李 迪，吳安坤，陸 揚

(1.貴州省氣象災害防御技術中心，貴陽 550002；2.貴州省大氣探測技術與保障中心，貴陽 550002)

0 引言

閃電是發(fā)生于大氣中的一種具有瞬時高電壓、大電流、強電磁輻射特點的災害性天氣現(xiàn)象。閃電對國民經(jīng)濟建設有較大的危害，可造成人畜雷擊死亡、毀壞建筑物、誘發(fā)森林火災、毀壞電力設備，給人民生命財產(chǎn)造成嚴重威脅和損失。

近年來，隨著閃電探測技術的不斷發(fā)展，發(fā)現(xiàn)閃電活動存在明顯的差異。大量研究發(fā)現(xiàn)，不同的下墊面是造成閃電活動區(qū)域性差異的重要原因。周筠珺等根據(jù)衛(wèi)星的總閃和地面的地閃定位數(shù)據(jù)資料，通過統(tǒng)計得到，總閃多年平均分布是西北較少，而東南較多；李家啟等利用ADTD地閃定位數(shù)據(jù)，對地閃電流幅值進行數(shù)理統(tǒng)計擬合，分析了重慶市地閃空間分布特征，發(fā)現(xiàn)在垂直方向上，海拔為300～500 m的地區(qū)地閃頻次最高，海拔500 m以上地區(qū)地閃頻次呈現(xiàn)隨高度上升而遞減的趨勢；劉暢等利用2005—2008年四川地閃網(wǎng)測得的地閃數(shù)據(jù)對四川地區(qū)地閃特征進行研究發(fā)現(xiàn)，四川地區(qū)地閃密度分布與地貌特征有著密切聯(lián)系，年平均地閃密度由川西高原、四川盆地、南部丘陵依次減少；浦仕保等對山東省閃電數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)[1]，山東省的閃電密度與平均海拔高度呈正相關性；成鵬偉等依據(jù)北京市和成都市ADTD閃電定位資料進行統(tǒng)計分析[2]，北京地閃高發(fā)區(qū)以山地丘陵下墊面為主，成都地閃密度呈東南向西北方向逐漸減??；Boccippio、Prentice等根據(jù)全球閃電密度分析得出云地閃比值，發(fā)現(xiàn)該值與海拔高度分布有關。

文章利用貴州省閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析貴州閃電活動規(guī)律，結(jié)合貴州地理環(huán)境數(shù)據(jù)分析貴州閃電活動在不同植被及地表類型下的分布特征，旨在為貴州省不同地區(qū)防雷減災工作提供一個可以因地制宜的參考依據(jù)。

1 資料來源及分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

地閃數(shù)據(jù)：該數(shù)據(jù)來源于貴州省ADTD閃電定位系統(tǒng)。貴州省ADTD閃電定位系統(tǒng)于2006年開始建設，目前全省運行的閃電定位儀共有12套，基本實現(xiàn)對全省云地閃全天候?qū)崟r監(jiān)測。中心主站設備將ADTD閃電定位儀接收到的雷電數(shù)據(jù)實時進行交匯處理，給出每個閃電回擊的準確位置、強度、陡度等參數(shù)。探測范圍為200 km。文章所用地閃資料為剔除0～2 kA后的地閃數(shù)據(jù)。

地表覆蓋數(shù)據(jù)：貴州省地表覆蓋數(shù)據(jù)來源于清華大學的土地利用覆蓋數(shù)據(jù)庫。其空間分辨率為10 m，數(shù)據(jù)精度達75%。根據(jù)國際地圈生物圈(IGBP)分類方案，結(jié)合貴州土地覆蓋特點，對一些相似類型進行合并，合并后文章將研究區(qū)域地表覆蓋類型分為草原及灌木、耕地、建設用地、森林和濕地水域5種類型[3，4]。

1.2 研究方法

根據(jù)貴州省2017—2019年地閃數(shù)據(jù)，利用ArcGIS軟件將研究區(qū)域矢量化，逐條提取地閃對應的土地覆蓋類型，統(tǒng)計不同地表覆蓋類型面上的地閃密度、強度及陡度的關系特點。

2 統(tǒng)計分析

2.1 地閃密度與地表覆蓋類型的關系

草原及灌木、耕地、建設用地、森林、濕地水域5種地表覆蓋類型分別占貴州省總面積的10.47%、24.930%、2.82%、59.97%、0.58%。根據(jù)逐條地閃提取的地表覆蓋類型數(shù)據(jù)，統(tǒng)計各種不同地表覆蓋類型的年均地閃次數(shù)，從而得到年均地閃密度值(表1)。

表1 不同地表覆蓋類型的面積、年均地閃次數(shù)、年均地閃密度

從表1可以看出，不同地表覆蓋類型的年均地閃密度的差異較為明顯。建設用地的年均地閃密度值最高，達到9.42，主要是因為建設用地的人口密度大、樓房眾多易出現(xiàn)城市熱島效應，有利于對流云團的抬升和閃電的發(fā)生；城市氣溶膠濃度高也利于積雨云產(chǎn)生。其次，草原及灌木區(qū)域人類活動也較頻繁，地表溫度較高，所以閃電活動也很頻繁。森林區(qū)域大多分布在高海拔地區(qū)，由于高海拔地區(qū)雷暴云的離地高度較低海拔地區(qū)近，閃電發(fā)生的臨界擊穿場強較小，有利于閃電發(fā)生過程中梯級先導優(yōu)先發(fā)展，縮短閃擊距離，增大閃擊發(fā)生可能性。濕地水域的地閃密度相對最低，這與靠海省份的研究結(jié)果不同。貴州省濕地水域的地閃密度值低于陸地，這與雷暴云的電荷分布結(jié)構有關。

2.2 地閃強度、陡度與地表覆蓋類型的關系

根據(jù)對貴州省閃電活動的特征分析，將0～20 kA強度等級的閃電定義為輕度閃電，20～50 kA強度等級的閃電定義為中度閃電，大于50 kA的閃電定義為強閃電。統(tǒng)計各種不同地表覆蓋類型2017—2019年的總地閃次數(shù)，單位面積地閃次數(shù)、地閃強度、陡度的平均值(表2)。

表2 不同地表覆蓋類的輕度閃電、中度閃電、強閃電次數(shù)及地閃強度、陡度平均值

為消除地表覆蓋類型面積大小對研究值的影響，采用地閃密度值表征地閃各種強度大小在不同地表覆蓋面的分布情況(圖1)。

圖1 不同地表覆蓋類型閃電強度分布

從圖1可以看出，不同強度的閃電在各地表覆蓋類型上分布差異較大。各種地表覆蓋類型閃電主要以輕、中度閃電為主。森林區(qū)域的強閃電密度值大，陡度也較高，森林大多分布在高海拔區(qū)域，這與之前研究的高海拔地區(qū)閃電頻次高吻合。閃電強度大、陡度高，破壞力更強，所以森林區(qū)域容易發(fā)生雷擊事故。建設用地因為受人類活動影響大，城市熱島效應高，所以輕中度閃電分布最多，強閃電密度值反而是5種不同地表類型中最低的。

3 結(jié)束語

文章通過對貴州省2017—2019年地閃數(shù)據(jù)和地表覆蓋數(shù)據(jù)研究分析，得到如下結(jié)論：

1)貴州省不同地表覆蓋類型的年均地閃密度的差異較為明顯。建設用地的年均地閃密度值最高，其次為草原及灌木區(qū)域。貴州省濕地水域的地閃密度值低于陸地。

2)不同強度的閃電在同一種地表覆蓋類型上分布差異較大，在貴州，強閃電更容易產(chǎn)生在草原及灌木區(qū)域。建設用地區(qū)域的輕中度閃電分布最高，但強閃電分布最低。

3)不同地表覆蓋類型的平均強度及陡度的差異大。各種地表覆蓋類型閃電主要以輕、中度閃電為主。森林區(qū)域的強閃電密度值大，陡度也較高，更易發(fā)生雷擊事故。