原标题：又到雷雨季，北京哪儿雷电最多？“北京雷电网”大数据告诉你
进入盛夏，北京也进入了雷雨多发季节。
为了实现对京津冀地区雷电的探测和预警，由中国科学院大气物理研究所研究员郄秀书等组织的IAP雷电研究团队，在国家自然科学基金重点项目、国家“973”项目的支持下，自主研发并组建了一套北京宽频段雷电探测网——北京雷电网。这里我们约请研究团队成员郄秀书、刘冬霞等向大家介绍北京地区雷电的情况和特点。
雷电分为云闪和地闪
回击电流峰值可达上万安培
问：能否先简单介绍一下雷电的概念和特点？
答：雷电（也称为闪电）是强对流过程的特征性天气现象，虽然只发生在瞬间，却伴随着夺目的闪光、轰鸣的雷声，不仅易造成人员、牲畜伤亡，也常引发森林火灾、油库大火、化工厂爆炸、威胁空中飞行器安全、干扰铁路交通的正常运行，造成通讯、电力系统的中断和损坏等。
人类对雷电的科学探索可以追溯到18世纪中叶著名的富兰克林风筝实验。随着科学技术的发展与探测手段的进步，雷电的神秘面纱正在被逐步揭开。
通常一次雷电的持续时间不超过1秒钟，根据雷电是否打到地面，可将其分为云闪和地闪两类。云闪发生在云内两个极性不同的电荷区域之间，或者云和空气之间；而地闪则发生在带电的云体和大地之间，根据中和云中电荷的极性不同，可分为正极性地闪（简称正地闪，等效为云内正电荷被释放到大地）和负极性地闪（简称负地闪，等效为云内的负电荷被释放到大地）。
一次雷电发展过程中可以包括击穿、先导、回击等多个不同的子过程。击穿和先导对应的发展传播速度分别在每秒几十公里、几百公里，而回击过程的发展速度接近光速，回击通道中的电流峰值可达上万安培，是雷电过程中最强、发展最快的过程，是我们看到的打到地面的最耀眼的放电过程，也是最易造成雷击灾害的过程。
根据世界气象组织最新报道，最长的一次雷电长度达到了709公里，一次雷电的持续时间最长达到了16.73秒，都发生在南美，属于一种“巨型雷电”。
北京地区闪电特征明显
城区多郊区少，南部多北部少
问：北京地区闪电在空间上的分布有什么特点？
答：经过我们雷电团队对北京地区多年的雷电观测研究，发现北京70%以上的强雷雨天气系统经常在西北部山区生成、发展，然后向东南的渤海方向移动。当天气系统经过北京城区时，城市热岛效应会加强对流，从而产生更多的雷电并伴随暴雨、大风、冰雹等强天气现象。
空间上，北京地区的闪电分布有明显的地域特征。以西部、北部的起伏山地和倾斜平原为边界，北京地区总闪电密度的年平均高值区主要集中在东南部的平原地区，最大可达15.4次/平方公里/年，平均值约为1.9次/平方公里/年。闪电密度高于8次/平方公里/年的区域主要分布在海拔200米以下的平原地带，是北京地区人类活动密集的区域，如海淀区（颐和园、八大处风景区）、朝阳区（来广营附近）、顺义区南部和东部（后沙峪、杨各庄及潮白河段）以及昌平区东部（沙河、小汤山地区），这些区域闪电密度均大于12次/平方公里/年。而闪电密度的低值区则主要分布在西部和北部的山区。总的来说，北京地区的闪电活动分布呈现城区多、郊区少，南部多、北部少的特征。
那么是什么原因造成了闪电密度高低分布不一的地域差异呢？从地形条件来看，顺义北部、东南部和南部三面环山，西南是平原，形成喇叭口状地形，而顺义东部的闪电密度高值区域刚好位于喇叭口的入口处，这种地形对水汽有很好的阻挡和汇集作用，容易形成局地环流，使得雷暴天气频发，进而形成闪电密度高值中心。另一闪电密度高值区——海淀区西南方向也同样是一个小的喇叭口地形。当然，除了地形地貌和局地环流，下垫面（指与大气下层直接接触的地球表面）条件、水汽的输送、城市热岛效应以及城市污染状况等因素均可以影响雷暴和闪电的分布。
2015-2018年北京地区的总闪电密度分布情况（颜色代表的数字单位：次/平方公里/年）
北京地区雷电时间分布
全年7月最多，全天晚7时最多
问：北京地区雷电在时间上的分布有什么特点？
答：时间上，北京的雷暴和闪电在夏季频发。根据北京雷电网记录，北京地区雷暴天气最早可出现在3月底，最晚是在10月下旬。其中夏季6月至8月是雷暴和闪电发生最频繁的时期，发生的闪电以云闪为主，地闪只占约25%。7月发生的雷暴和闪电次数最多，总闪可以占到全年闪电的42%，其次是8月，占全年闪电的33%。在有闪电记录的月份里，3月份是定位网记录的闪电发生最少的月份，不到全年总闪电的1%。而11月、12月、1月和2月期间，北京地区则基本没有闪电发生，但在极罕见的情况下会发生冬季雷暴，不过因为其强度很弱，仅能发生零星的闪电。
白天和夜晚发生的闪电频数会有差异吗？北京雷电网的观测结果给我们作出了解答：北京地区的闪电活动具有明显的日变化特征。闪电主要在午后至夜间发生：14时闪电活动开始逐渐活跃（通常在这个时段太阳高度角增加，辐射加热增强，热力条件充沛有利于强对流天气的发展），到17时闪电频数出现了第一个高值，到了19时闪电活动达到了最大值，入夜以后闪电活动开始明显减弱，在凌晨1时会出现一个闪电活动的小峰值，随后闪电活动逐渐减弱。
另外，不同下垫面条件下闪电日变化存在明显的差异：山区最强的闪电活动出现在白天，午后闪电活动增强很快，峰值出现在18时；而平原最强的闪电活动则发生在晚上。
2015-2018年北京地区的不同类型闪电逐月分布情况
2015-2018年北京地区闪电活动的日变化特征
建筑物越高
附近地闪活动越多
问：雷电活动和城市地面建筑的情况有关吗？
答：北京地区的高建筑物众多，这是否会影响附近的雷电活动呢？答案是肯定的！经研究发现，地闪活动与建筑物的高度密切相关，建筑物的高度越高，附近一定范围内的地闪活动越多，比如在2014年奥园瞭望塔建成后，周围地闪年均密度增加了约30%。
常见的地闪都是闪电先导从云内向下发展打到地面，但是当地面存在上百米的高建筑时，高建筑物顶部的局地电场增强，会产生空气击穿，形成明亮的先导往上持续击穿空气，闪电通道可以发展到达雷暴云内，形成所谓的“上行闪电”。高325米的中国科学院大气物理研究所气象铁塔、高405米的中央广播电视塔等都很容易诱发这种上行雷电。自然界的上行闪电本来是很罕见的，然而随着全球经济的发展和清洁能源的推广使用，一些高楼大厦、风力发电风车等高建筑物的增多使得上行雷电变得频繁。
2017年7月7日始发于中央广播电视塔的上行雷电。钟魁润摄
2015年以来
北京地区雷电灾害显著下降
问：能否介绍一下北京地区雷电灾害发生的情况？
答：我们要测量雷电，研究雷电特征，并对其做预警、预报的目的就是要在一定程度上避免或减少雷电灾害带来的损失。雷电灾害可以分为两种，一种是直接灾害，雷电直接击中森林、油库等造成火灾；击中建筑物造成损坏；击中人、动物造成伤亡等。另一种是间接灾害，雷电干扰或损坏电磁设备和电子器件。
据不完全统计，2005年至今，北京共发生雷电灾害约560起，造成10多人死亡，约30人受伤，其中东城区遭受雷击灾害最多，其次是西城和顺义区，再次为海淀和朝阳区。总体来说，北京地区雷电灾害的易发区域主要集中在城区和近郊区县，而南部区县（房山区、大兴区、通州区）发生的雷电灾害高于北部和西部区县（延庆区、怀柔区、密云区、门头沟区）。北京城区和近郊区县人口集中、高层建筑分布密集且电子设备覆盖广泛，一旦遭到雷击则受破坏的程度较为严重，而远郊的区县人口、建筑物和电子设备相对稀疏，所遭受的雷电灾害也较少。
随着防雷技术的发展和规范，人们对防雷保护和监测意识也逐渐增强，自2015年以来北京地区雷电灾害显著下降，共发生约30起，其中顺义区最多，而北京中心城区合计不超过10起，而且只发生在丰台、海淀两区。这主要得益于城区防雷保护措施完善，而农村地区的雷电防护措施仍然相对薄弱，亟待加强。
北京雷电网提供实时查询
问：能否简单介绍一下我们北京雷电网的情况？
答：北京雷电网由近二十个探测子站组成，主要分布在北京及周边地区。每个子站安装有多个不同类型、不同频段的雷电探测设备，并装配了高精度的授时时钟。利用雷电电磁脉冲到达各个测站的时间差，可以实时计算出雷电放电过程中每个辐射脉冲的空间发生位置，再依据波形特征和定位结果，可以确定雷电的类型和强度。
观测研究表明，一次强雷雨过程在成熟阶段1小时内可产生上万次雷电，不仅会造成航班大面积延误或取消，而且短时强降水过程也常造成城市内涝，影响市内交通安全。因此我们雷电研究团队将北京雷电网的定位结果对公众开放，读者可登录网站www.stormblnet.cn或者关注微信公众号“IAP的雷人们”实时查看北京雷电发生情况，为公众出行提供天气参考，也为气象、机场等的雷电和强对流天气预警预报提供参考资料，以减小雷电对公众生产生活的影响。
雷雨天气下应注意什么
问：最后，能否和读者介绍一下雷雨天气下个人防护的知识？
答：正如我们所见，闪电放电过程一般很短暂，稍纵即逝，但其通道电流和电压都很高，电流最大可达到30万安培，电压最大可达到10亿伏特。闪电发生瞬间释放出的光和热，能够迅速将闪电通道周围的空气加热到3万摄氏度的高温。
据不完全统计，全球平均每年有4000多人遭雷击，虽然平均每人遭遇雷击的概率并不高（不到千万分之一），但是一旦被闪电击中，生存的概率很小。因此我们在雷雨天气时一定要提高警惕，做好个人防护。
那么在雷电天气时，我们应该注意些什么呢？
首先尽量不要在空旷的野外、楼顶和高楼平台上停留，应当躲入建筑物内，并保持门窗紧闭；在室内不要使用无防雷措施或防雷措施不足的电器，不宜使用水龙头。在室外可躲入车辆内，如果在空旷场地没有躲避条件，注意不要拿金属物体，尽量不使用手机；不要在高物体如孤立的大树、高塔、电线杆和广告牌下躲雨；不要进行游泳、钓鱼等水上活动和室外球类运动，应该尽量寻找一个低洼处双脚并拢蹲下，尽可能降低自身高度以及与地面接触面积。另外，切勿接触天线、水管、铁丝网等金属物品，远离电线等带电设备或其他的金属装置。
责任编辑：贾楠 SN245
