四川在线记者 陈婷
据报道，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。
在关于美国加州山火的众多消息中，有一条尤其引人关注：据路透社消息，美国加利福尼亚州在72个小时内，发生了近11000次雷击，引发超过367起新的山火，其中包括23场大火，数千人被迫撤离。
这不免让人联想到一年半前发生在四川凉山州的”3.30”木里森林大火。经过森林公安部门侦查后确认，那次火灾是由雷击引发，最终造成31名扑火人员牺牲。而今年6月9日、10日，攀枝花市仁和区也曾因雷击引发山火。
事实上，四川本就是一个雷电多发地区。来自四川省气象部门的资料显示，自五月进入汛期以来，四川各地几乎每天都有雷电预警信号发出。从2020年5月至9月20日，全省共监测到闪电345266次。
在气象灾害中，雷电灾害属于一种小概率灾害。不过，雷电灾害一旦发生，往往会造成严重后果。在气象专家看来，因为雷电灾害的发生存在很大随机性，所以绝不能掉以轻心。
那么，雷电作为一种被人类熟知的自然现象，还有哪些不太为我们所知的冷知识?一起来听四川省气象局防雷中心工程师卜俊伟的讲解。
为什么闪电的符号是这样?
因为闪电从空中到地面，本来就不是一个直线式的过程，而是像这样分成一段一段的。
雷电的本质是电荷。离子电荷产生于积雨云内部。
云中有很多水粒子，水滴摩擦产生电荷。电荷有轻重之分，重的电荷聚集在云的下部，轻的电荷则聚集在云的上部。当云层下部积攒了足够多的电荷，就会感应到近地面电性相反的电荷，从而形成电压。
随着云层内集聚的电荷越来越多，当达到云层所能承载的电荷极限强度时，还在持续不断增加的电荷必须寻找突破口。由于与地面之间存在感应电压，云层下部的电荷就选择向下突破。
而空气本身并非一种有效的电导体，因此电荷每次只能击穿一段空气，形成气柱，等到积攒了足够多的电荷，又再向下击穿一段空气……如此一段一段地突破，直至到达地面。这个过程，在气象学上叫做“先导过程”。
闪电形成的先导过程虽然说起来很长，但实际上发生在不过短短的一瞬间。所以，我们肉眼看到的或者说感觉到的闪电，就好像是一条直线。
研究人员是怎么观测闪电的?
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。人工观测方式的局限显而易见：一方面，人的视线和听力受观测环境影响很大;另一方面，观测者通过眼睛看、耳朵听，只能说知道了闪电正在发生，却没有办法观测记录闪电的次数。因此，那时气象部门基本没有开展对雷电的预警业务，只能进行像“今天有大雨，可能间或发生闪电”这样定性式的预报。
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。这套当时在国内外都堪称“先进”的观测设备，使我们对闪电的观测和认识发生了质的飞跃。
这个云地闪观测网络主要是利用“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。由于每一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”的时间也是有差异的。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，那么，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，通过云地闪观测网，我们不仅可以对每一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的。
据悉，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。
2019年四川雷电活动分布图
四川的雷电有什么特点?
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，即5-10月之间。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。
经过多年观测研究，研究人员发现了四川雷电发生的几个重要特点：
(1)一般来说，每天的凌晨零点到三点左右是最容易发生闪电的时间段，早上相对会少一些。
(2)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。
(3)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区更低。
(4)闪电的时候，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。正闪的强度一般高于负闪。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[无法确定具体几倍，因为负闪也有比较强的]。
针对这些特点，四川各城市在防雷工作中可以做到因地制宜、有的放矢：对于居住分散的高原地区，最重要的首先是做好雷电预报工作，其次一定要把防雷电基本知识宣传到家到户;而对于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的防雷工程，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。
2019年四川雷电密度图
为什么说预测雷电比预测暴雨更难?
细心的读者会发现，气象部门发布的雷电预警信号，在表述中总是含有“可能发生”这样的字眼，相比之下，暴雨预警时则往往使用“预计”这样的词语，让人感觉更加具有确定性。这样的区别原因何在?
卜俊伟解释说，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，而人们虽然对雷电产生的原理比较清楚，但在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。
研究人员常用于观测云中电荷的仪器叫大气电场仪。从电荷在云层中积累开始，到最终放电的一次过程，通常只有几分钟时间，一片云全部放电过程完成，可观测的时间最多也就一、两个小时，非常短暂。更大的问题是，“天上到底哪片云会发生闪电”这个问题充满了随机性。研究人员无法提前锁定即将发生闪电的云层，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，这就在客观上制约了我们的雷电预警预报能力。
“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。
纳入气象部门业务运行的云地闪观测网站点分布图
有避雷针的房子一定很安全吗?
以前我们知道一个安全常识：打雷的时候要切断家中电子设备的电源，比如拔掉插头拔掉。现在楼房一般都安装有避雷针，那么，还有必要拔插头吗?
“还是有必要的。”卜俊伟解释说，防雷工程可以极大地减少雷电对建筑物的伤害几率，降低发生雷电灾害的可能性，但并不等于提供百分之百的“绝对保护”。当发生雷电的时候，最安全的做法还是把所有带电设备全部关闭，并切断电源。
具体地说，安装有完善防雷设施的新建筑，在雷雨天气不是很厉害的时候可以不拔电源，但是对于电线裸露在建筑物外部的老旧建筑，遇到雷雨天气时，室内电源是一定要拔掉的，否则，闪电带来的高压电流可能会顺着电裸露的电线入侵室内电器。
那么问题来了：对于城市里随处可见的高层建筑来说，怎么判断防雷工程做得好不好?
“事实上，人们常说的‘避雷针’是不准确的，这类防雷设备有一个专业术语叫做‘接闪器’。”卜俊伟告诉记者，任何建筑都有可能接闪，而且建筑物越高，就越容易接闪。通常，一个“避雷针”这样的接闪器，其保护范围大约是以这跟针为中心划一个半径为45米的圆球。因此，对于高度超过45米的建筑物，仅凭单独的一根避雷针，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。
世界最高的电视塔——广州塔就是一个示范性防雷工程。由于广州塔塔身主体高达454米且顶部带有天线桅杆，从云层直接打到天线桅杆的直击雷是防雷首要考虑对象。对此，设计师在天线桅杆上专门安置了防雷接闪装置，在塔身顶部设计了避雷网格，而且将塔身的各楼层金属栏杆、金属门窗、玻璃幕墙等都直接跟塔身的防雷装置联结，且联结点不少于两处，确保侧击雷带来的电流也可以被引到地面。
对于高度超过45米的高层建筑来说，在雷电天气是否安全，就要看它是否有这样的侧击保护：在建筑物侧面按照一定间距安装一圈接闪器，通过接闪器主动做好对地连接，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。
人们常说“雷击火”“天打雷劈”。对人类造成伤害的到底是雷还是闪电?
雷是一种声音。放电过程中，先导通道产生大量的热量，挤压通道周边的空气，产生爆炸声，这就是我们听到的雷声。真正造成伤害的，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了，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，突兀于地面的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”这样的想法。
由于电流总是会寻找电阻最小的“捷径”来泄流，因此，电阻远远小于树木的人体，就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，只是保持一定距离站在树荫下，也会被侧身电压击中。
所以，安全的做法应该是：一旦看见有大片的积雨云，看见有大雨，就不要再走到树底下去了，越早远离树木越好，越早进入安全的(低矮的建筑或者有防雷设施的高层建筑)室内避雨越好。
如果面对雷电，你确定自己已经无处可躲，那就赶紧采取这个有效的救命招式吧——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。
我们可以收集闪电并加以利用吗?
虽然闪电常常带来灾难，但闪电并非一无是处。事实上，闪电已被证实给人类带来了很多好处，比如：闪电发生时，会电离空气中的氮，形成植物生长需要的氮肥;闪电在放电过程中，会电解空气中的氧分子生成一些臭氧，而少量臭氧有消毒杀菌净化空气的作用。
那么，闪电的能量如此之高，能不能收集起来加以利用呢?
“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。
球形闪电：雷电家族里的“熊孩子”
球形闪电的形成机理至今尚无定论，仍是未解之谜。
球形闪电就是民间常说的“滚地雷”。它的形状像一个圆球，大小约15～40厘米，一般出现在地面上。它的颜色除了普通的橙色、红色以外，还有绿色等多彩的颜色。
在雷电家族中，球形闪电是一个“熊孩子”，蕴含着令人吃惊的能量。
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、门缝等窜入屋内，然后再溜出屋去。当它出现的时候，只要你不动，它基本上也不会动你。
球形闪电存活的时间一般短则几秒、长则两分钟左右。因为很少见，而且存活时间极短、个性还非常活跃，科学家难以看到它、更难以抓住它，对它的研究很有限。
不过，躲避球形闪电的方法，跟其他闪电是一样的——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。
开车遇到电闪雷鸣，要不要下车躲避?
这种情况下，你最好是老老实实地呆在车里，没有必要下车，
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。
所以，电闪雷鸣的天气里，呆在汽车里是安全的，至少比在户外安全得多。除非雷电直接打到你的车上，当然，发生这种事件的概率很小。
户外遇到打雷闪电，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，你只需要叫小孩子站在大人旁边，就比大人更安全。这是因为小孩个子矮，不容易成为目标。不过应该叫小孩站得离你远点。
图片由受访者提供
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