1 前言
雷电分布特征和规律，如雷暴日、地闪密度、雷电流幅值概率分布等是用来表示区域雷电活动强弱特征的，是雷电灾害风险评估工作中重要的基础资料，对局部地区雷电活动的特征分析可以为该区域雷电防护工作提供参考依据。以往在分析雷电活动规律时，一般都是用的单一的雷电资料，如人工观测的雷暴日资料、地基闪电定位资料。这两种资料在分析区域雷电活动规律时各有利弊。人工观测的雷暴日资料只能对一年中发生雷暴的天数做一个记录，对雷暴具体活动规律指示性差；而地基闪电定位资料主要记录的是地闪资料，对大尺度闪电活动的指示性较差。目前地基闪电定位资料只有近7年的资料，对当地雷暴特征的气候分析还必须依靠人工观测资料。
为掌握滨州市雷电活动规律，以2006～2012年间雷电定位数据为基础，利用雷电参数统计技术及综合分析平台，研究地闪总数、地闪密度、雷电幅值、雷电幅值概率分布及雷电日等重要雷电参数。结合气象观测站近40年雷暴日观测记录，采用网格法统计不同时段和区域内的雷暴日、地闪次数，分析雷电活动在时间、空间上的分布情况。
2 资料来源
统计所用雷电资料为1971-2010年滨州市气象站40年的人工观测资料；从山东雷电监测定位系统获取的2006-2012年共7年的闪电定位原始资料。
3 雷暴日与地闪次数
（1）雷暴日
雷暴日表征不同地区雷电活动的频繁程度，是指某地区一年中有雷电放电的天数，一天中只要听到一次以上的雷声就算一个雷暴日。
利用滨州市1971-2010年40年的人工观测资料，分析雷暴日发生的年际变化特征。
雷暴日发生的年际变化特征：
根据世界气象组织提出的“异常”判别标准，用距平与标准差来衡量。距平值在气象上，主要是用来确定某个时段或时次的数据，相对于该数据的某个长期平均值是高还是低。考察样本数据的分散程度的大小，最常用的统计量是标准差。由于标准差可以描写气象要素相对平均值的离散程度，因此取距平超过标准差达一定程度为异常是适当和方便的[1]。将滨州市1971-2010年雷暴日数作标准化处理，取标准化值超出±2的年份为雷暴活动异常的年份。
根据多年观测资料统计，滨州市平均每年出现雷暴日数26.0天，最多年出现46天，最少年出现13天。初雷最早出现在3月15日，终雷最晚出现在11月6日。滨州市年雷暴日数的标准差为7.33，由图1标准化距平曲线图可见，1990年雷暴活动异常偏多，达到46天。图2为滨州市年雷暴日数的年际变化及趋势变化特征曲线，由图可见，70年代滨州市年雷暴日数大部分处在平均值以上，且数值较大，说明在此期间的雷暴活动相对于其他年代比较频繁；80年代、21世纪初期年雷暴日数大部分处在平均值以下，且由年雷暴日数的5年滑动平均曲线可以看出其出现雷暴的总趋势是减少的；90年代年雷暴日基本上是一半处于平均值以上，一半处于平均值以下，说明在此期间雷暴活动相对于70年代要平缓。
（2）地闪次数
1）地闪次数的年变化特征
通过对2006-2012年滨州市的闪电定位原始资料进行统计分析，得到各年闪电资料，见表1。
由表可见，滨州市雷电活动极为频繁，在2006-2012年这7年间总共有13.3万余次地闪，负极性13.1万余次，负极性约占98%。地闪次数最少的2009年为0.9万次，最多的2010年为4.5万次，两者相差5倍，可见地闪的随机性比较强。
2）地闪次数的月变化特征
统计2006-2012年各月地闪次数，见图3。分析发现，滨州市基本每个月均有地闪，每月的地闪次数有一定的差异。一年中的地闪次数大概可以分为四个部分：1月、2月、11月、12月地闪次数非常少，平均地闪次数少于10次；3月很少，平均地闪次数少于100次；4月、5月、9月、10月为地闪多发期，平均地闪次数几百余次；6月、7月、8月为地闪高发期，平均地闪次数几千次，8月份地闪最为强烈，高达9800次。
地闪次数最多的8月份是6、7月份的2.4倍，是5、9月份的24倍。地闪的季节性非常明显：从4月进入多雷期，一直持续到10月，地闪次数占99.6%。冬季（1月、2月、12月）地闪非常少，占0.04%；夏季（6月、7月、8月）雷暴强烈，占94%；春季（3月、4月、5月）和秋季（9月、10月、11月）分别占3.4%和2.5%。另外，负极性地闪占总地闪比例较大，在地闪较多的4-10月其比例在74.9%～98.9%之间；在地闪次数较少的其他各月中，其余各月负极性地闪次数比例在81.2%～100%之间。由此可见，在滨州市正极性地闪相对较少（见表2）。
表2给出了滨州市各月月均闪电日数和月闪电日占全年闪电日总数的比例，其月际变化特征与用传统地面观测站资料统计的研究结果相一致，如图6。造成这种月际分布特征的原因与影响山东地区的天气系统有关：春季季风的加强是4、5月出现闪电活跃的原因，7、8月闪电活动主要与副热带高压的位置有关；同时副高西伸北抬，山东地区中低空暖湿气流加大，可以提供较充足的水汽和不稳定能量[2][3]。
一个闪电日的闪电数的多少，由区域内当日的雷暴个数、雷暴时间尺度、雷暴水平尺度等决定，也与单个雷暴的闪电数（对流强度）有关，既体现了雷暴的系统性，又体现了单体性特征，是揭示雷暴活动的重要特征之一。
由于滨州市冬季（1月、2月、12月）的闪电数较少，只计算了其中闪电活动较多的3-11月的月平均的闪电日内闪电数，得出其相对分布图（图4）。经分析发现，滨州市的月均闪电日内闪电数分布大体呈现夏季高值型，尤其是8月份；春季、秋季各月闪电日内闪电数相对较少。这反映出滨州市夏季是雷暴多发季，且雷暴较为强烈。
4 闪电的日变化
闪电的日变化的研究开展的较多[4][5][6][7]。利用闪电定位系统数据，采用网格法对滨州市（N37.2533°-N37.5928°、E117.7942°-E118.1558°）的单位小时内的落雷次数进行统计。从数据库中分离出每次闪电信息，以小时为单位进行整理统计，得到了闪电数的日相对分布。
滨州市的日闪电变化规律见图5。由图可见，1-2时、17-20时是雷暴的频繁发生时段，占全天雷暴发生率的51.1%；5时、8时、16时、22时是雷暴的多发时段，占全天雷暴发生率的19.9%；9-12时是雷暴最少发生时段，仅占全天雷暴发生率的3.1%。这说明滨州市的雷暴活动主要发生在凌晨和傍晚。
造成这种闪电日变化的原因主要是太阳的辐射作用。太阳辐射的日循环是导致闪电日变化的根本原因。
引发滨州市雷暴的天气系统一般是低槽、冷锋、低涡、横槽、切变线和副热带高压。根据经验和统计结果，3、4月和11、12月发生的雷暴一般是低槽冷锋降水伴随的雷暴，常伴有偏北大风，当下午到上半夜出现低槽冷锋并产生降水时，容易产生雷暴。5、6月份多是低涡横槽天气系统引起的强对流天气系统产生阵雨伴随的雷暴，这种雷暴天气往往伴随着大风和局地冰雹天气，多数是发生在下午到上半夜，但其他时间也有发生。7、8月由于受副高西北侧的西南气流影响引起的雷暴较多，这种雷暴很少伴随强对流天气，而且由这种天气系统产生的雷暴一天中任何时间都可发生[8]。
5 雷电流幅值分布
雷电流幅值是雷电流的一个重要参数，指脉冲电流所能达到的最大值。通过对某个地区的雷电流幅值累积概率分析研究，能更好地了解该地区的雷电特性、分析雷害原因、探讨该地区浪涌
保护器的选型（如通流量）、提供雷电风险评估参数依据等。统计滨州市2006-2012年闪电定位资料的雷电流幅值数据，并进行分析。
（1）雷电流幅值累积概率分布
雷电流幅值的累积概率分布向来是国内外防雷界十分重视的雷电参数之一。雷电流幅值大小的变化范围很大，需要对大量的观测数据进行统计，才能得到其概率分布特性。雷电流幅值累积概率经验公式也较多，IEEE推荐的雷电流幅值累积概率分布计算式为[9]；我国电力规程推荐的雷电流幅值累积概率分布计算式为[10]；我国近三十年中对雷电流幅值分布公式进行3次修改，目前采用的是1997年的修改公式，，本文在分析中沿用了这一公式。雷电流的大小与较多因素有关，各地幅值概率分布有较大差别。
滨州市2006-2012年共采集到地闪20490次，其中正闪256次，最大值+80.0KA，负闪20234次，最大值-104.9KA。
将负极性闪电、正极性闪电分别做幅值累积概率曲线，如图6～图7所示。
I为雷电流幅值，P表示雷电流幅值超过I的概率。由图8可见，当I=-100KA时，可得P≈7.3%，即每100次负极性雷电放电大约有7次雷电流幅值超过100KA。由图9可见，当I=80KA时，可得P≈12.3%，即每100次正极性雷电放电大约有12次雷电流幅值超过80kA。因此，建议此地区安装的一级浪涌保护器最大通流量应大于100kA。
6 地闪密度分布特征
运用Fortran编程分别将闪电原始数据中滨州市范围内（N37.2533°-N37.5928°、E117.7942°-E118.1558°）的落雷次数以1′（每平方公里）为网格进行统计，在surfer软件中加载滨州市地图和每平方公里闪电次数统计数据绘制出7年平均的地闪密度等值线图，见图8。
图10中，红色部分代表地闪次数比较强的地区，黄色区域地闪次数较弱，绿色蓝色区域地闪次数低于滨州市雷击大地的年平均密度2.4次/（km2•a）。由图可见，滨州市地闪密度西部要高于东部、北部高于南部。
7 结论
利用滨州市1971-2010年40年人工观测资料、2006-2012年的闪电定位原始资料，分析地闪总数、地闪密度、雷电流幅值、雷电流幅值概率分布及雷电日等重要雷电参数，得出以下结论：
（1）滨州市平均每年出现雷暴日数26.0天，年雷暴日数的标准差为7.33，1990年为雷暴活动异常年，多达46天；从年雷暴日数的年际变化及趋势变化特征曲线反映出，滨州市70年代雷暴活动相对于其他年代比较频繁；由年雷暴日数的5年滑动平均曲线可以看出其出现雷暴的总趋势是减少的。
（2）滨州市地闪的季节性非常明显：从4月进入多雷期，一直持续到10月，地闪次数占99.6%。冬季地闪非常少，占0.04%；夏季雷暴强烈，占94%；春季和秋季分别占3.4%和2.5%。另外，负极性地闪占总地闪比例较大，在地闪较多的4-10月其比例在74.9%～98.9%之间。
（3）滨州市的月均闪电日内闪电数分布大体呈现夏季高值型，尤其是8月份，且雷暴较为强烈；春季、秋季各月闪电日内闪电数相对较少。
（4）闪电高发时段与强对流天气出现时间密切相关，1-2时、17-20时是雷暴的频繁发生时段，占全天雷暴发生率的51.1%。
（5）滨州市2006-2012年共采集到地闪20490次，其中正闪256次，最大值+80.0kA，负闪20234次，最大值-104.9kA。做幅值累积概率曲线，得出此地区安装的一级浪涌保护器最大通流量须大于100kA。
（6）从绘制出的7年平均地闪密度等值线图发现，滨州市地闪密度西部要高于东部、北部高于南部。
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