中国降雨侵蚀力空间变化特征

降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素，通用土壤流失方程（USLE）中降雨侵蚀力因子R反映了降雨气候因素对土壤侵蚀的潜在作用。为更精确估算降雨侵蚀力，以全国564个测站1971－1998年的逐日降雨资料为基础，采用一种新方法估算降雨侵蚀力，分析全国降雨侵蚀力空间变化特征。结果显示全国降雨侵蚀力的空间分布与降雨量近似，但降雨降雨侵蚀力取决于降雨量和降雨强度两个方面，因此二者的空间分布又存在许多差别。一般在降雨侵蚀力较小地区，降雨侵蚀力的年内分配非常集中，全国大部分地区降雨侵蚀力年际变化表现出正的趋势，江西和湖南等交界的部分地区为明显的正趋势中心。     

陕西省降雨侵蚀力时空分布特征

根据陕西省全省96个数据序列较完整的气象站点逐日降水资料,利用章文波提出的基于日降雨侵蚀力模型估算陕西省的降雨侵蚀力,并采用反距离权重空间插值方法,借助GIS工具绘制全省侵蚀性降雨量以及侵蚀性降雨量空间分布图,分析其全年和四季空间分布特征,并分析了年内变化特征。结果表明:(1)陕西省降雨侵蚀力的空间分布与侵蚀性降雨量的空间分布基本一致,均呈由南向西北递减态势,降雨侵蚀力与降雨量、侵蚀性降雨量均达极显著相关水平;(2)降雨侵蚀力年内集中度高,夏秋季降雨侵蚀力较大,冬春季降雨侵蚀力较小,陕北地区和关中发生水土流失的时期主要集中在7~9月份,而陕南地区5~10月份均可能发生较大的水土流失,侵蚀潜在危险性由北向南递增;(3)陕西省降雨侵蚀力的年际变化也较为明显,年际变率CV在33.1%~77.3%,不同地区的年降雨侵蚀力差异及波动程度都比较大,北部地区降雨侵蚀力的年际变化大于南部地区。     

1960-2009年中国降雨侵蚀力的时空变化趋势

降雨侵蚀力反映了降雨对土壤侵蚀的潜在能力,因此降雨侵蚀力已经成为土壤侵蚀、产沙和水环境建模的主要参数之一。利用中国590个气象站1960-2009年逐日降雨量资料估算了中国每个气象站的降雨侵蚀力,并使用趋势系数、气候倾向率和Kriging空间插值方法分析了中国降雨侵蚀力的时空变化趋势。结果表明:我国年均降雨侵蚀力从东南沿海向西北内陆逐渐递减,与年均降水量空间分布基本一致;近50年来我国大部分地区年降雨侵蚀力呈现不显著的上升趋势,存在四个明显的上升区域和两个明显的下降区域;59个气象站年降雨侵蚀力变化趋势通过了0.05显著水平的置信度检验,年降雨侵蚀力显著增加的气象站主要分布在青藏高原中东部、东缘、天山山脉以及东南沿海区域。青海省的诺木洪-都兰-曲麻莱-伍道梁一带近50年来年降雨侵蚀力增加趋势最为显著,有可能加剧长江、黄河源头土壤侵蚀的风险。     

ENSO对韶关市1951~2013年降雨侵蚀力影响研究

选取1951~2013年韶关市分月降雨量数据,采用月降雨侵蚀力模型计算降雨侵蚀力,分析ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）对韶关市降雨侵蚀力的影响。研究表明：① 韶关市降雨侵蚀力年际变化和年内变化较大,总体呈现波动上升趋势;② 降雨侵蚀力与赤道太平洋SST距平值呈现极显著相关,降雨侵蚀力随SST距平值增加呈现先增加后递减的趋势。ENSO冷暖事件发生时降雨侵蚀力较小,在其它土壤侵蚀因素不变的条件下,此时期的土壤侵蚀相对较轻;③ 降雨侵蚀力与SOI存在显著相关,降雨侵蚀力随着SOI增加而减小;④ 降雨侵蚀力与MEI呈现极显著的正相关关系。     

1961—2015年雅鲁藏布江流域降雨侵蚀力

降雨是土壤侵蚀的主要动力,也是风水蚀复合区沙漠化的主要驱动力。研究降雨侵蚀力时空变化对雅鲁藏布江流域土壤侵蚀的监测、评估、预报和治理具有重要意义。利用1961—2015年雅鲁藏布江流域8个气象站日降雨量气象资料,采用趋势系数、气候倾向率、MK检验等研究方法对雅鲁藏布江流域降雨侵蚀力时空变化进行分析。结果表明:雅鲁藏布江流域年降雨侵蚀力平均值为758.1 MJ·mm·hm^-2·h^-1,变差系数Cv值为0.29,趋势系数r值为0.3140。空间分布呈现由东向西逐渐递减的特点,东部可达2 000 MJ·mm·hm^-2·h^-1以上,最西部仅为200MJ·mm·hm^-2·h^-1。雅鲁藏布江流域年降雨侵蚀力总体呈波动上升趋势,其中嘉黎和波密站年降雨侵蚀力上升趋势明显,日喀则、泽当站年降雨侵蚀力呈下降趋势。通过MK检验及滑动T检验得知,流域内年降雨侵蚀力在1982年发生突变,年侵蚀性降雨突变不显著。雅鲁藏布江流域年降雨侵蚀力与侵蚀性降雨相关性显著。     

基于CLDAS融合降水的中国降雨侵蚀力研究

气象站和卫星降雨资料估算降雨侵蚀力时存在无法反映空间异质性且精度差的问题,基于CLDAS多源融合降水,利用EI₆₀模型从不同的时空尺度对中国的降雨侵蚀力进行评估,并结合降雨量、侵蚀性降雨次数、侵蚀密度等指标,探讨降雨对土壤侵蚀的潜在作用。结果表明：（1） CLDAS降雨侵蚀力与地面实测数据在不同的时间尺度均有良好的回归关系,相关系数达到0.8以上,与CMORPH降雨侵蚀力相比,其相对误差显著降低,可以准确反映全国范围的降雨侵蚀力季节性变异。（2） 在2001—2020年,不同雨量区的降雨侵蚀力、降雨量和侵蚀性降雨次数的变化趋势基本一致,高雨量区的年际变化波动剧烈,侵蚀性降雨次数和暴雨过程协同影响降雨侵蚀力的大小。（3） 空间上,中国的降雨侵蚀力值的特点为东南沿海地区高、西北内陆地区低。时间上,侵蚀性降雨集中在5—8月,夏、秋两季对土壤造成的侵蚀影响更大。（4） 通过对年降雨量、年侵蚀密度和年暴雨量进行分区定量分析,结果表明暴雨量与侵蚀密度成正相关关系,即年降雨量一定,暴雨事件越多,降雨侵蚀密度越大。     

福州市降雨量及降雨侵蚀力变化趋势

根据福州市年降雨量数据资料,采用变异系数、趋势系数和气候趋势率等方法分析不同时间尺度的降雨和降雨侵蚀力的变化趋势。结果表明:(1)福州市年平均降雨侵蚀力和降雨量分别为393.06 MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1)和1 394.43 mm。降雨侵蚀力和降雨总量年际波动显著,且年降雨量和降雨侵蚀力年内变化较大,主要集中在5、6、8、9月。(2)总体上夏季、秋季和冬季降雨侵蚀力的倾向率为正,分别为7.57、0.39和1.40 MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1)·10 a~(-1),春季降雨侵蚀力倾向率为负值,呈减少趋势。(3)月降雨量和降雨侵蚀力的变化趋势基本一致,1、2、4、7、8、10、11、12月降雨侵蚀力有增加的趋势,3、5、6、9月降雨侵蚀力有减少的趋势。(4)福州雨季的降雨量和降雨侵蚀力分别为990.61 mm和285.90MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1),并且其变异系数在全年中最小,均低于0.22;枯季的降雨量和降雨侵蚀力分别为403.82 mm和107.16MJ·mm·hm~(-2)·h~(-1),变异系数在全年中最大,均高于0.40,且福州降雨量和降雨侵蚀力在雨季、枯季及其年际变化均属于中等变异性(0.1≤CV≤1)。研究结果可为福州市的土壤侵蚀评估、预报和水土流失防治提供数据和理论支撑。     

1980～2013年滇西北地区降雨侵蚀力变化特征

利用多种统计方法,分析了1980~2013年间滇西北地区中雨、大雨、暴雨和侵蚀性降雨及其对应的日数、产生的降雨侵蚀力时空变化特征、突变时间和未来趋势。结果表明:各量级降雨侵蚀力空间分布差异较大,且表现为随降雨量级的减小而变小;大雨侵蚀力占年降雨侵蚀力的45%,起主导作用;降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,集中程度越高的年内分布特征;不同量级降雨产生的降雨侵蚀力、降雨日数和降雨量在时间变化趋势上有增有减,未来表现为持续性;各量级降雨侵蚀力相对趋势在少部地区表现一致,大部地区存在明显差异;各量级降雨侵蚀力在1983年发生显著性突变,2002~2006年后,增长趋势不再明显。     

基于遥感技术的三峡库区土壤侵蚀量评估及影响因子分析

基于遥感和地理信息系统技术,利用修正通用土壤流失方程对三峡库区的土壤侵蚀进行定量评估,并进一步分别利用MODIS、TRMM遥感数据对其变化影响的主要因子植被覆盖和降雨侵蚀力变化进行了分析.结果表明:2005年土壤侵蚀总量为11 979.19×104t,平均土壤侵蚀模数为2 087 t/(km2·a),与2000年土壤侵蚀模数2 381 t/(km2·a)相比,减少了294 t/(km2·a).库区东部长江两岸大部分地区植被出现增长趋势,位于研究区边缘附近植被变化不明显;库区降雨侵蚀力总体呈增加趋势,同时降雨侵蚀力年际变化存在较明显的空间差异性.     

基于日降雨量的年均降雨侵蚀力估算模型及其应用——以四川省凉山州为例

为提高连续性降雨强度、降雨量、雨滴动能等数据缺乏地区修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)的计算精度,提出了针对我国西南地区基于日降雨的年均降雨侵蚀力估算模型。进而RUSLE与GIS技术结合,剖析了四川省凉山州的土壤侵蚀空间分布特征。研究表明,四川省凉山州西北部土壤侵蚀较轻,东部和南部侵蚀较高,特别是金沙江干流沿岸、雅砻江下游、黑水河和美姑河等流域侵蚀最为严重。结合土地利用和坡度分析,凉山州>6°的旱地土壤侵蚀最严重,而林地和草地土壤侵蚀的强弱主要取决于植被覆盖程度。     

粤北岩溶区连江流域降雨侵蚀力

对连江流域35个气象站1980―2013年逐日雨量数据进行整理,利用日雨量、月雨量和年雨量方法计算得出RA、RB、RC,通过有效系数M检验得出最优R值;然后利用反距离加权、张力样条函数和普通克里金进行空间插值,通过检验确定最准确的插值方法,最后对其进行插值分析。结果表明：基于月降雨量的计算方法和反距离加权插值法更加适合于连江流域降雨侵蚀力的计算和估算;连江流域降雨侵蚀力时空变化明显,降雨侵蚀力变化与年际降水量变化基本一致;中上游高大山脉存在的地区,多年平均降雨侵蚀力明显高于其他地区;下游多年平均降雨量丰富,其多年平均降雨侵蚀也较严重。     

黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力时空分布特征及其影响因素研究

通过采用Mann-Kendall趋势分析法、小波分析方法、地统计插值等方法,基于黄土高原塬面保护区及临近的21个站点的逐日降水量数据,对区域内降雨侵蚀力的时空变化,趋势及主要影响因素进行了分析。结果表明：(1) 黄土塬面保护区1960—2017年多年平均降雨量为599.2 mm;多年平均降雨侵蚀力为1 871.91 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,降雨侵蚀力在过去60 a来呈微弱上升趋势且变化的季节差异显著。(2) 黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力的空间分布大体呈由南部向两侧递减的趋势,Mann-Kendall Z值除研究区北部、东部呈下降趋势,其余区域都为上升趋势。(3) 黄土高原塬面保护区降雨侵蚀力多年存在32 a的大周期,在大周期内还存在13 a、52 a的小周期。(4) 影响北半球中高纬度地区的主要的大气环流因子中仅Cold & Warm Episodes by Season因子的波动对整个区域和陕西塬区的降雨侵蚀力有一定影响,二者存在一定的负相关性,其余环流指数与降雨侵蚀力没有显著的关联性;此外太阳黑子与陕西塬区降水侵蚀力变化规律存在一定的正相关,与其他塬区并无显著关联性。     

Intra-event characteristics of extreme erosive rainfall on Mauritius

Mauritius is a volcanic island with a raised interior where extreme rainfall events dominate rainfall erosivity. Intra-event characteristics of the 120 highest erosive events at six selected locations between 2004 and 2008 were analyzed to provide the first detailed intra-storm data for a tropical island environment. On Mauritius, spatial variation is evident in the characteristics of extreme erosive rainfall recorded at the stations, with a noticeable increase in rainfall depth, duration, kinetic energy, and erosivity of extreme events with altitude. Extreme events in the raised interior (central plateau) show high variability of peak intensity over time as well as a higher percentage of events in which the greatest intensity occurs in the latter part of the event. Intra-event distribution of rainfall in the interior of the island shows that rainfall there has a higher potential to exceed infiltration rates as well as the ability to generate high peak runoff rates and cause substantial soil loss. The study suggests that even though within-event rainfall characteristics are complex, they have implications for soil erosion risk, and that, in tropical island environments, the within-storm distribution of rainfall should be incorporated in soil-loss modeling.     

基于允许流失量和正负地形源汇理论的喀斯特关键带土壤侵蚀研究

喀斯特地区下垫面的特殊复杂性使得地表发生显著坡面径流需要达到更大的降水累积阈值,碳酸盐岩岩石成土速率的缓慢和空间异质性导致喀斯特地区的土壤存量被严重高估和均一化等,因此,传统经典的土壤侵蚀模型在喀斯特地区难以适用。本文依据喀斯特关键带岩性的差异,确定其有效降水侵蚀阈值,并对降雨侵蚀力进行重新测算;根据碳酸盐岩化学成分的差异,计算其成土速率并作为土壤允许流失量;通过地貌—水文分析法提取喀斯特洼地空间分布信息,对喀斯特关键带土壤侵蚀算法进行多次改进和创新。结果显示：① 传统算法忽视了喀斯特关键带下垫面的特殊性,致使其平均降雨侵蚀力被高估47.35%,且喀斯特区域的平均降雨侵蚀力仅相当于非喀斯特区域的59.91%;② 传统算法可能将一些无土或少土可流区计算为土壤的高侵蚀量区,而连续性碳酸盐岩、碳酸盐岩夹碎屑岩、碳酸盐岩与碎屑岩互层的土壤允许流失量仅分别为0.21 t ha^-1 yr^-1、1.2 t ha^-1 yr^-1、2.89 t ha^-1 yr^-1;③ 传统算法通常将有坡度和耕作的洼地视为土壤侵蚀的高发区,但其实际应是地表侵蚀的沉积区,喀斯特洼地在空间上的连续性与碳酸盐岩的分布区基本重合;④ 传统算法高估土壤侵蚀面积27.79%,土壤侵蚀量47.72%。总之,传统经典模型会大大高估喀斯特地区的土壤侵蚀量,因此,应该建立一种精确适用的模型。另外,由于喀斯特地区的成土速率慢而土层薄、总量少,土壤允许流失量远低于非喀斯特区域侵蚀标准,应制定适用于喀斯特地区的土壤侵蚀分类分级标准和风险评价方法。     

广东省主要站点降雨侵蚀力时间分布规律研究

利用广东省6个站点47 a的日雨量资料,计算并分析了各站降雨侵蚀力的时间分布规律。结果表明,根据降雨侵蚀力峰值在年内出现的次数,可以分为单峰型和双峰型。降雨侵蚀力的年内分布非常集中,连续3个月的降雨侵蚀力平均占全年侵蚀力的一半以上,越靠近沿海的站点侵蚀力的集中度越高。降雨量与降雨侵蚀力集中度的分布规律一致,但与降雨量相比,降雨侵蚀力的分布更加集中。各站降雨量与降雨侵蚀力的倾向率均大于零,说明自1954年以来,雨量和降雨侵蚀力均有不同程度的增加趋势,降雨侵蚀力的增幅远远大于降雨量的增幅。但降雨侵蚀力倾向率的年内分布却是正负皆有。     

用雨量和雨强计算次降雨侵蚀力

降雨侵蚀力反映由降雨引起土壤侵蚀的潜在能力 ,是定量预报土壤流失的重要因子。降雨动能与最大 30min雨强的乘积EI30 是最常用的降雨侵蚀力指标 ,但计算复杂 ,且资料难以获得。本文从利用易获取的气象资料计算降雨侵蚀力出发 ,通过对全国 13个代表性小区侵蚀资料和 12个气象站降雨资料的分析 ,确定我国降雨侵蚀力指标为雨量和最大 10min雨强的乘积PI10 ,其精度与常用的侵蚀力指标EI30 相当。为方便对比分析并统一单位 ,进一步建立了指标PI10 与EI30 的转换关系 :(EI30 ) =0 1773(PI10 )。这样可充分利用覆盖全国的气象站整编资料 ,计算全国降雨侵蚀力 ,为水土保持规划服务