中国南方地区近60 a来降雨量与降雨侵蚀力时空变化研究

基于南方地区9个省份41个气象站点1956~2015年共60 a逐日降雨量资料,采用线性回归、Kriging插值等方法分析了南方地区降雨量和降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明:南方地区降雨以侵蚀性降雨为主,且比较集中,区域强降雨事件出现的频次在增加。南方地区年均降雨侵蚀力变化范围在3 477.30~24 878.65 MJ·mm/(hm~2·h·a)之间,平均值为9 919.93 MJ·mm/(hm~2·h·a),总体由南往北逐渐减少的分布规律。在季节分布上降雨侵蚀力主要集中在夏季。60 a来南方大部分地区年降雨侵蚀力均呈上升趋势,其中海南、浙江、江西3省上升趋势较为明显,说明这些地区面临较大的土壤侵蚀潜在压力。     

云南不同量级降雨下的降雨侵蚀力特征分析

为研究云南省及5个子区域年降雨侵蚀力和各量级降雨侵蚀力的时空变化特征,基于云南120个站点近43a逐日降水资料,利用Man-Kendall趋势检验、Morlet连续复小波变换分析等方法进行系统分析。结果表明:各区域大雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中起主导作用;年内各月降雨侵蚀力滇西北基本以大雨侵蚀力为主,其余区域干季以中雨侵蚀力为主,雨季以大雨侵蚀力为主;各量级降雨侵蚀力表现出降雨量级越大,季节性越强,集中程度越高的特征;各区域中雨侵蚀力相对变化呈减少趋势,其余量级降雨侵蚀力变化趋势以减居多;暴雨侵蚀力相对变化程度最强,大雨和中雨侵蚀力相对较缓;滇西北年降雨侵蚀力、大雨和中雨侵蚀力以9a左右时间尺度为主震荡周期,其余区域主震荡周期多为18~21a左右,暴雨侵蚀力主震荡周期在各区域存在一定差异。     

秦巴山区降雨侵蚀力时空变化特征

降雨侵蚀力时空变化特征的研究对区域土壤侵蚀风险评估及水土保持规划具有重要的意义。利用秦巴山区及周边地区共63个气象站1961~2016年的逐日降雨量数据计算各站的降雨侵蚀力,借助Kriging空间插值法、Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变检验等方法分析了秦巴山区降雨侵蚀力的时空变化特征。结果表明：秦巴山区年均降雨侵蚀力为3 696 MJ·mm/(hm²·h·a),年内变化呈单峰型,7月最大,占全年的26.6%;四季中,夏季最大,冬季最小。代际间,20世纪80年代的降雨侵蚀力最大,90年代最小。年际间,年降雨侵蚀力存在明显的阶段性,但未表现出显著的趋势性和突变性特征。秦巴山区多年平均降雨侵蚀力呈南高北低的分布格局,不同地区年均降雨侵蚀力变化于787~8 858 MJ·mm/(hm²·h·a)之间;整体而言,年降雨侵蚀力随纬度增加而减小,随海拔升高而减小。     

湖北丹江口水库库区降雨侵蚀力特征

降雨侵蚀力(R)指数是估算土壤侵蚀量的一个基本因子,但如何利用气象站常规降雨统计资料估算R值具有重要的实践意义。利用湖北丹江口水库库区4个观测站(丹江口、十堰、郧县、郧西)的多年逐日降雨资料,通过比较分析多个经验模型对该地区的降雨侵蚀力的计算结果,优选出了表现最佳的估算模型,并用其计算结果分析了库区年降雨侵蚀力的空间分布和时间变化特征。结果表明,湖北丹江口库区丹江、郧西、十堰、郧县的年均降雨侵蚀力分别为3 331.94、3 272.40、3 501.21、3 187.94 MJ·mm/hm²·h·a,4个测站的均值为3 323.37 MJ·mm/hm2·h·a,空间分布比较均匀,与多年平均降雨量分布类似;降雨侵蚀力主要集中于5～9月份,占全年的88.60%以上;库区4个测站年降雨侵蚀力值波动较大,以郧西和十堰为甚,其最大单次降雨侵蚀力分别占其研究时段内总降雨侵蚀力的6.94%和4.87%。离差系数Cv(0.45～0.58)和趋势系数r(绝对值0.05～0.08)计算结果表明研究年限内年均降雨侵蚀力整体趋势保持平稳。
     

土壤侵蚀对土地利用和降雨变化响应和空间分布特征——以金沙江一级支流小江流域为例

全球变化引起了一系列环境效应,土壤侵蚀是全球变化最为敏感环境效应之一。选择生态极其脆弱区小江流域作为研究对象,通过遥感影像和雨量站点获取3期土地利用和降雨变化信息,结合区域基础地理信息数据,利用通用土壤流失方程（USLE模型）对该区域土壤侵蚀对土地利用和降雨变化的响应进行了分析。研究表明：（1）降雨量在1981~1990年为降雨量较小年份,1991~2000年为降雨量较大时间段,2001~2005年降雨量开始急剧减少;（2）1987、1995和2005年的平均侵蚀量分别为：7058、8008和7981 t/（hm2〖DK1〗·a),中度侵蚀以上面积分别占总面积的2992%、3383%和3318%,其中极强度侵蚀分别占915%、1281%和1263%;（3）在分布特征上,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在小江流域的中下游地段。极强度侵蚀主要分布在中海拔区域（1 600~2 800 m）,所占的比例呈持续下降的趋势,但在高海拔区域,极强度侵蚀呈增加趋势;同时,极强度侵蚀集中分布在高坡度段（>35°）上,占其面积的85%以上,且呈持续增加趋势,在中坡度段（15°~35°）上,极强度侵蚀呈现明显的减少趋势。USLE模型可以较好的反映出全球变化条件下土壤侵蚀效应,为合理开发土地资源和人类经济活动提供科学依据     

长江上游流域降雨侵蚀力变化对河流输沙量的影响

利用长江上游主要水文站1956~2010年输沙量数据和雨量站日降雨量时间序列资料,采用线性回归研究流域降雨侵蚀力与河流输沙量的关系,并估算长江上游各子流域降雨侵蚀力变化对河流输沙量的总体贡献。结果表明:长江上游降雨侵蚀力为2 362 MJ·mm/(hm²·h·a)到3 814 MJ·mm/(hm²·h·a),多年平均值为3 006 MJ·mm/(hm²·h·a);各子流域的年均降雨侵蚀力差异较大,其中乌江子流域最大,为5 055 MJ·mm/(hm²·h·a),金沙江子流域最小(1 560 MJ·mm/(hm²·h·a)),不足乌江子流域的1/3。各子流域降雨侵蚀力的极值比大小嘉陵江 > 岷江 > 乌江 > 金沙江。长江上游流域以及子流域输沙量在1956~2010年间均呈总体下降趋势,各子流域年均输沙量大小金沙江 > 嘉陵江 > 岷江 > 乌江。降雨侵蚀力变化对长江上游输沙量变化贡献率为7%,对岷江、嘉陵江、乌江子流域输沙量变化的贡献率分别为36%、20%、9%。总体来说,降雨对长江上游输沙量变化的影响不如人类活动的影响大。     

漫湾电站库区降雨侵蚀力时空变化

漫湾水电站是澜沧江水能梯级开发的第一个干流大型水电站,加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要,而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。根据有关降雨侵蚀力的计算方法,利用漫湾电站库区4个测站1980～2000年的逐月平均降雨资料,估算了其降雨侵蚀力R值的时空分布规律及其变化特征。结果表明：漫湾电站库区多年平均降雨侵蚀力在1 9336～3 9727 MJ·mm/hm2·h;R值的年内变化显著,且较大值集中分布在雨季的5月～10月,平均R值占全年的867%,尤其6～8月连续3个月的降雨侵蚀力平均占全年侵蚀力的一半以上;R值的年际变化显示20世纪90年代漫湾电站库区降雨侵蚀力比80年代平均增加2835 MJ·mm/hm2·h;R值的空间分布上以凤庆站点的年降雨侵蚀力最大;南涧站点的年降雨侵蚀力最小,但是其年际波动幅度较大。全面地分析了漫湾电站库区降雨侵蚀力R值的时空变化特征,为该地区有效防止与监测水土流失情况、更好地安置水电站工程移民提供参考。     

漫湾电站库区降雨侵蚀力时空变化

漫湾水电站是澜沧江水能梯级开发的第一个干流大型水电站，加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要，而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。根据有关降雨侵蚀力的计算方法，利用漫湾电站库区4个测站1980～2000年的逐月平均降雨资料，估算了其降雨侵蚀力R值的时空分布规律及其变化特征。结果表明：漫湾电站库区多年平均降雨侵蚀力在1 9336～3 9727 MJ·mm/hm2·h；R值的年内变化显著，且较大值集中分布在雨季的5月～10月，平均R值占全年的867%，尤其6～8月连续3个月的降雨侵蚀力平均占全年侵蚀力的一半以上；R值的年际变化显示20世纪90年代漫湾电站库区降雨侵蚀力比80年代平均增加2835 MJ·mm/hm2·h；R值的空间分布上以凤庆站点的年降雨侵蚀力最大；南涧站点的年降雨侵蚀力最小，但是其年际波动幅度较大。全面地分析了漫湾电站库区降雨侵蚀力R值的时空变化特征，为该地区有效防止与监测水土流失情况、更好地安置水电站工程移民提供参考。     

近50 a澴河上游汛期降雨径流多尺度时空演变

人类活动和气候变化可能导致水文资料的一致性遭到破坏。为研究澴河上游汛期降雨、径流的一致性,基于澴河花园水文站及流域内6个雨量站1963~2013年汛期实测资料,以全汛期、最大1日、3日、7日为时间尺度,首先通过Pettitt检验和Mann-Kendall检验对降雨、径流序列进行趋势与突变检验;其次采用不均匀系数和重心模型对降雨时空变化进行定量分析,基于日流量历时曲线分析不同相对历时流量的变化规律;最后分析降雨径流关系的时间变化特征。结果表明:澴河上游流域汛期降雨存在不显著下降趋势,各历时降雨空间分布未发生显著变化,降雨重心基本分布在广水站和草店站之间。花园站汛期平均流量呈减小趋势,最大1日、3日、7日平均流量显著减小;高流量下降趋势和低流量上升趋势均较明显,高、低流量相对于中流量的离差均为减小趋势。汛期径流系数呈下降趋势,降雨、径流深多年平均下降率分别为11.6、20.8 mm/10 a;径流系数与降雨量呈分段线性关系,约在汛期降雨为565 mm处出现转折。     

近50年来鄱阳湖流域降雨多时间尺度变化规律研究

利用鄱阳湖流域16个气象站1960~2008年共49 a的月降雨资料,采用Morlet小波函数,对该流域降雨季节变化、年际和年代际时间序列进行小波分析,揭示了流域降雨变化的多时间尺度特征,分析了不同时间尺度下降雨序列变化的周期和突变点。研究表明：①1960~1990年,年降雨量呈明显年际和代际振荡,并无显著趋势;进入90年代以后,年降雨呈现显著上升趋势;进入21世纪,尤其从2002年开始,年降雨量开始减少;②流域季节降雨和年降雨都存在多时间尺度特征,夏季降雨、冬季降雨和年降雨都存在18 a的第一主周期;春季、冬季和年降雨存在6 a次主周期;此外,春季、秋季、冬季和年降雨均存在3 a次主周期;③夏季降雨在18 a时间尺度上与年降雨变化具有相同的趋势和相位,春季降雨在3 a和6 a时间尺度上与年降雨变化具有相似趋势和相位变化     

三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992~2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间（年内、年际）和地形（高度、坡向）的变化,其特点如下：三峡坝区冬干、夏雨、秋雨明显,近年降雨增多;与武汉市相比,有降雨日多但降雨量、暴雨日及大暴雨日少的特点;降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等多随高度上升而递增;由于受南北边山地阻挡和峡谷的影响,长江以南降雨大于长江以北;水体抑制库周降雨,且夜间比白天明显,强降雨过程比弱降雨过程明显。三峡地区降雨周边山地多于谷底,蓄水后差异将更明显,使地质灾害容易发生,应引起高度重视。     

济南市南部山区降雨特性分析

通过对济南市南部山区50年降雨资料的分析,得出南部山区年降雨量为648mm,降雨季节性明显,降雨量主要集中在6-8月份的降雨特点;采用皮尔逊Ⅲ型曲线拟合了降雨频率曲线,分析了降雨量与频率之间的关系,得出年降雨量在1000mm以上的频率是2%,年降雨量在640mm以上的频率是50%。最后采用一维坡地径流模型对南部山区内的典型丘陵的产流量进行了模拟计算,模拟结果和实测值吻合较好。     

上海市降雨变化与灾害性降雨特征分析

降雨是引发城市内涝的关键因素,与公众安全密切相关,分析其特征,能够为内涝防治提供一定参考和依据。上海地区气候条件复杂,深受暴雨、台风等水情灾害影响。依据国家基本气象站-宝山站数据,对上海市近40 a降雨变化和灾害性降雨特征进行了分析。结果表明上海年均降雨量以509 mm/10 a的速率递增。同时,降雨天数的减少较为显著,以3 d/10 a的速率递减。从降雨量和降雨强度的角度,灾害性降雨多为暴雨和短历时强降雨。上海年均暴雨天数为3 d,但雨量可占全年的1/5,大范围暴雨通常由台风引起。近年来,高于排水标准的短历时强降雨出现频次有增多的趋势。汛期作为灾害性降雨的高发期,可作为城市防涝的重点     

大盈江流域降雨径流变化趋势及原因分析

采用滑动平均法、累积距平法和Mann—Kendall检验法对大盈江流域1956年以来逐月长系列降雨、径流资料进行分析研究。结果显示：大盈江流域降雨与径流变化过程关系密切，但两者变化趋势因受气候与人类活动干扰表现出一定的差异；近45年来，降雨呈增多趋势（通过了α=0．05的M-K检验），其中9月份降雨量增多趋势非常明显（通过了α=0．01的M-K检验）；与降雨量的显著增多不同，年径流量的增加趋势不显著，其中2月份径流量显著减少，9月份径流量显著增多（均通过了α0．05的N-K检验），且年内分配不均匀程度增大。流域降雨的增加可能是由于全球气候变暖，导致南亚季风增强引起的。影响年径流量的因素较复杂，气候变化和地下径流量等自然因素是主要原因，但人类活动影响的作用正在增加。旱季人类活动对径流量影响较大。     

1961～2017年中国不同长历时暴雨与总降雨事件的空间分异特征对比研究

长历时强降雨事件所导致的城市内涝已经成为当前中国城市安全建设和发展的严峻问题,因此,研究不同长历时强降雨事件空间演变特征具有重要的意义。采用1961~2017年中国545个日值气象站点降水数据,从雨量和雨日2个属性,分析不同长历时暴雨和总降雨事件的总量特征、变化趋势和年际变率空间分异格局。结果表明：(1)中国不同长历时暴雨和总降雨事件均呈东南高-西北低的空间分异格局,且随着降雨历时的增加,量级较高的不同长历时暴雨和总降雨事件在空间分布上逐渐向东南沿海地区集聚,且空间高低分异特征逐渐趋于减小。在华西秋雨的影响下,华西地区总降雨雨日相比同纬度其它地区较高。(2)中国不同长历时暴雨雨量和雨日主要在东南地区呈增加趋势,西北地区增减不明显。总降雨雨量变化趋势在东南和西北呈增加趋势,而在两者中间过渡带呈减少趋势,且随着降雨历时增加,减少趋势地带向东南和西北地区扩张。不同长历时总降雨雨日变化趋势则呈南方减少北方增加态势。(3)中国历时2 d的暴雨雨量和雨日年际变率在农牧交错带及其毗邻地区最大,而历时3 d以上的暴雨雨量和雨日年际变率则呈东南大-西北的分异格局。中国不同长历时总降雨雨量和雨日年际变率整体上呈南高-方低的分异格局,且随着降雨历时的增加,年际变率较大的地区向中国南部地区扩张。     

苏州城市化进程对降雨特征影响分析

城市化的发展过程中,城市下垫面的改变以及人类的生产生活共同作用使大气边界层的特性发生变化,从而影响了城市地区的降雨。位于太湖流域平原水网地区的苏州城市化发展迅速。在分析了苏州城市化发展进程的特点及1953~2000年降雨时间序列特征基础上,采用同时期城区（苏州站）与郊区（望亭站）雨量横向对比、城市化发展不同时期同一站雨量纵向对比的方法,研究了城市化对该地区降雨量、降雨年内分配、降雨发生次数等的影响。通过研究发现：城市化对年雨量、汛期雨量和最大日雨量都有不同程度的增加作用,其中对最大日雨量的影响最显著;受城市化影响,降雨年内分配有集中的趋势;城市化使不同类型降雨发生次数均增加,其中对暴雨发生次数的影响最大。     

降雨径流面源污染年负荷预测方法的开发——以镇江古运河为例

在对镇江古运河2009~2013年的降雨量、降雨径流污染物量监测的基础上,运用回归分析建立降雨量-径流污染方程,并采用灰色理论对未来降雨量进行预测,进而得出降雨径流面源污染年负荷值。结果表明:2014~2020年间,镇江古运河降雨径流中污染物TP、NH₃-N和SS的年负荷与降雨量同向变化,2020年降雨量达到1 381.2 mm时,污染物TP、NH₃-N和SS的年负荷可分别达到217.15 t、421.4 t、5 811.87 t,数值较大;灰色理论与回归分析结合所提出的降雨径流面源污染年负荷预测方法,能够在小样本、贫信息和波动数据序列情况下,简捷有效的对降雨径流面源污染负荷进行高精度的预测,实用与推广价值较大。     

川北典型小流域产流对降雨的多时间尺度响应规律

为了解川北深丘区典型小流域河川径流动态变化规律,以嘉陵江李子口小流域为研究对象,基于2005～2016年的降雨、径流等实测数据,采用相关分析、降雨弹性系数、流量历时曲线等方法探讨了径流对降雨的响应规律。结果表明:(1)径流深和降雨量年际差异性均较大,整体呈不明显上升趋势,径流深的上升幅度略小于降雨量;(2)降雨量和径流深年内分布极不均匀,6～9月分别占年值的67.4%和78.5%,夏季易产生洪涝灾害;(3)极丰水流量、平水流量和极枯水流量分别为2.9、0.2、0.01 m~3/s。极丰水事件通常由长历时暴雨导致;极枯水日则多因长期无降雨或仅少量降雨;(4)典型次降雨中,暴雨、大雨、中雨的流量过程线从尖瘦型转变为平坦型,流量峰值滞后时间依次为1.5、3.67、5 h,滞后时间随着次降雨量的减小而变长,流量过程线的增长幅度随着次降雨量减小而变小。综上,径流和降雨在各时间尺度上均呈极显著相关(P0.01),不同时间尺度响应规律表现出较大的差异性。     

基于超阈值取样的中国不同重现期降雨强度空间分异特征及强降雨变化模态(1961～2016年)

不同重现期下的降雨强度对于城市防洪减灾具有重要科学和现实意义。利用中国1961~2016年的535个日值降水站点数据,采用日降雨量的90%、95%和99%分位数阈值,对比分析不同超阈值取样下的中国不同重现期降雨强度空间分异特征和强降雨变化模态。结果表明：（1）3种分位数降雨阈值均呈东高-西低的空间分异特征。相比绝对阈值,日降雨量的95%和99%分位数阈值用于研究大雨和暴雨是相对合理的。（2）3种超阈值样本下的中国不同年遇型降雨强度受区域气候环境和地形条件影响,其空间演变特征具有相似性,均呈现出从东部沿海向西和向北扩张的趋势,但相同年遇型下的降雨强度空间格局在3种超阈值取样方法下差异较大。（3）EOF分析即经验正交函数分解表明在绝对阈值和相对阈值取样下的中国强降雨变化模态具有一致性,前三模态方差解释率可以达到54%以上,且第一、二和三模态的方差解释率均超过10%,分别达到约30%、14%和11%,均表征了中国年际强降雨量的不同变化规律特征,具有明显的气候物理意义。     

城市化对南昌市降雨变化的影响研究

通过南昌市1951~2007年降雨资料市区站与郊区站对比分析的方法研究南昌市城市化对城市降雨的影响程度。分析表明,随着城市化进程推进,虽然城区汛期雨量没有增加,不存在明显"雨岛效应",但是降雨有趋于集中的趋势,降雨年内分配不均匀更加明显;受城市化的影响,城区降雨变化频率将增大,这直接影响到城市现有的和拟建的排水工程标准和雨洪排水工程的安全;城市化使得城区强降雨发生概率增加,其中对大暴雨发生概率的影响最大。