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关于闪电你知道多少


原标题:关于闪电你知道多少 看四川气象人如何在风雨中“捕”电
四川日报全媒体记者 陈婷
截至9月17日,正在美国加利福尼亚州肆虐的山火,已使约1.4万平方公里的林地化为焦土。据路透社消息,美国加利福尼亚州在72小时内,发生了近11000次雷击,引发超过367起新山火,数千人被迫撤离。
这不免让人联想到去年发生在四川凉山的“3· 30”木里森林火灾。经森林公安部门侦查确认,那次火灾是由雷击引发。而今年6月9日和10日,攀枝花市仁和区也曾因雷击引发山火。
事实上,四川是雷电多发区。来自省气象部门的资料显示,自进入汛期,四川各地几乎每天都有雷电预警信号发出。5月至9月20日,全省共监测到闪电近35万次。
在气象灾害中,雷电灾害属于小概率事件。不过,雷电灾害一旦发生,往往会造成严重后果,不可掉以轻心。四川气象人是如何在变幻莫测的天气中捕捉雷电的?雷电还有哪些不太为我们所知的冷知识?前不久,在记者采访中,省气象局防雷中心工程师卜俊伟揭开了谜底。
巧用“时差法”观测闪电
云地闪监测网主要是利用“时差法”来观测闪电——根据闪电抵达探测仪的时间,可以判断出该闪电与探测仪之间的距离。当所有探测到同一闪电的观测站都画出一个圆,这些圆的交集就是闪电发生的真正位置。
闪电分为云际闪、云内闪、云空闪和云地闪。目前,研究人员最关注的是对人类生产生活造成主要影响的云地闪。
最初,气象部门只能通过人工观测闪电,基本无法开展雷电预警,只能进行“今天有大雨,可能间或发生闪电”诸如此类的定性式预报。
2005年,我省第一套云地闪监测网建成。这个监测网络由25个观测站组成,其中每个观测站的有效探测范围达100公里左右,整个云地闪监测网基本上覆盖全川100%市县。这套当时在国内外堪称“先进”的观测设备,使四川对闪电的观测和认识发生了质的飞跃。
这个云地闪监测网主要是利用“时差法”来观测闪电——根据闪电抵达探测仪的时间,可以判断出该闪电与探测仪之间的距离。由于每个探测仪与闪电的空间位置有差异,同一个闪电被不同探测仪“看到”的时间也有差异。以探测站点为中心,以探测仪与闪电的空间距离为半径画一个圆,当所有探测到同一闪电的观测站都画出一个圆,这些圆的交集就是闪电发生的真正位置。
“现在,通过云地闪监测网,我们不仅可以对每条闪电信息做精确定位,还能准确记录它发生的强度、日期、时间等要素,从而针对每年的雷电观测数据作出定量分析研究。”卜俊伟说,以这些观测数据为基础,气象部门开展了雷电预报业务,并且不断优化提高预报模型的精度,现行的雷电防护工程标准也是基于这些研究来确定。
随着技术进步,四川省气象局正在组建三维闪电观测网。届时,三维闪电观测网不仅可以监测云地闪,还可以监测到云内闪、云际闪。
四川5-10月雷电量占全年85%以上
长期观测显示,高原地区的闪电以正闪为主,而平原和丘陵地区的闪电以负闪为主。正闪的强度高于负闪,一般可以达到负闪的数倍。
雷和闪电,是一种天气现象的两种表现形式。云放电时出现的电火花是闪电,发出的声音则是雷声。在四川,雷电多发时段主要在汛期。据四川省气象局防雷中心观测,四川5-10月发生的雷电数量占全年观测到的闪电总数的85%以上。
研究人员发现,四川雷电发生有以下重要特点:第一,一般来说,每天的凌晨零点到3点左右是最容易发生闪电的时间段,早上相对会少一些。
第二,强降水往往伴随着强闪电,二者是相辅相成的正相关关系。也就是说,降水多的地方,闪电发生频次肯定比降水少的地方多。
第三,同一时间段内,川西高原和攀西地区闪电发生的累计次数高于盆地,但是因为地域广阔,高原地区单位面积土地上的雷电发生密度反而相比盆地更低。
第四,闪电发生时,云层会大量释放电荷,观测站就是通过接收云层向地面释放的电荷来进行观测。观测站接收到的电荷,如果以正电荷为主,叫正闪;如果以负电荷为主,就叫负闪。长期观测显示,高原地区的闪电以正闪为主,而平原和丘陵地区的闪电以负闪为主。正闪的强度高于负闪,一般可以达到负闪的数倍。
针对这些特点,四川各地在防雷工作中因地制宜、有的放矢:居住分散的高原地区,最重要的是做好雷电预报工作,并将防雷电基本知识宣传到家到户;高层建筑较多的平原、丘陵地区,则要严格按照技术规范做好相应防雷工程,做到在不可避免接受闪电的情况下,尽可能降低雷电灾害引起的损失。
哪片云发生闪电充满随机性
从电荷在云层中开始积累,到最终放电,通常只有几分钟时间,而观测一片云全部放电过程,时间最多也就一两个小时。研究人员无法提前锁定即将发生闪电的云层。
细心的读者会发现,气象部门发布的雷电预警信号,在表述中总含有“可能发生”字眼。相比之下,暴雨预警时则往往使用“预计”词语,让人感觉更加具有确定性。为何这样区别?
卜俊伟解释,目前,降水预测的理论相对比较完善,观测手段也更丰富有效。研究人员虽然对雷电产生的原理比较清楚,但观测上还存在不少障碍,其中最大的障碍是对云层的观测手段比较欠缺。
研究人员观测云中电荷的仪器叫大气电场仪。从电荷在云层中开始积累,到最终放电,通常只有几分钟时间,而观测一片云全部放电过程,时间最多也就一两个小时。更大问题是,“天上到底哪片云会发生闪电”充满随机性。研究人员无法提前锁定即将发生闪电的云层,加上受观测仪器所限,电荷在云层中快速积累的过程也无法观测,客观上制约了我们雷电预警预报能力。
“总的说来,我们在雷电预报预警能力上还有比较大的提升空间,对雷电的原理性研究还需要进一步完善,相应的观测手段还需要改进,观测精确度有待进一步提高。”卜俊伟坦言。
◎提醒
避雷针保护范围有限 45米以上高楼须防侧击雷
以前我们知道一个安全常识:打雷时要切断家中电子设备的电源,如拔掉插头。现在,楼房一般都安装有避雷针,还有必要拔插头吗?
“还是有必要的。防雷工程并不等于提供绝对保护。”卜俊伟解释,安装有完善防雷设施的新建筑,在雷雨天气不是很厉害时可以不拔电源;对于电线裸露在建筑物外部的老旧建筑,遇到雷雨天气时,室内电源一定要拔掉,否则,闪电带来的高压电流可能会顺着裸露的电线入侵室内电器。“因此,发生雷电时,最安全的做法,还是要把所有带电设备全部关闭,并切断电源。”
对于高层建筑来说,怎么判断防雷工程做得好不好?
“人们常说的‘避雷针’等类防雷设备,有个专业术语叫作‘接闪器’。”卜俊伟介绍,任何建筑都有可能接闪,而且建筑物越高越容易接闪。通常,一个“避雷针”的保护范围约是以针为中心半径为45米的圆球内。因此,对于高度超过45米的建筑物,仅凭一根避雷针,既不能防止对建筑物侧面的雷击,也不能保护到较低的楼层。
对于高度超过45米的高层建筑物,雷电天气时是否安全,要看它是否有侧击保护:在建筑物侧面按一定间距安装一圈接闪器,通过接闪器做好对地连接,把雷击电流导入地下。“对于能量极大、危险性也最大的直击雷来说,这是一种积极的防护措施。”卜俊伟说。
◎解谜
球形闪电:雷电家族里的“熊孩子”
球形闪电就是民间常说的“滚地雷”。在雷电家族中,它是一个“熊孩子”,蕴含着令人吃惊的能量。其形成机理至今是未解之谜。
它的形状像圆球,大小15-40厘米,一般出现在地面上,存活时间短则几秒、长则2分钟左右,颜色有橙色、红色、绿色等。
球形闪电多半出现在强雷雨的恶劣天气里。这种火球喜欢钻洞,有时会从烟囱、窗户等窜入屋内,然后再溜出屋去。当它出现时,只要你不动,它基本上也不会动你。
躲避球形闪电的方法,跟躲避其他闪电一样——当闪电发生的时候,如果在建筑物内,要尽快把门窗关好,切断球形闪电侵入的通道;如果在户外,最有效的仍然是抱头并脚下蹲,远离高大树木。
闪电还无法收集利用
“到目前为止,还没有直接利用闪电的实验、实践。”卜俊伟认为,主要有两个原因:
第一,闪电的利用成本太高。人类在现实中加以利用的能量,必定是可以持续收集、存储的。但是,想要找到一个常年发生闪电的区域,基本上不可能。高原上的正闪虽然数量多、能量强,但是高原的单位土地面积上发生闪电的密度实际上是很低的,比如凉山州一年最多的时候有12万条闪电,摊到单位平方公里上一年也不过就发生几次。
第二,技术上无法实现。单次发生的闪电,一般都是比较强的直流电,是随机无序的,而且闪电的时间很短,瞬时电流可高达几万安,人类目前根本没有设备能够承接如此强大的电流。
◎问题
开车遇电闪雷鸣,要不要下车躲?
这种情况下,你最好老老实实地待在车里,没有必要下车。除非雷电直接打到你的车上。
电闪雷鸣的天气里,待在汽车里是安全的,至少比在户外安全得多。这是因为:首先,你的车子比较矮,周边通常会有比车子更高的存在,闪电下来有“高个子”顶着;其次,门窗紧闭的汽车,本身就是一个“法拉第笼”式的绝缘体。
户外遇打雷闪电,要不要抱住孩子?
不要!抱住孩子的危险程度,比孩子独自一人的时候更大。
在户外,遇到打雷闪电,有些人出于本能反应要用手去护小孩。这样做其实没有必要,甚至是危险的。事实上,只需要叫小孩子站在大人旁边(不要太近),就比大人更安全。因为小孩个子矮,不容易成为目标。
对人类造成伤害的,到底是雷还是闪电?
真正能造成伤害的,其实是闪电不是雷。
事实上,雷声只能用于判断闪电与你之间的距离。如果你一定要等听到雷声、发现闪电很近,才决定“我要躲!”,不好意思,你可能已经没有机会再躲了。
“越是在空旷的地方,树木越容易吸引闪电,如果你在树下,很容易遭到不幸。”卜俊伟提醒,千万不要有“没听见打雷,那我去树下避避雨”的想法。由于电流总是寻找电阻最小的“捷径”来泄流,因此,电阻远远小于树木的人体,极易成为闪电泄流的优选。当闪电击中树木时,即使你并没有直接接触到树木,也会被侧身电压击中。
安全的做法是:一旦看见有大片积雨云,或大雨来临,就不要再走到树底下去了,越早远离树木越好,越早进入安全室内(低矮的建筑或者有防雷设施的高层建筑)避雨越好。如果面对雷电,你确实无处可躲,赶紧采取救命招式——双脚紧紧并拢,尽量下蹲,避免跨步电压伤害,然后慢慢往安全地带移动。(记者 陈婷)

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