重庆市不同量级降雨下的降雨侵蚀力时空演变特征

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长江上游地区地形复杂多变且降雨丰沛,是我国水土流失最严重的地区之一。重庆是长江上游地区的生态屏障,也是三峡库区的主要所在地。目前已经有较多学者对重庆市降雨侵蚀力简易模型构建及降雨侵蚀力的时空分布特征进行了研究,而针对不同量级降雨侵蚀力的时空变化特征研究尚少,降雨侵蚀力的组成尚不明确。本文利用重庆市及其邻接地区的42个气象站点1960~2017年共58年(a)的逐日降雨数据,统计分析了降雨日数、降雨量、侵蚀性降雨日数及侵蚀性降雨量的时空分布特征;根据中国气象局日降雨等级划分标准和所采用的降雨侵蚀力简易计算模型中侵蚀性降雨标准,将侵蚀性降雨划分为中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨5个量级,并计算了各站点不同量级降雨对应的降雨侵蚀力,并利用克里金插值法、气候倾向率、滑动平均法、Mann-Kendall非参数检验法、累积距平法和滑动t检验法探究了不同量级降雨侵蚀力(除特大暴雨侵蚀力)的时空变化规律,以期为重庆市水土流失防治工作提出参考依据。主要得到了以下结果:(1)比较重庆市降雨日数、侵蚀性降雨日数、降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力的时空分布特征并初步分析不同量级降雨日数、降雨量和降雨侵蚀力的特征。从时间上来看,年降雨日数、侵蚀性降雨日数和降雨量呈下降趋势,而侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力呈上升趋势。各季节降雨日数接近;而夏季侵蚀性降雨日数、降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力均明显高于其他季节。降雨日数各月占全年比例较均匀,侵蚀性降雨日数、降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力高比例占全年降雨日数、降雨量和降雨侵蚀力比例高值集中在5~9月,但最高比例所在月份不同。从空间上来看,重庆年均降雨侵蚀力、年均降雨量和年均侵蚀性降雨量的空间分布大体一致,均呈现东部高、西部低的空间分布格局。降雨日数、降雨量、侵蚀性降雨日数、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力最大值均出现在东南部的酉阳地区,但其最小值具有明显的空间差异性。大雨侵蚀力年均值最大,特大暴雨侵蚀力对重庆降雨侵蚀力的贡献可忽略不计。(2)分别从年尺度、季尺度和月尺度阐明不同量级降雨侵蚀力时间变化特征。从年尺度来看,年降雨侵蚀力主要由大雨侵蚀力、暴雨侵蚀力和大暴雨侵蚀力引起,其中大暴雨侵蚀力的上升对年降雨侵蚀力的上升起主导作用;年降雨侵蚀力、大雨侵蚀力和大暴雨侵蚀力在研究期内未发生突变,中雨侵蚀力和暴雨侵蚀力分别在2013和1975年发生突变。从季尺度来看,夏季降雨侵蚀力在年降雨侵蚀力中占主导地位,冬季降雨侵蚀力对年降雨侵蚀力贡献不大。春季大雨侵蚀力、暴雨侵蚀力和大暴雨侵蚀力呈上升趋势,提高了春季土壤侵蚀发生的潜在风险;暴雨侵蚀力在夏季侵蚀力中占比最高,大暴雨侵蚀力的上升趋势主导了夏季降雨侵蚀力的上升;秋季各量级降雨侵蚀力均呈下降趋势;冬季主要存在中雨侵蚀力和大雨侵蚀力,且均呈下降趋势。从月尺度来看,7月降雨侵蚀力最大,发生土壤侵蚀的潜在风险最高;各量级降雨侵蚀力的高值均主要出现在5~9月;6月各量级降雨侵蚀力均呈上升趋势,且大暴雨侵蚀力上升趋势极显著。(3)分别从年尺度、季尺度和月尺度阐述不同量级降雨侵蚀力的空间变化特征。从年尺度来看,年均降雨侵蚀力、年均中雨侵蚀力和年均大雨侵蚀力呈现东部高、西部低的空间分布格局,而年均暴雨侵蚀力和年均大暴雨侵蚀力空间分布整体表现为东北部的西部山区最高,东南部次之,西部最低。从季尺度来看,春季、秋季和冬季各量级降雨侵蚀力与重庆地区春季、秋季和冬季的总降雨侵蚀力的空间分布格局大体一致,但夏季各量级降雨侵蚀力空间分布有较大差别。从月尺度来看,5、6月降雨侵蚀力高值区出现在东南部,7~9月降雨侵蚀力高值区出现在东北部;但各月不同量级降雨侵蚀力的空间分布有较大差别。不同时间尺度下不同量级降雨侵蚀力的变化趋势有较大差异。本研究通过分析不同时间尺度下不同量级降雨侵蚀力的的时空演变特征,阐明了重庆降雨侵蚀力的组成结构,明确了土壤侵蚀发生潜在风险较高的时期和地区,可为重庆市及三峡库区土壤侵蚀风险预测、预警及评价,以及水土流失重点治理区的防治措施的制定提供参考。
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