渭河流域降雨与降雨侵蚀力变化的原因分析

研究降雨与降雨侵蚀力的时空变化特征及其原因对流域土壤侵蚀监测、评估、预报和治理具有重要意义。以干旱半干旱的渭河流域为研究对象,采用Mann-Kendall检验分析了降雨与降雨侵蚀力的变化趋势;采用启发式分割法对流域降雨量与降雨侵蚀力进行了变异诊断;采用交叉小波分析探究了ENSO(厄尔尼诺—南方涛动)、北极涛动、太阳黑子与降雨以及降雨侵蚀力的联系。结果表明:(1)降雨和降雨侵蚀力均呈下降趋势;(2)华山站和西吉站的降雨量存在变异点,华山站和临洮站的降雨侵蚀力存在变异点,渭河流域部分站点的雨量和雨力的一致性被破坏;(3)ENSO、北极涛动、太阳黑子可能会影响降雨与降雨侵蚀力的产生,其中太阳黑子的影响最强,ENSO次之,北极涛动最弱。研究结果有助于指导渭河流域黄土高原地区的农业生产、水土保持建设和生态修复等工作。     

赣南九曲水流域降雨侵蚀力变化规律及其影响因素

为有效防治流域土壤侵蚀、维护生态安全,基于九曲水流域1982—2019年逐日降雨数据,运用小波分析、交叉小波变换等方法分析了中雨、大雨、暴雨及年降雨侵蚀力的年际变化规律,并探讨了太阳黑子、厄尔尼诺—南方涛动（ENSO）、北极涛动（AO）及太平洋年代际涛动（PDO）对它们的影响。结果表明：（1）中雨、大雨、暴雨及年降雨侵蚀力的年际变化趋势均不显著（p>0.05）,其变异系数（C_V）分别为0.24,0.31,0.64,0.26,均属于中等变异。（2）不同量级降雨侵蚀力的周期变化差异明显,年降雨侵蚀力与暴雨侵蚀力均存在15~23年周期变化和19年主周期,二者联系更紧密。（3）年降雨侵蚀力和暴雨侵蚀力与太阳黑子、ENSO、AO、PDO均分别存在9~11,10~11,10~11,9~10年的显著共振周期,暴雨侵蚀力受太阳黑子、ENSO、PDO的影响大于中雨、大雨侵蚀力,大雨侵蚀力受AO的影响大于中雨、暴雨侵蚀力。研究成果可为赣南乃至我国土壤侵蚀预测预报与防治提供科学依据。     

1951-2016年ENSO事件对登陆中国热带气旋的影响

利用1951-2016年登陆中国热带气旋数据资料和1951-2016年ENSO特征值数据资料,采用线性趋势及相关分析法研究了ENSO事件对登陆中国热带气旋的影响。结果表明:（1）厄尔尼诺现象登陆中的热带气旋频数少于拉尼娜现象,ENSO事件时期登陆中国热带气旋频数比非ENSO事件时期少且强度明显偏弱;（2）时间跨度上,厄尔尼诺年初旋登陆时间偏晚,拉尼娜年初旋登陆时间最早,中国热带气旋登陆时间集中在7-9月份;（3）登陆中国的热带气旋与海平面温度SST距平值、MEI指数均呈现极显著相关关系,与南方涛动指数SOI呈现显著相关关系。ENSO事件的发生都有效的减少了登陆中国热带气旋频数,正常年份应做好热带气旋登陆中国的预报工作,减少灾难的发生。     

1980-2013年闽西地区降雨侵蚀力时空变化特征

闽西地区是福建省土壤侵蚀重点防治区,为研究闽西地区降雨侵蚀力的时空分布格局,根据1980-2013年闽西地区9个站点的逐日降雨数据,利用日雨量模型来计算降雨侵蚀力,采用线性回归、气候倾向率、Mann-Kendall检验和反距离加权插值法(IDW)等方法对区域降雨侵蚀力的时空变化进行分析.结果表明:1)闽西地区多年平均降雨侵蚀力为9 504 MJ·mm/(hm2·h),与降雨量呈极显著正相关(P＜0.o1);2)空间上西高东低,与降雨量分布规律基本一致;3)降雨侵蚀力的年内分布主要集中在3-8月,占到全年的80.12％;4)1980-2013年期间研究区降雨量呈微下降趋势,而整体上降雨侵蚀力呈略微增加趋势,但未达到显著水平(P＞0.05),其中其在夏季呈现上升趋势,而在春秋冬3季呈现下降趋势;5)34年内降雨侵蚀力分别在1995和2002年发生突变.该研究可为该区域土壤侵蚀危险性评估和土壤侵蚀治理工作提供依据.     

现象和陕西省夏粮丰歉年景的关系

分析ENSO现象对陕西省天气气候的影响可知,在厄尔尼诺事件发生时,当年陕西省秋季到次年春季多出现连旱,次年秋季降水较多.因此,陕西省夏粮产量在厄尔尼诺发生的次年易偏歉,第3年多偏丰.同时和厄尔尼诺事件相联系的南方涛动和印度季风雨的变化对陕西省的夏粮丰歉年景也有一定的影响.这样可以提前1～2年应用ENSO资料综合预测陕西省夏粮产量的丰歉.     

毛乌素沙地1960—2018年气候变化特征及影响因子分析

为了解毛乌素沙地近年气候变化特征,以期为区域沙漠化防治和灾害预警提供参考,基于毛乌素沙地及其周围邻近地区10个气象站点1960—2018年的逐月气温和降水资料,采用线性倾向估计、Anusplin空间插值、Mann-Kendall突变检验、Morlet小波分析、R/S分析和Pearson相关分析等方法对毛乌素沙地近59 a的气候变化特征、未来气候变化趋势和主要影响因素进行了探究。结果表明:(1)毛乌素沙地近59 a的年平均气温呈显著上升趋势,增温速率达到0.35℃/10 a。其约在1996年发生突变,主要存在4 a左右的短变化周期,且增温速率随地区海拔的升高而加快。(2)毛乌素沙地近59 a的年降水变化速率为2.88 mm/10 a,夏季降水增速较快,但变化趋势均不显著且无明显的降水突变时间点和显著的振荡周期。(3)未来毛乌素沙地的年、季节平均气温和秋季降水均呈现持续性较强的上升趋势。总体而言,毛乌素沙地的气候呈现暖湿化趋向,厄尔尼诺—南方涛动(ENSO)事件对其冬季气温影响较大,北极涛动(AO)和北大西洋涛动(NAO)对其冬夏季节降水影响较显著。     

山东省干旱时空分布特征及其与ENSO的相关性

基于山东省15个气象台站1964—2010年的逐月降水和平均气温资料,采用标准化降水蒸散指数(SPEI)定量分析了山东省不同时间尺度干旱发生频率,利用Mann-Kendall非参数检验法和Arcgis软件,对近50年山东省干旱的时空变化趋势进行分析。为了研究厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)对山东省干旱的影响,运用连续小波(CWT)、交叉小波变换(XWT)和小波相干谱(WTC)分析SPEI与ENSO指数(多变量ENSO指数,MEI)的相关关系和周期特征。结果表明:多时间尺度的SPEI值可以较好地反映山东省的干旱情况;不同时间尺度的SPEI值随时间变化的敏感性存在明显差异,时间尺度越小,变化幅度越大。近50年山东地区呈现明显的增暖趋势,其中东部增温最为显著,降水减少和温度升高使山东气候趋于"暖干化",加剧山东省干旱程度。空间变化趋势上,山东省年SPEI和山东省年降水的空间分布具有一致性,总体有西部变湿润、东部变干的趋势。在干旱发生时间尺度上,月尺度干旱发生频率高于年尺度干旱发生频率,四季中春、秋季干旱最为严重。春旱和秋旱以鲁西和鲁西北平原发生频率最高,各地区之间差异明显。ENSO暖事件时,山东易旱;ENSO冷事件时,干旱减少。SPEI存在1~2.5 a尺度的年际振荡周期特征,呈现了与MEI指数相似的变化特征。高能量区,SPEI和MEI存在5~6 a的共振周期,SPEI较MEI提前1~2个月;低能量区,SPEI与MEI存在3~3.8 a呈负相位的共振周期。     

嘉陵江流域降雨侵蚀力时空变化分析

降雨侵蚀力是降雨引起土壤侵蚀的潜在能力,对预测土壤侵蚀量具有重要意义。对嘉陵江流域12个气象站的日降雨量资料,利用章文波日降雨侵蚀力模型估算流域的降雨侵蚀力。结果表明:嘉陵江流域降雨侵蚀力的空间变异与降雨量的空间分布趋势基本一致,由东南向西北递减,变化于800～9 000MJ.mm/(hm2.h.a)之间;流域内降雨侵蚀力年际变率Cv在0.346～0.493之间,除平武站呈显著减少外并无显著变化趋势;年内降雨侵蚀力随季节变化,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小。降雨侵蚀力年内集中度高,6—9月份的降雨侵蚀力占全年降雨侵蚀力的80%以上。近50a降雨侵蚀力存在35a,21a的主周期变化,且对应不同的丰枯状态。研究结果表明,虽然年降雨侵蚀力无明显变化,但年内却相对集中于夏秋两季,因此仍要做好汛期的水土流失等灾害的防治。     

西北地区降雨集中度时空演变及其影响因素

在全球气候变化背景下,深入研究中国西北地区降雨集中度时空演变规律具有重要的现实意义。该研究基于1960—2017年逐月栅格降雨数据,利用Mann-Kendall趋势检验方法、Mann-Kendall突变点检验方法、Morlet小波方法和冷热点分析方法分析了西北地区降雨集中度的时空变化特征,并通过交叉小波变换探讨大气环流因子变化与降雨集中度的关系,同时讨论地貌分布对降雨集中度的影响。结果表明:1)在1960—2017年,西北地区及其3个子区域的降雨集中度平均值呈现减少趋势,且存在显著突变点(P0.05),降雨量年内分配不均,存在明显的季节性变化,部分区域降雨量年内异常集中且降雨集中度未来将会持续减少;2)整个研究区及其3个子区域在1960—2017年平均降雨集中度变化均存在一个40 a左右的主周期和一个24 a左右的次周期,各个子区域降雨集中度的变化与研究区整体的周期变化保持一致性;3)在1960—2017年,降雨集中度空间分布存在冷热点,冷点区域降雨集中度呈现显著减少趋势(P0.05)。热点区域降雨集中度呈现不显著减少趋势,年际变化幅度高于冷点区域;4)北大西洋涛动和太平洋十年涛动指数等大气环流因子变化对降雨集中度的变化具有较强的影响,不同的大气环流因子对降雨集中度的影响存在差异。研究成果将有助于进一步深化对西北地区降雨年内分配变化的认识,为西北地区生态环境保护和水资源规划制定提供一定的科学依据。     

三峡库区(重庆段)降雨侵蚀力变化趋势及突变分析

三峡库区水土流失是社会关注的焦点问题,采用Mann—Kendall非参数检验法对三峡库区(重庆段)1955—2010年降雨侵蚀力变化趋势及突变进行分析,获取56a来研究区降雨侵蚀力时间变化特征。结果表明:(1)1955—2010年,研究区年降雨侵蚀力增大趋势不显著(sig=0.05)。季节降雨侵蚀力变化上,仅夏季降雨侵蚀力显著增大,需加强夏季水土流失治理。(2)1955—2010年,研究区年降雨侵蚀力突变开始于1967年,在1980s—1990s显著增大(sig=0.05)。季节降雨侵蚀力突变结果表明,春、秋季降雨侵蚀力突变开始于1950s末,1970s—1980s显著增大(sig=0.05);夏季降雨侵蚀力突变开始于1979年,在2000年后显著增大(sig=0.05),近10a来夏季降雨侵蚀潜能明显增强。(3)沿长江干流的各气象站点中,仅涪陵站年降雨侵蚀力增大显著(sig=0.1)。奉节、万县两站春、秋季节降雨侵蚀力变化趋势与沙坪坝、涪陵两站存在差异;奉节站季节降雨侵蚀力突变与其他3个站点差别较大,地形是影响研究区降雨侵蚀变化空间分异的重要因素,需加强奉节、万县的水土流失防治工作。     

福建省降雨侵蚀力R值预测预报方法研究

降雨侵蚀力反映由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力,是建立通用土壤流失方程USLE的最基本因子之一。由于降雨侵蚀力计算过程中所需资料较难收集,给其计算增加了难度。利用福建省46个代表性气象站资料,建立了利用经度、纬度、海拔高度以及月降雨量估算降雨侵蚀力的简易算法模型,结果表明该模型预测预报效果较好,能够用于估算平均降雨侵蚀力。     

基于侵蚀降雨特征的湘江流域R因子修正算法

降雨侵蚀因子R表示由降雨引起的土壤侵蚀的潜在能力,能够反映气候因素对土壤侵蚀能力的作用.根据湘江流域18个水文气象站近50 a的降雨量数据,采用针对不同类型降雨资料的不同R值的计算方法,对湘江流域近50 a的降雨侵蚀力R值进行估算.结果表明:Wischmemier年降雨侵蚀力经验公式与福建省降雨侵蚀力计算公式分别计算出的R1、R2值与章文波日降雨量估算方法计算出的R3值有较大误差,分别达到35.99％和45.58％,不适用于直接计算该区域的降雨侵蚀力R值;经过侵蚀降雨特征因子修正后的Wischmemier年降雨侵蚀力经验公式与福建省降雨侵蚀力计算公式计算出的年降雨侵蚀力R值精度比修正前大大提高,其平均误差减小到9.59％和5.53％,表明在缺少日降雨量数据资料的情况下,采用根据侵蚀降雨特征因子侵蚀降雨量与侵蚀降雨时间修正后的降雨侵蚀力计算公式能够更加精确地估算出研究区内降雨侵蚀力R值.     

中国降雨侵蚀力的时空分布及重现期研究

降雨侵蚀力是土壤侵蚀模型USLE的一个重要因子。基于中国中东部水蚀区18个气象站1961(1971)-2000年逐分钟降水数据和全国范围内774个气象站1961-2016年逐日降水数据,采用克里金插值方法,得到全国多年平均年、多年平均24个半月、不同重现期年和次侵蚀力空间分布特征,可满足USLE模型对侵蚀力因子相关参数输入的要求。交叉验证结果表明:以上所有指标的空间插值模型精度较好,模型有效系数NSE不低于0.74,偏差百分比PBIAS低于1%,均方根误差与观测值标准差的比值RSR小于等于0.51。侵蚀力年内变化曲线具有较好的区域相似性,使用K均值聚类分析方法将中国侵蚀力年内变化特征划分为4个区域,每个区域概化出一条侵蚀力年内变化曲线。     

1961-2015年吉林省降雨侵蚀力的时空变化特征

[目的]分析吉林省1961-2015年降雨侵蚀力的时空变化趋势,为该省的农业和生态保护、水土保持等工作提供科学依据.[方法]利用吉林省46个自动气象站1961-2015年逐日降雨量资料估算吉林省逐气象站的降雨侵蚀力,并采用相关系数、气候倾向率和反距离空间插值方法分析吉林省降雨侵蚀力的时空变化趋势.[结果]吉林省年平均降雨侵蚀力在空间分布上从集安开始呈向西北和东北逐渐递减的变化趋势,其空间分布特征与年平均降水量的空间分布特征基本一致.时间分布上与多年平均降水量的时间分布特征具有高度一致性,在7月达到峰值.有34.8％的气象站点降雨侵蚀力呈上升趋势,中、西部大部分地区呈下降趋势,东部有1/2以上呈上升趋势,但只有长白站的下降趋势通过显著性检验.不同地区各年代平均降雨侵蚀力变化也不一致,具有波动性.不同年代各降雨侵蚀力等值线在空间分布上总体变化不大.[结论]吉林省降雨侵蚀力在时空变化上与降水量一致,不同地区降雨侵蚀力变化趋势不一样,几乎没有通过显著性检验.     

江西省50余年来降雨侵蚀力变化的时空分布特征

降雨侵蚀力时空变化趋势的研究对于揭示土壤水蚀的形成机制与演替过程具有重要意义。该文利用1957－2008年江西省16个气象站的降雨资料,综合运用Mann-Kendall非参数检验和径向基函数插值等方法,分析了该省降雨侵蚀力变化的时空特征。结果表明：52年来江西全省侵蚀力总体上呈现增长趋势,夏季及7、8月份是增加的主要贡献季度和月份。全省降雨侵蚀力升降的区域差异性明显,分别存在赣西北、樟树和赣西南3个上升中心和赣东、赣西和赣东南3个下降中心,其中赣西北、赣西南等地区的降雨侵蚀力持续上升,应作为该省水土流失的重点研究和防治区域。     

基于GIS的黑龙江省降雨侵蚀力时空变化分析

基于黑龙江省32个气象台站近40 a的日降雨量数据计算半月降雨侵蚀力,构建了GIS基础数据库。通过Kriging方法对平均降雨侵蚀力进行插值,运用趋势分析法,从时间和空间上对黑龙江省降雨侵蚀力演变特征进行了分析。结果表明:(1)各气象台站半月平均降雨侵蚀力在时间分布上呈单峰型集中于4月下半月至10月上半月,先逐渐增加,7-8月达到最大值,随后逐渐降低。(2)半月平均降雨侵蚀力在空间分布上存在较大差异,7-8月差异最为显著,7月下半月平均降雨侵蚀力呈全年最大值。(3)该省范围内平均降雨侵蚀力1972-1981年最小,1982-1991年最大,1992-2001年、2002-2011年较1982-1991年平均降雨侵蚀力呈持续递减趋势。(4)该省近40 a平均降雨侵蚀力具有较强的空间相关性,多年平均降雨侵蚀力自西向东、由北至南呈明显的抛物线状分布趋势,伊勒呼里山向北、松嫩平原自东向西、三江平原自西向东、小兴安岭由南至北、张广才岭、老爷岭由北至南,呈明显递减趋势分布。     

长江流域降雨侵蚀力时空变化及成因分析

基于1961－2017年均一化逐日降水资料，采用线性回归及Mann-kendall 显著性检验、Spearman秩偏相关、广义极值分布等方法对长江流域年降雨侵蚀力及侵蚀性的降雨特征时空分布特点、变化趋势和成因、10年一遇次降雨侵蚀力极端变化进行分析，并从总体趋势和极端变化角度综合探讨导致土壤水蚀加剧的气候危险性格局，为长江流域生态环境保护、可持续发展及制定针对性精细化水土保护措施和流域治理提供参考。结果表明：1）1961－2017年，长江流域年降雨侵蚀力和年侵蚀性的降雨量、降雨日数、雨强变化速率增加，雨强增加趋势明显；2）流域和大部分分区年降雨侵蚀力增加主要受年侵蚀性降雨量和雨强增加变化的影响，多数分区因雨强的显著增加起主导作用；3）71.6%的站点年降雨侵蚀力变化速率增加，10年一遇次降雨侵蚀力1961－2017年相对1961－1990年时段增加的站点比例为61.2%；4）1961－2017年年降雨侵蚀力增加趋势和/或10年一遇次降雨侵蚀力后一时段增加，均可能造成土壤水蚀加剧的危险，长江流域水蚀气候危险性增加的站点范围广，比例多达81.5%，对水土流失预防和治理十分不利。