東莞為70次，其后依次是湛江、梅州、佛山、韶關(guān)、清遠(yuǎn)等地。年平均地閃次數(shù)最大是清遠(yuǎn)平均每年發(fā)生28萬次，依次是廣州、惠州、肇慶、湛江等地。經(jīng)分析，雷電災(zāi)害頻數(shù)和平均地閃次數(shù)相關(guān)系數(shù)為-0.28，雷電災(zāi)害頻數(shù)和地閃密度相關(guān)系數(shù)為0.50。這說明地閃密度越高的地區(qū)，雷電災(zāi)害的發(fā)生數(shù)也相對(duì)較多；而地閃次數(shù)與雷電災(zāi)害發(fā)生數(shù)沒有必然的相關(guān)關(guān)系。

4廣東省雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)

為了對(duì)廣東省雷電災(zāi)害做出風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃，首先，計(jì)算全省各市具體的雷電災(zāi)害易損性指標(biāo)(表略)，再將雷電災(zāi)害易損性指標(biāo)用高、次高、中、次低、低5個(gè)等級(jí)，結(jié)合廣東省區(qū)域特征和雷電災(zāi)害情況，賦予各等級(jí)如下的定值：高為1.0、次高為0.8、中為0.6、次低為0.4，低為0.2。按氣象學(xué)中的分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法，列出廣東省雷電災(zāi)害易損性指標(biāo)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1　廣東省雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的等級(jí)劃分

根據(jù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，判斷每個(gè)市每個(gè)指標(biāo)的所屬級(jí)別，獲取平均值作為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。再將每個(gè)指標(biāo)做加權(quán)平均后得出廣東省各地雷電災(zāi)害綜合易損系數(shù)，如表2所示。

表2　廣東省各地區(qū)雷電災(zāi)害易損性指標(biāo)

5廣東省雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃

根據(jù)表2中廣東省各市雷電災(zāi)害易損性綜合評(píng)估結(jié)果，采用5級(jí)分區(qū)法將廣東省21個(gè)市劃分為雷電災(zāi)害高、次高、中、次低、低風(fēng)險(xiǎn)易損區(qū)，再根據(jù)計(jì)算得到的綜合易損系數(shù)將其分為5個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)約4個(gè)市，推算出不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的雷電災(zāi)害易損綜合值分別為R1≥0.83，0.63≤R2<0.83，0.57≤R3<0.63，0.47≤R4<0.57，R5<0.47。最后，根據(jù)21個(gè)市雷電災(zāi)害易損性綜合評(píng)估值，判斷各地所屬風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，得到廣東省各地雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃結(jié)果，如表3所示。

運(yùn)用GIS的方法，借助ARCGIS軟件，將廣東省雷電災(zāi)害易損性綜合指標(biāo)疊加在廣東省行政區(qū)劃圖層的屬性數(shù)據(jù)庫中，運(yùn)用GIS空間分析能力，按分析的需要從數(shù)據(jù)庫中提取分析要素，生成廣東省雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖(圖3)。

表3　廣東省雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃表

圖3　廣東省雷電災(zāi)害易損性風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖

6結(jié)語

廣州、深圳、佛山、東莞屬于雷電災(zāi)害易損性高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，中山、湛江、江門、惠州、揭陽、茂名是次高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，肇慶、韶關(guān)、珠海是中等風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，汕頭、潮州、陽江、云浮是次低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，汕尾、梅州、清遠(yuǎn)、河源是低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。全省雷電災(zāi)害易損性高的區(qū)域主要分布在全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r較好、同時(shí)也是人口密度較大的地區(qū)，也是雷電災(zāi)害易損性最大的地區(qū)；這些區(qū)域的各級(jí)政府更應(yīng)該重視和加強(qiáng)防雷減災(zāi)工作，采取科學(xué)、合理的預(yù)防措施，避免和減輕雷災(zāi)事故的發(fā)生。

雷電災(zāi)害易損性評(píng)估和區(qū)劃是各級(jí)氣象部門的一項(xiàng)業(yè)務(wù)，但目前在業(yè)務(wù)運(yùn)行的過程中存在選取評(píng)估指標(biāo)不統(tǒng)一、各指標(biāo)的權(quán)重取值不統(tǒng)一的問題；本研究在這方面做了一些嘗試，但沒有形成固定的方法和量化標(biāo)準(zhǔn)。如何形成科學(xué)、合理的評(píng)估模型并推廣應(yīng)用于業(yè)務(wù)，如何將文中的6個(gè)指標(biāo)定量化考慮其指標(biāo)的權(quán)重，是需要進(jìn)一步研究的問題[10]。

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收稿日期：2015-08-03

作者簡(jiǎn)介：呂海勇(1980年生)，男，工程師，本科，主要從事氣象防雷工作。E-mail：609214886@qq.com

中圖分類號(hào)：P49

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.3969/j.issn.1007-6190.2016.02.012

呂海勇, 莊燕洵, 尹娜.廣東省雷電災(zāi)害易損性分析與風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃[J].廣東氣象，2016,38(2)：50-53.