雷電災害能否變“害”為“利”
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作者：[貴州科比特防雷產品部]
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發表時間：2019/1/5 16:22:05
近年來，隨著極端天氣的日益增多，雷擊事件也越來越頻發。在科技發達的今天，避雷針不能幫我們擋去雷電的侵害嗎？雷電是否也可以預報？據了解，人們并不是對于雷電無能為力，人工引雷就是人類影響雷電的一個手段。人工引雷有什么用途？人類可以人工引雷，是否也可以人工消雷？雷電所釋放的巨大能量，我們是否有能力將其善加利用？
據國家減災委辦公室統計，僅今年7月，我國就有60人因雷擊死亡。據國家氣象局統計，我國每年有將近1000人遭雷擊死亡，雷擊造成的直接經濟損失近10億元，雷電災害已成為危害程度僅次于暴雨洪澇、氣象地質災害的第三大氣象災害。
雷電事故成為第三大氣象災害
遼寧日報：近日屢屢出現人被雷擊的事件，據國家減災委辦公室統計，今年7月份有60人因雷擊死亡。近期雷電給我們帶來這么大的損失，是否是因為我們正處在雷電的高發期？
郄秀書：從每年中國氣象局給出的雷電災害調查來看，每年都有近萬次雷電事故。我國雷電災害主要集中在6至8月份，東南沿海地區是雷災的高發區，另外中西部一些山區雷電災害也較多，包括貴州、四川、重慶，甚至陜西、甘肅、青海等易發生局地強對流天氣的山區。
從造成的損失來講，人員傷亡可能在農村比較多一些，一方面因為農田比較開闊，沒有什么躲避的地方，另一方面，農民朋友的防護意識可能淡薄一點。但是在城市里面，尤其是在經濟發達地區，雷電造成的財產損失更多一些?？偟膩碚f，我國還是雷電災害比較嚴重的國家，尤其是人員傷亡較多。
遼寧日報：為什么在經濟發達地區，雷電會造成更多的財產損失？
郄秀書：從雷擊的角度講，可以把雷電造成的災害分為直擊雷害和雷擊電磁脈沖輻射造成的間接雷害。直擊雷害是指由于閃電直接擊中目標物而造成的破壞，如建筑物損壞、森林火災、油庫爆炸、人員傷亡等，而雷擊電磁輻射是指在雷電放電過程中，由于強大的脈沖電流產生的電磁輻射對附近的電子設備、通訊設備等產生的破壞，這種災害往往造成嚴重的經濟損失，也是經濟發達地區雷電災害的主要形式。
遼寧日報：在城市，雷電造成的人員傷亡較少，是否是因為避雷針起了作用？
郄秀書：避雷針是建筑物防雷裝置的一部分，其本身不構成一套完整的防雷裝置。對于直擊雷而言，閃電擊中避雷針后，通過防雷引下線以及接地裝置將雷電流泄放入地，從而達到雷電防護的效果。一方面，城市建筑物的防雷措施較農村地區要好一些；另一方面，城市的建筑物相對密集，雷雨時可提供比農村開闊地勢情況下更為有效的遮蔽。
需要指出的是，避雷針實際上是一個引雷針，它的作用是把雷電引向自身，從而保護周圍物體免遭雷擊。但由于雷電發生發展存在時空隨機性和強度上的差異，避雷針并不能百分之百保護附近的人和物體免遭雷電的危害。此外，如果接地系統不良，電流無法順利向大地泄放，也將導致雷擊事故。即便有避雷針，雷電流在引下線導入大地的過程中產生的電磁輻射也會對建筑物中的電子設備產生破壞作用，電子設備的保護是必不可少的。
人工引雷已從理論走向實踐
遼寧日報：現在，雷電造成如此大的損失，作為僅次于暴雨洪澇、氣象地質災害的第三大氣象災害，我們不禁要問一句，雷電是否可以預報？
郄秀書：這是雷電研究者共同關注的一個重要課題。實際上，要做好雷電的預報，其中要做的工作還非常多，比如我們要搞清楚雷電的發生到底跟什么因素有關系，而對于這些相關因素的探測是否足以提供準確的預報信息。常規的天氣預報是隨著觀測技術和數值模式的不斷發展，以及資料和經驗的慢慢積累，逐步提高預報準確率的，所以雷電災害的預報也要有一個過程。隨著雷電資料的積累，大家對雷電發生發展規律的科學認識不斷提高，我覺得對雷電較好的預報是可以預期的。
目前，對雷電災害的預報基本上還是跟強對流天氣的預報相結合，通過對強對流天氣的預報來預報雷電。中國氣象局正在探討利用大氣電場儀、雷電監測、天氣雷達等資料相結合的雷電臨近預警方法，并有初步預報結果。
遼寧日報：200多年前，本杰明·富蘭克林曾用一只簡陋的小風箏，成功地把“天電”從空中引下。富蘭克林的嘗試與如今的人工引雷類似吧？
郄秀書：有點像，富蘭克林放飛的是用金屬絲牽引的風箏，而如今的人工引雷是發射專用的引雷火箭。人工引雷是從上個世紀六十年代開始發展的一種專門技術。主要是通過在雷雨天氣的時候，向雷暴云體發射拖拽金屬導線的專用引雷火箭，使雷電在預定的時間和預定的地點發生。
國際上，美國1967年在海上首次引雷成功，陸地上首次成功的人工引發雷電于1973年在法國實現。我國是繼美國、法國之后全球第3個實現人工引雷技術的國家，在1975年首次人工引雷成功，目前掌握這項技術的還有日本和巴西。
遼寧日報：據了解，人工引雷已是一個比較成熟的技術手段，它的主要用途是什么？
郄秀書：最開始做人工引發雷電實驗主要還是為了研究雷電。因為自然雷電發生的時間和地點具有一定的隨機性，所以要想研究它的話，直接的雷電觀測資料是不太容易取得的。人工引發雷電使雷電在一定時間、一定地點發生，所以我們可以在雷電放電通道下部對雷電流進行測量，然后在距放電通道比較近的地方，布設不同的電磁觀測設備，對閃電產生的電流、電磁光效應進行同步觀測，這樣有助于我們對雷電機理本身的研究，這是最初的目的。
隨著人工引發雷電技術的發展，人們也自然會想到這種技術除了研究之外還有什么用處？實際上它的用處還是比較大的，比如說對雷電防護設備的檢驗。為了測試避雷針或者是一些防護設備是不是能夠有效地防雷，我們可以利用人為引發雷電來做一個測試，進行評估。另外，可以借助人工引雷實驗對雷電監測、定位系統的精度進行檢驗。
消雷儲電大功率“容器”是關鍵
遼寧日報：人工引雷的成功讓我們看到，人類已經可以影響雷電了，而不是只會被動防范。我們可否通過人工引雷，把雷電引到某地，從而減少其他地區的雷電？
郄秀書：人工引發雷電技術的發展的確使得我們人類控制雷電、利用雷電的設想部分變成了現實。但是真正要想利用雷電能量或者通過人工引雷來影響雷暴發展的話，還是有很大的困難。雷暴是一個能量巨大又不斷發展的天氣過程，不會因為一個人工雷電就改變了整個雷暴的發展，事實上一個雷電也減少不了多少能量。所以從理論角度來看，在一定程度上影響雷電的發生是可以的，改變閃電的屬性也是有可能的，但是要想通過人工引雷來影響雷暴的能量還難有實質性的突破。
遼寧日報：面對天災，不少人提出疑問，是否可以利用科學技術消雷呢？
郄秀書：人們通常想法中的消雷的意思是將雷電消除。從科學的角度來看，人們所說的人工消雷說法并不準確。目前人工消雷只是一個設想或者一個愿望，實際上，很難做到消除雷電。
人們說的消雷可能可以從兩個方面來理解，一是將本該在A處發生的雷電，通過人工引雷，使它提前在B處發生，從而降低A處雷電的產生率。第二就是通過形成一些云內的弱放電，來減少強烈放電的發生，比如：利用一定的技術在雷暴云內散播一些導電的物體，使雷暴的電能通過一些弱擊穿放電的形式在云內發生，使得打到地面上的雷電減少。目前這些都還只是一些設想。
遼寧日報：雷電所產生的能量非常大，我們是否可以將其收為己用？
郄秀書：我覺得這種想法是好的。但是事實上，雷電的能量并不像人們預期的那樣大，雷電的瞬時能量，也就是峰值功率是很大的，但因為雷電持續的時間很短，所以時間積分的效果，也就是能量并不是很強，利用的價值不高。同時如果想利用這些能量，首先要解決的問題就是，用什么不怕雷擊的“容器”來儲存這么大功率的能量，這是首先需要解決的一個問題。另外一個問題就是，這樣一個并不是很大的能量，有沒有必要花如此大的代價把它存起來，就是說考慮其投入產出比，是否值得，起碼在現階段，我覺得它的意義還不是很大。
據國家減災委辦公室統計，僅今年7月，我國就有60人因雷擊死亡。據國家氣象局統計，我國每年有將近1000人遭雷擊死亡，雷擊造成的直接經濟損失近10億元，雷電災害已成為危害程度僅次于暴雨洪澇、氣象地質災害的第三大氣象災害。
雷電事故成為第三大氣象災害
遼寧日報：近日屢屢出現人被雷擊的事件，據國家減災委辦公室統計，今年7月份有60人因雷擊死亡。近期雷電給我們帶來這么大的損失，是否是因為我們正處在雷電的高發期？
郄秀書：從每年中國氣象局給出的雷電災害調查來看，每年都有近萬次雷電事故。我國雷電災害主要集中在6至8月份，東南沿海地區是雷災的高發區，另外中西部一些山區雷電災害也較多，包括貴州、四川、重慶，甚至陜西、甘肅、青海等易發生局地強對流天氣的山區。
從造成的損失來講，人員傷亡可能在農村比較多一些，一方面因為農田比較開闊，沒有什么躲避的地方，另一方面，農民朋友的防護意識可能淡薄一點。但是在城市里面，尤其是在經濟發達地區，雷電造成的財產損失更多一些?？偟膩碚f，我國還是雷電災害比較嚴重的國家，尤其是人員傷亡較多。
遼寧日報：為什么在經濟發達地區，雷電會造成更多的財產損失？
郄秀書：從雷擊的角度講，可以把雷電造成的災害分為直擊雷害和雷擊電磁脈沖輻射造成的間接雷害。直擊雷害是指由于閃電直接擊中目標物而造成的破壞，如建筑物損壞、森林火災、油庫爆炸、人員傷亡等，而雷擊電磁輻射是指在雷電放電過程中，由于強大的脈沖電流產生的電磁輻射對附近的電子設備、通訊設備等產生的破壞，這種災害往往造成嚴重的經濟損失，也是經濟發達地區雷電災害的主要形式。
遼寧日報：在城市，雷電造成的人員傷亡較少，是否是因為避雷針起了作用？
郄秀書：避雷針是建筑物防雷裝置的一部分，其本身不構成一套完整的防雷裝置。對于直擊雷而言，閃電擊中避雷針后，通過防雷引下線以及接地裝置將雷電流泄放入地，從而達到雷電防護的效果。一方面，城市建筑物的防雷措施較農村地區要好一些；另一方面，城市的建筑物相對密集，雷雨時可提供比農村開闊地勢情況下更為有效的遮蔽。
需要指出的是，避雷針實際上是一個引雷針，它的作用是把雷電引向自身，從而保護周圍物體免遭雷擊。但由于雷電發生發展存在時空隨機性和強度上的差異，避雷針并不能百分之百保護附近的人和物體免遭雷電的危害。此外，如果接地系統不良，電流無法順利向大地泄放，也將導致雷擊事故。即便有避雷針，雷電流在引下線導入大地的過程中產生的電磁輻射也會對建筑物中的電子設備產生破壞作用，電子設備的保護是必不可少的。
人工引雷已從理論走向實踐
遼寧日報：現在，雷電造成如此大的損失，作為僅次于暴雨洪澇、氣象地質災害的第三大氣象災害，我們不禁要問一句，雷電是否可以預報？
郄秀書：這是雷電研究者共同關注的一個重要課題。實際上，要做好雷電的預報，其中要做的工作還非常多，比如我們要搞清楚雷電的發生到底跟什么因素有關系，而對于這些相關因素的探測是否足以提供準確的預報信息。常規的天氣預報是隨著觀測技術和數值模式的不斷發展，以及資料和經驗的慢慢積累，逐步提高預報準確率的，所以雷電災害的預報也要有一個過程。隨著雷電資料的積累，大家對雷電發生發展規律的科學認識不斷提高，我覺得對雷電較好的預報是可以預期的。
目前，對雷電災害的預報基本上還是跟強對流天氣的預報相結合，通過對強對流天氣的預報來預報雷電。中國氣象局正在探討利用大氣電場儀、雷電監測、天氣雷達等資料相結合的雷電臨近預警方法，并有初步預報結果。
遼寧日報：200多年前，本杰明·富蘭克林曾用一只簡陋的小風箏，成功地把“天電”從空中引下。富蘭克林的嘗試與如今的人工引雷類似吧？
郄秀書：有點像，富蘭克林放飛的是用金屬絲牽引的風箏，而如今的人工引雷是發射專用的引雷火箭。人工引雷是從上個世紀六十年代開始發展的一種專門技術。主要是通過在雷雨天氣的時候，向雷暴云體發射拖拽金屬導線的專用引雷火箭，使雷電在預定的時間和預定的地點發生。
國際上，美國1967年在海上首次引雷成功，陸地上首次成功的人工引發雷電于1973年在法國實現。我國是繼美國、法國之后全球第3個實現人工引雷技術的國家，在1975年首次人工引雷成功，目前掌握這項技術的還有日本和巴西。
遼寧日報：據了解，人工引雷已是一個比較成熟的技術手段，它的主要用途是什么？
郄秀書：最開始做人工引發雷電實驗主要還是為了研究雷電。因為自然雷電發生的時間和地點具有一定的隨機性，所以要想研究它的話，直接的雷電觀測資料是不太容易取得的。人工引發雷電使雷電在一定時間、一定地點發生，所以我們可以在雷電放電通道下部對雷電流進行測量，然后在距放電通道比較近的地方，布設不同的電磁觀測設備，對閃電產生的電流、電磁光效應進行同步觀測，這樣有助于我們對雷電機理本身的研究，這是最初的目的。
隨著人工引發雷電技術的發展，人們也自然會想到這種技術除了研究之外還有什么用處？實際上它的用處還是比較大的，比如說對雷電防護設備的檢驗。為了測試避雷針或者是一些防護設備是不是能夠有效地防雷，我們可以利用人為引發雷電來做一個測試，進行評估。另外，可以借助人工引雷實驗對雷電監測、定位系統的精度進行檢驗。
消雷儲電大功率“容器”是關鍵
遼寧日報：人工引雷的成功讓我們看到，人類已經可以影響雷電了，而不是只會被動防范。我們可否通過人工引雷，把雷電引到某地，從而減少其他地區的雷電？
郄秀書：人工引發雷電技術的發展的確使得我們人類控制雷電、利用雷電的設想部分變成了現實。但是真正要想利用雷電能量或者通過人工引雷來影響雷暴發展的話，還是有很大的困難。雷暴是一個能量巨大又不斷發展的天氣過程，不會因為一個人工雷電就改變了整個雷暴的發展，事實上一個雷電也減少不了多少能量。所以從理論角度來看，在一定程度上影響雷電的發生是可以的，改變閃電的屬性也是有可能的，但是要想通過人工引雷來影響雷暴的能量還難有實質性的突破。
遼寧日報：面對天災，不少人提出疑問，是否可以利用科學技術消雷呢？
郄秀書：人們通常想法中的消雷的意思是將雷電消除。從科學的角度來看，人們所說的人工消雷說法并不準確。目前人工消雷只是一個設想或者一個愿望，實際上，很難做到消除雷電。
人們說的消雷可能可以從兩個方面來理解，一是將本該在A處發生的雷電，通過人工引雷，使它提前在B處發生，從而降低A處雷電的產生率。第二就是通過形成一些云內的弱放電，來減少強烈放電的發生，比如：利用一定的技術在雷暴云內散播一些導電的物體，使雷暴的電能通過一些弱擊穿放電的形式在云內發生，使得打到地面上的雷電減少。目前這些都還只是一些設想。
遼寧日報：雷電所產生的能量非常大，我們是否可以將其收為己用？
郄秀書：我覺得這種想法是好的。但是事實上，雷電的能量并不像人們預期的那樣大，雷電的瞬時能量，也就是峰值功率是很大的，但因為雷電持續的時間很短，所以時間積分的效果，也就是能量并不是很強，利用的價值不高。同時如果想利用這些能量，首先要解決的問題就是，用什么不怕雷擊的“容器”來儲存這么大功率的能量，這是首先需要解決的一個問題。另外一個問題就是，這樣一個并不是很大的能量，有沒有必要花如此大的代價把它存起來，就是說考慮其投入產出比，是否值得，起碼在現階段，我覺得它的意義還不是很大。
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