浙江省雷电流幅值累积概率分布特征及公式修订

李霞

雷电放电会导致雷电灾害，因此对雷电物理特性的研究变得越来越重要。回击过程中的雷电流幅值是其重要参数之一，与雷电灾害密切相关。关于雷电流幅值的研究，国内外研究者已取得一些成果。目前国内主要采用规程法对雷电流幅值累积概率进行计算。该方法参考了前苏联对数形式的雷电流幅值概率方程，早期由于雷电数据匮乏，利用新杭线磁钢棒记录的雷电流幅值数据反演得出了方程的参数，且沿用至今。由于中国幅员辽阔，环境差异性大，不同区域采用相同的参数，其局限性也很大。最为突出的表现为计算结果误差大，不能精确体现该地区的雷电流幅值概率统计值，从而影响其在工程中的应用。随着闪电定位监测系统的广泛应用，积累了大量的闪电定位监测数据，从而具备了开展雷电流幅值及其概率等参数时空差异性统计研究的基础。

浙江省位于中国的中东部地区，属亚热带季风气候，雷电灾害频发。目前，浙江省基于闪电定位资料开展的研究主要集中在雷电活动时空特征分析方面，关于雷电流幅值及累积概率的相关研究较少。该研究基于浙江省2009-2019年闪电定位监测资料，对雷电流物理特性展开研究，分析了雷电流幅值分布特征，研究结果表明：浙江地区雷电流幅值主要集中在2～100 kA，占闪电总数的97.76%，160～200 kA范围内的闪电次数较少，平均正闪电流强度明显大于负闪电流强度；雷电流强度季节特征较为显著，正闪雷电流强度成双峰分布，负闪雷电流强度分布较为平均，春季正闪活动频繁，秋季次之，夏季负闪频发，冬季雷电活动发生较少，以正闪居多（见图1）；雷电流高于25 kA时，正闪电流幅值累积概率显著高于负闪，低于25 kA时，负闪流幅值累积概率高于正闪。负闪电流幅值的累积概率分布与总闪更为接近，与正闪分布差异显著，闪电总数电流累计概率分布主要受负闪影响。通过对比分析发现IEEE工作组推荐的累积概率分布函数更适合于浙江地区，特别是雷电流幅值在25～55 kA范围内时，累积概率与推荐公式基本相同（见图2）。

该研究可为分析浙江地区雷电活动规律、输电线路保护和雷电灾害风险评估提供有效参考依据。

论文信息:

Li Xia, Song Nannan*, Fan Yanfeng, Liu Yinping, Liu Qing, Guan Xiaolin, and Miu Pei. 2022. Distribution characteristics and formula revision of lightning current amplitude and cumulative probability in Zhejiang province. Frontiers in Environmental Science. Doi:10.3389/fenvs.2022.880113

图1 雷电流幅值时间分布图（A）正闪 (B) 负闪

图2 实测值与IEEE工作组推荐公式拟合结果对比（A）正闪（B）负闪（C）总闪