馬虹旭 袁湘玲 張凱 姜禹

(1 中國(guó)氣象局沈陽(yáng)大氣環(huán)境研究所，沈陽(yáng) 110166； 2 遼寧省防雷技術(shù)服務(wù)中心，沈陽(yáng) 110166；3 黑龍江齊齊哈爾市氣象局，齊齊哈爾 161006; 4 東軟集團(tuán)股份有限公司，沈陽(yáng) 110179)

引言

作為最嚴(yán)重的10種自然災(zāi)害之一，雷電是發(fā)生頻率高，突發(fā)性強(qiáng)的一種瞬態(tài)天氣現(xiàn)象，常伴有閃電、雷雨、大風(fēng)、冰雹等極端災(zāi)害性天氣。雷電發(fā)生的隨機(jī)性及其成災(zāi)的迅速性使得電力、航空航天、化工、保險(xiǎn)業(yè)、建筑業(yè)、旅游景區(qū)等各部門對(duì)雷電監(jiān)測(cè)和預(yù)警的要求越來(lái)越大、越來(lái)越高。遼寧省地處亞歐大陸東岸，屬大陸季風(fēng)氣候，具有中緯度西風(fēng)帶天氣特色。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是：四季分明，春秋季短，雨熱同季，寒冷期長(zhǎng)，日照豐富，東濕西干，平原風(fēng)大等。遼寧春季回暖迅速，風(fēng)大少雨；夏季雨量充沛，高溫潮濕，秋季氣溫速降，雨量驟減；冬季寒冷漫長(zhǎng)，降水稀少。遼寧的雷暴期，遼西山區(qū)稍短，在160～170 d之間；東南部地區(qū)和營(yíng)口地區(qū)較長(zhǎng)，可達(dá)180 d以上，丹東達(dá)196 d；其他地區(qū)在170～180 d之間。最長(zhǎng)雷暴期，大部分地區(qū)超過(guò)200 d，其中鞍山、本溪、丹東及復(fù)州城等地雷暴期可達(dá)250 d[1]。根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》[2](GB50343—2012)中的規(guī)定，通過(guò)對(duì)遼寧省年平均雷暴日的統(tǒng)計(jì)表明：遼寧省屬中雷區(qū)。

由于雷電災(zāi)害的隨機(jī)性和瞬時(shí)性，以及雷電資料的不完備性，使得系統(tǒng)性的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究亟待開(kāi)展。長(zhǎng)期以來(lái)，國(guó)內(nèi)外不少專家和學(xué)者致力于雷電災(zāi)害研究，如張婧等[3]通過(guò)對(duì)河北省1998—2007年的氣象觀測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用GIS技術(shù)、結(jié)合自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)方法及洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，基于本省自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等要素，繪制河北省縣級(jí)洪澇災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃圖。殷嫻等[4]對(duì)江蘇省13個(gè)地級(jí)市的雷電災(zāi)害分布特征進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)區(qū)域雷災(zāi)易損性取決于區(qū)域自然條件對(duì)雷電磁場(chǎng)環(huán)境變化的敏感性，同時(shí)還與區(qū)域社會(huì)體系對(duì)雷電災(zāi)害的承受能力息息相關(guān)。目前基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論[5]，開(kāi)展雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃研究是許多學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)[6-8]，隨著地理信息數(shù)據(jù)在氣象領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用，在開(kāi)展氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃時(shí)結(jié)合GIS技術(shù)，將有助于提高氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃精度。

現(xiàn)階段遼寧省利用閃電定位儀數(shù)據(jù)對(duì)雷電易發(fā)區(qū)域的劃分研究較為欠缺，本文基于自然災(zāi)害系統(tǒng)理論和自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論，利用遼寧地區(qū)1981—2010年雷暴日資料、2012—2019年閃電定位儀資料，結(jié)合2015年公里網(wǎng)格GDP及人口數(shù)據(jù)，分析遼寧省雷電災(zāi)害孕災(zāi)環(huán)境、雷電活動(dòng)時(shí)空分布特征及遼寧省潛在的雷電易損性。利用ArcGIS 空間分析方法，將地閃密度中的數(shù)據(jù)進(jìn)行格柵化處理，利用插值分析中的反距離權(quán)重法進(jìn)行平均運(yùn)行，獲得內(nèi)插單元，編制出遼寧省雷電易發(fā)區(qū)域及防范等級(jí)劃分的示意圖,為加快遼寧省雷電災(zāi)害防御體系建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和重要參考，對(duì)政府防御雷電災(zāi)害提供決策依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

文中使用資料包括: 2012—2019年遼寧省閃電定位資料，來(lái)源于遼寧省氣象信息中心；1981—2010年遼寧省雷暴日數(shù)據(jù)，來(lái)源于國(guó)家氣象信息中心制作的中國(guó)地面氣候標(biāo)準(zhǔn)值數(shù)據(jù)集；2015年中國(guó) GDP 空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)[9]和中國(guó)人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)[10],源自中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心(http://www.resdc.cn)。

1.2 研究方法

1.2.1 建立評(píng)價(jià)單元

建立評(píng)價(jià)單元是指對(duì)選定區(qū)域進(jìn)行空間劃分，形成評(píng)價(jià)分析的最小單位，這些空間單元構(gòu)成了雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本單元[11]。在空間單元?jiǎng)澐稚?，考慮到避免雷電定位誤差的影響，把遼寧省所轄行政區(qū)域38°43′～43°26′ N、118°53′～125°46′ E，按照10 km×10 km的尺度進(jìn)行劃分，劃分為1615個(gè)空間單元，對(duì)各空間單元的閃電定位數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，利用 ArcGIS 軟件進(jìn)行空間分析。空間分析采用反距離權(quán)重法(IDW)將點(diǎn)插值成柵格表面，獲得的像元輸出值限定在插值時(shí)用到的值范圍之內(nèi)。由于反距離權(quán)重法是加權(quán)平均距離，因此其平均值不可能大于最大輸出或小于最小輸入。由于樣本足夠密集，采用反距離權(quán)重法會(huì)獲得最佳結(jié)果，用公式表達(dá)為：

(1)

1.2.2 雷電易發(fā)區(qū)的劃分方法

雷電易發(fā)等級(jí)代表評(píng)價(jià)單元發(fā)生雷電并造成危害的可能性的大小。本研究選取雷暴日數(shù)、閃電密度和雷電流強(qiáng)度做為雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用AHP方法[12-14]確定指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型，依據(jù)雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)值，利用自然斷點(diǎn)法進(jìn)行雷電易發(fā)等級(jí)劃分。選取雷電流平均幅值、繞擊率和雷擊率綜合量化分析雷電流強(qiáng)度特征[15]，采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法[16]，建立雷電流強(qiáng)度分析模型。根據(jù)加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法，假設(shè)因指標(biāo)量化值的不同，導(dǎo)致不同指標(biāo)對(duì)于特定因子的影響程度存在差別，表達(dá)為下列公式：

(2)

式中,Vij為評(píng)價(jià)因子的總值；Dij為因子i，j的指標(biāo)(Dij≥0)；Wij為權(quán)重值(0≤Wij≤1)；n為評(píng)價(jià)指標(biāo)個(gè)數(shù)。雷暴日和地閃密度可反映評(píng)價(jià)單元發(fā)生雷電的可能性，雷電流強(qiáng)度可反映評(píng)價(jià)單元可能遭受雷電損害的危險(xiǎn)程度，繞擊率和雷擊率可反映評(píng)價(jià)單元內(nèi)防雷裝置失效的可能性。

1.2.3 雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)的確定方法

雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)是指評(píng)價(jià)單元可能發(fā)生雷擊的風(fēng)險(xiǎn)及承災(zāi)體可能受損的程度。本研究選取雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、生命和經(jīng)濟(jì)易損指數(shù)做為雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法建立雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)值計(jì)算模型，依據(jù)雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)值確定雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)。所謂的風(fēng)險(xiǎn)矩陣法是一種綜合評(píng)估方法，即對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)和危險(xiǎn)發(fā)生后可能產(chǎn)生破壞影響的嚴(yán)重程度來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)估，同時(shí)開(kāi)展定性評(píng)估分析風(fēng)險(xiǎn)大小的方法。該方法的思路是對(duì)所研究的風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性和破壞程度分別進(jìn)行分級(jí)評(píng)分，將二者作為矩陣的行和列，二者的估計(jì)值相乘得到所研究的風(fēng)險(xiǎn)值，最終按照風(fēng)險(xiǎn)事件在矩陣中的位置做出評(píng)估。風(fēng)險(xiǎn)矩陣的基本數(shù)學(xué)模型為：

當(dāng)pi≤p

R=f(p,c)=[Rij]

(3)

式中，Rij表示風(fēng)險(xiǎn)矩陣中對(duì)應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)概率第i級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)后果第j級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，pi與cj分別表示風(fēng)險(xiǎn)概率第i級(jí)和風(fēng)險(xiǎn)后果第j級(jí)的下限，pi+1與cj+1分別為相對(duì)應(yīng)的上限。常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)形式是以乘法作為函數(shù)具體的實(shí)現(xiàn)形式。雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)劃分模型的計(jì)算公式為：

R=PC

(4)

式中,R為雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值；P為雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；C為生命和經(jīng)濟(jì)易損指數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 閃電活動(dòng)時(shí)間變化

2.1.1 閃電活動(dòng)年際變化

有研究人員認(rèn)為，閃電定位系統(tǒng)探測(cè)的小幅值正地閃可能來(lái)源于環(huán)境電場(chǎng)、云閃的干擾，或是由于閃電定位儀的硬件系統(tǒng)導(dǎo)致探測(cè)小幅值正地閃的效果不理想，提出剔除這部分?jǐn)?shù)據(jù)，以消除探測(cè)誤差[17]。根據(jù)2012—2019年遼寧省閃電定位數(shù)據(jù)，總計(jì)有841,875個(gè)閃電記錄，結(jié)合地閃資料在不同地區(qū)的分布特征及IEEE工業(yè)組文件規(guī)定回?fù)綦娏鲬?yīng)用范圍定義[18]，本文剔除了其中雷電流幅值絕對(duì)值小于2 kA的5,492個(gè)記錄和大于300 kA的2,847個(gè)記錄，本研究使用的樣本總數(shù)為833,536個(gè)。其中正閃數(shù)為120,955個(gè)，占樣本總數(shù)的14.5%；負(fù)閃數(shù)為712,581個(gè)，占樣本總數(shù)的85.5%。采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法得出2012—2019年遼寧省閃電活動(dòng)年際變化特征，并繪制于圖1中。從圖1中可以看出，總閃電和負(fù)閃電次數(shù)年際變化趨勢(shì)基本一致，均呈明顯下降趨勢(shì)，正閃電年際變化不明顯?？傞W電數(shù)最大值出現(xiàn)在2013年，為161,191次，最小值出現(xiàn)在2018年，為50,313次；負(fù)閃數(shù)最大值出現(xiàn)在2013年，為151,935次，最小值出現(xiàn)在2016年，為35,433次；正閃數(shù)最大值出現(xiàn)在2016年，為21,267次，最小值出現(xiàn)在2013年，為9,256次。2013—2016年，總閃和負(fù)閃呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，2017年閃電活動(dòng)有所增加，但2012—2019年，總體上呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，總閃與負(fù)閃年際變化趨勢(shì)一致，正閃年際變化不明顯。高繼卿等[19]通過(guò)對(duì)北方地區(qū)降水資料的分析，發(fā)現(xiàn)最近30 a遼寧地區(qū)半干旱面積顯著擴(kuò)大，半濕潤(rùn)區(qū)面積明顯縮小，在過(guò)去的50 a，小雨降水頻次增加，大雨及暴雨極少出現(xiàn)，近10 a遼寧省年平均氣溫是在波動(dòng)中呈上升趨勢(shì)，可見(jiàn)在全球氣候變暖的大背景下，遼寧地區(qū)冷空氣的勢(shì)力較弱，強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)的頻次減少，因此遼寧省的閃電活動(dòng)呈逐年遞減的趨勢(shì)。

圖1 2012—2019年遼寧省閃電活動(dòng)年際變化

2.1.2 閃電活動(dòng)月際變化特征

圖2為2012—2019年遼寧省閃電活動(dòng)月際變化。從中可以看出，遼寧省閃電活動(dòng)主要發(fā)生在6—9月，占總樣本的89.3%，正閃和負(fù)閃分別占其總樣本的72.9%、91.9%。 總閃和負(fù)閃最大值出現(xiàn)在8月，分別占其總樣本的36.8%和40.9%；正閃活動(dòng)最大值出現(xiàn)在6月，占正閃總樣本的39.4%。這種月際變化是由遼寧的氣候特點(diǎn)決定的，5—6月遼寧地區(qū)西南暖濕氣流開(kāi)始活躍，受東北冷渦影響，不穩(wěn)定天氣形勢(shì)增多，冷暖空氣交匯，水汽、熱力、動(dòng)力條件均有利于不穩(wěn)定能量聚集，形成強(qiáng)對(duì)流天氣。7月平均氣溫最高，7月下旬開(kāi)始，太平洋副熱帶高壓逐步北跳，將南部暖濕氣流輸送至東北地區(qū)，當(dāng)有中小尺度天氣系統(tǒng)活動(dòng)，配合以遼寧東西部山區(qū)地形抬升作用，地面場(chǎng)發(fā)生畸變，極易形成局地強(qiáng)雷暴天氣[20]，因此雷暴出現(xiàn)在夏季的頻率最多。春季，隨著氣溫逐漸回升，冷空氣勢(shì)力逐漸減弱，暖空氣日漸活躍；秋季恰恰相反；冬季冷空氣占主要地位，因此幾乎沒(méi)有雷暴

圖2 2012—2019年遼寧省閃電活動(dòng)占比(占總樣本)月際變化

2.2 雷電流幅值分布概率

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析2012—2019年遼寧省雷電流幅值的分布概率，并將結(jié)果繪制于圖3中。從圖3中可以看出，負(fù)閃雷電流幅值主要分布在15～40 kA，占其總樣本的71.4%；正閃分布較為分散，大于200 kA的閃電主要是正閃。在北方地區(qū)，正電荷區(qū)廣泛地分布于雷暴云底部，雷暴云大多呈現(xiàn)三極性結(jié)構(gòu)，即上下兩端為正電荷，中間為負(fù)電荷[21]，很多學(xué)者通過(guò)大量的研究發(fā)現(xiàn)，在雷暴云中，負(fù)電荷區(qū)的電荷密度通常比正電荷區(qū)大一個(gè)量級(jí)[22]，且負(fù)閃的回?fù)魯?shù)往往高于正閃。

圖3 2012—2019年遼寧省雷電流幅值概率分布

2.3 閃電空間分布

2.3.1 雷暴日數(shù)空間分布

圖4a中基于1981—2010年遼寧省雷暴日數(shù)據(jù)，得出的遼寧省年平均雷暴日數(shù)空間分布圖可以看出：朝陽(yáng)地區(qū)、阜新市彰武縣、錦州市義縣、鐵嶺地區(qū)、撫順地區(qū)、本溪地區(qū)西部、遼陽(yáng)地區(qū)東部最多，在30～40 d之間，屬于中雷區(qū)。大連地區(qū)、丹東地區(qū)、營(yíng)口市區(qū)、盤錦地區(qū)最少，小于25 d，屬于少雷區(qū)。

圖4b中基于2012-2019年遼寧省閃電定位資料，得出的遼寧省年平均雷暴日數(shù)空間分布圖可以看出：朝陽(yáng)市建平縣、阜新地區(qū)西部、鐵嶺地區(qū)西部、撫順地區(qū)、丹東地區(qū)最多，大于40 d，屬于多雷區(qū)。朝陽(yáng)市區(qū)、錦州市區(qū)、盤錦地區(qū)、大連地區(qū)南部、遼陽(yáng)地區(qū)北部、鞍山地區(qū)南部、鐵嶺地區(qū)中部、丹東地區(qū)南部最少，小于25 d，屬于少雷區(qū)。其余地區(qū)在25～40 d之間，屬于中雷區(qū)。

圖4 遼寧省年平均雷暴日數(shù)空間分布:(a)基于1981—2010年雷暴日數(shù)據(jù),(b)基于2012—2019年閃電定位數(shù)據(jù)

兩種資料得出的遼寧地區(qū)年平均雷暴日空間分布呈現(xiàn)出從中部丘陵、平原及沿海地區(qū)向東西部山區(qū)逐漸遞增的特征。丘陵地區(qū)和山區(qū)的地形，對(duì)中尺度雷暴系統(tǒng)有動(dòng)力抬升作用，白天太陽(yáng)輻射向空中反射量少于平地，熱量積累后受地形阻擋，散逸的能力也低于平原[23]，可見(jiàn)遼寧地區(qū)雷暴日數(shù)空間分布符合山地大于平原，平原大于沿海地區(qū)的分布規(guī)律。兩種資料得出的結(jié)果在量級(jí)上有差別，分析原因主要是由于人工觀測(cè)雷暴日是通過(guò)人耳監(jiān)聽(tīng)，主觀性較強(qiáng)，雷聲大小、周圍環(huán)境噪聲等都會(huì)影響觀測(cè)員的判斷，觀測(cè)范圍約為15～20 km，而閃電定位儀單站探測(cè)范圍平均為300 km，遠(yuǎn)大于人工觀測(cè)，探測(cè)精度更高，因此閃電定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人工觀測(cè)值[24]。

2.3.2 閃電密度空間分布特征

本文利用ArcGIS 空間分析方法，將閃電密度中的數(shù)據(jù)進(jìn)行格柵化處理，利用插值分析中的反距離權(quán)重法進(jìn)行平均運(yùn)行，獲得內(nèi)插單元，繪制2012—2019遼寧省閃電密度空間分布(圖5)?？梢钥闯鲩W電密度最高值區(qū)位于丹東鳳城北部，為0.884～1.175 次·km-2·a-1。次高值區(qū)位于鐵嶺南部、撫順北部、鞍山中部，為0.592～0.884次·km-2·a-1。低值區(qū)位于東西部山區(qū)及南部沿海地區(qū)，密度值小于0.301次·km-2·a-1。通過(guò)對(duì)高值區(qū)的地形分析后認(rèn)為，山區(qū)的迎風(fēng)坡對(duì)雷暴云有強(qiáng)迫抬升作用，迎風(fēng)坡前和山谷底部的空氣受熱不均勻，容易形成對(duì)流，導(dǎo)致閃電頻發(fā)。

圖5 2012—2019年遼寧省閃電密度空間分布

2.3.3 雷電流平均幅值空間分布特征

從2012-2019年遼寧省雷電流平均幅值分布特征(圖6)，可以看出，高值區(qū)位于朝陽(yáng)市區(qū)、建平縣及大連旅順口區(qū)，為57.9～69.9 kA；低值區(qū)分布于錦州大部、鞍山西北部及東南部、鐵嶺南部、撫順西部及南部、本溪南部、丹東西部，為21.7～33.8 kA；其他區(qū)域雷電流平均幅值介于33.8～57.9 kA。雷電流平均幅值空間分布與閃電密度空間分布特征差異較大，這與不同強(qiáng)度的雷暴對(duì)總閃貢獻(xiàn)的差別有關(guān)。在雷暴過(guò)程中，弱雷暴發(fā)生次數(shù)最多，但是產(chǎn)生的閃電占比較少，強(qiáng)雷暴過(guò)程發(fā)生次數(shù)雖少，但是產(chǎn)生閃電的效率高，危害大。雷電流平均幅值空間分布與局地地形一致，具有較明顯的地理特征。

圖6 2012—2019年遼寧省雷電流平均幅值空間分布

2.4 雷電易發(fā)區(qū)劃

采用加權(quán)綜合評(píng)價(jià)法將遼寧省雷電易發(fā)區(qū)劃分為4個(gè)等級(jí)：紅色—雷電高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，橙色—雷電中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，黃色—雷電中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，藍(lán)色—雷電低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(圖7)。結(jié)果表明：遼寧地區(qū)雷電易發(fā)區(qū)域呈現(xiàn)以沈陽(yáng)市區(qū)—遼陽(yáng)市區(qū)—鞍山市區(qū)及海城市—營(yíng)口市區(qū)—盤錦市區(qū)—大連市區(qū)及瓦房店市—普蘭店市一線(東北—西南向)為軸，自中部丘陵和平原地區(qū)向東西部山區(qū)逐漸遞減的分布趨勢(shì)，雷電易發(fā)區(qū)域與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)大體重疊。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)人口聚居、交通繁華，是防雷減災(zāi)的重點(diǎn)區(qū)域。沈陽(yáng)及大連中心城區(qū)為雷電高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)；沈陽(yáng)、撫順、本溪、遼陽(yáng)、盤錦、鞍山、營(yíng)口、大連等地市區(qū)為雷電中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，鐵嶺北部、本溪東部、丹東北部、朝陽(yáng)西部、葫蘆島南部為雷電低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其余地區(qū)為雷電中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖7 遼寧省雷電易發(fā)區(qū)分布

2.5 雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)

選取雷電易發(fā)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)、生命和經(jīng)濟(jì)易損指數(shù)做為雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)矩陣法來(lái)建立雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)值計(jì)算模型，依據(jù)雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)值確定雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)(圖8)。生命和經(jīng)濟(jì)易損指數(shù)表征承載體的暴露度，即可能受到危險(xiǎn)因素威脅的人員和財(cái)產(chǎn)等，一個(gè)地區(qū)暴露于各種危險(xiǎn)因素的人員和財(cái)產(chǎn)越多,其受災(zāi)財(cái)產(chǎn)價(jià)值密度越高 , 可能遭受潛在的損失就越大,災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)也越大[25]。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心2015年中國(guó) GDP 空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)和中國(guó)人口空間分布公里網(wǎng)格數(shù)據(jù)顯示，2015年遼寧省生產(chǎn)總值(GDP)28700億元，位居前3位的是大連、沈陽(yáng)、鞍山，分別為7700億元、7280億元和2326億元。從人均GDP看，大連、盤錦、沈陽(yáng)位居前3位，鐵嶺、葫蘆島、朝陽(yáng)位居后3位。人口方面，2015年，遼寧省常住人口4382.4萬(wàn)人，其中城鎮(zhèn)人口2951.5464萬(wàn)人，鄉(xiāng)村人口1430.8536萬(wàn)人，城鎮(zhèn)化率67.35%。常住人口沈陽(yáng)、大連、鞍山位居前3位，阜新、本溪、盤錦位于后3位。

從圖8中可以看出，當(dāng)雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值為1,2時(shí)，應(yīng)對(duì)等級(jí)最高為一級(jí)，用紅色表示；雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值為3,4時(shí)，應(yīng)對(duì)等級(jí)為二級(jí)，用橙色表示；雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值為6，8，9時(shí)，應(yīng)對(duì)等級(jí)為三級(jí)，用黃色表示；雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值為12,16時(shí)，應(yīng)對(duì)等級(jí)最低為四級(jí)，用藍(lán)色表示。結(jié)果顯示：沈陽(yáng)、撫順、遼陽(yáng)、盤錦、大連等地市區(qū)雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)為二級(jí)；鐵嶺北部、本溪東部、丹東北部、朝陽(yáng)西部、葫蘆島南部雷電應(yīng)對(duì)等級(jí)為四級(jí)；其余地區(qū)雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)為三級(jí)。由于雷電活動(dòng)極易與其他氣象災(zāi)害混雜，因此雷電風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)不僅與閃電活動(dòng)的頻繁程度及空間分布有關(guān)，而且與下墊面的承災(zāi)體分布密切相關(guān)[26-28]。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)由于人口集中以及大量弱電設(shè)備的使用，遭受雷擊的風(fēng)險(xiǎn)較大，一旦遭受雷擊后的損失較嚴(yán)重。東西部山區(qū)的農(nóng)村人口，由于所處的地形及氣候環(huán)境較復(fù)雜，基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)落后，雷電防護(hù)措施及防護(hù)意識(shí)相對(duì)薄弱，也容易遭受雷電災(zāi)害。

圖8 遼寧省雷電風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)等級(jí)分布

3 結(jié)論與討論

(1)2012—2019年遼寧省閃電活動(dòng)日數(shù)總體呈下降趨勢(shì)。閃電活動(dòng)主要發(fā)生在6—9月，總閃和負(fù)閃最大日數(shù)值出現(xiàn)在8月，正閃活動(dòng)最大值出現(xiàn)在6月。這種月變化是由遼寧的氣候特點(diǎn)決定的，5—6月遼寧地區(qū)西南暖濕氣流開(kāi)始活躍，受東北冷渦影響，不穩(wěn)定天氣形勢(shì)增多。7月下旬開(kāi)始，太平洋副熱帶高壓逐步北跳，將南部暖濕氣流輸送至東北地區(qū)，加之遼寧東西部山區(qū)地形抬升作用，8月容易形成雷暴天氣。

(2)遼寧地區(qū)負(fù)閃雷電流幅值主要分布為15～40 kA，占其總樣本的71.4%；正閃分布較為分散，大于200 kA的閃電主要是正閃。

(3)遼寧地區(qū)年平均雷暴日數(shù)的空間分布趨勢(shì)是，北部比南部多，東、西部比中部多，從地形地貌上看，遼寧地區(qū)雷暴日數(shù)空間分布符合山地大于平原，平原大于沿海地區(qū)的分布規(guī)律。

(4)遼寧地區(qū)雷電易發(fā)區(qū)域呈現(xiàn)自中部丘陵和平原地區(qū)向東西部山區(qū)逐漸遞減的分布趨勢(shì)，雷電易發(fā)區(qū)域與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)大體重疊，值得引起重視。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)與人口聚居、交通便利等條件相關(guān)，是防雷減災(zāi)的重點(diǎn)區(qū)域。

(5)將遼寧地區(qū)劃分為雷電高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、雷電中高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、雷電中風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、雷電低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。建議分級(jí)制定防雷安全管理制度，建立雷電災(zāi)害應(yīng)急預(yù)案和防雷巡檢制度，定期開(kāi)展防雷裝置安全性能檢測(cè)，及時(shí)上報(bào)雷擊災(zāi)害事故，有條件的單位應(yīng)關(guān)注雷電預(yù)警信息，根據(jù)預(yù)警信息及時(shí)合理安排生產(chǎn)和工作。