基于日降水量的长江流域极端降水与降雨侵蚀力变化特征研究

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长江流域多雨的气候条件与多低山丘陵的地形条件加剧了区域降雨对土壤的侵蚀能力,研究长江流域极端降水与降雨侵蚀力有利于水土保持工作的开展与洪涝灾害的防治。本文利用章文波日雨量模型,采用线性趋势、空间克里金插值、Mann-Mendal突变检验等方法,基于长江流域127个气象站点1960-2017年长时间序列的逐日降雨资料,分析长江流域近58年来极端降水与降雨侵蚀力的时空变化特征,研究结果表明:(1)1960-2017年长江流域年降水量呈微弱下降趋势,其中,长江上游年降水量呈微弱下降变化,长江中下游呈上升变化;整个流域内降水量在2000年后波动变化强烈。空间上,年降水量呈下降趋势的地区主要集中于在四川盆地、乌江流域,呈上升趋势的地区主要分布在长江下游。长江上游、长江中下游降水日数年际变化均呈显著下降趋势。在四季中,长江上游四季降水量均呈下降变化,长江中下游夏冬季降水量呈上升变化,春秋季呈下降变化。近58年来长江流域年均侵蚀性降雨量占年均降水量百分比均值为69.62%,呈显著增加趋势;其中,中雨量占年降水量百分比呈显著下降,大雨量占年降水量百分比呈增长趋势,暴雨量占年降水量百分比呈显著性上升趋势。1960-2017年长江流域侵蚀性降雨量以3.79mm/10a的速率增长;侵蚀性降雨量丰富区主要集中于长江流域东部平原丘陵及河流交界处,且多数呈增长趋势;其中,中雨量呈下降趋势,大雨量在长江上游呈下降趋势,在长江中下游呈上升趋势,暴雨量呈上升趋势;且在春秋两季多年年均侵蚀性降雨量呈下降趋势,在夏冬两季多年年均侵蚀性降雨量呈上升趋势。(2)1960-2017年长江流域极端降水指标呈现不同的变化趋势,长江流域年降水强度(SDII)、5日最大降水量(R5day)、极端降水总量(R99P)、异常降水总量(R95day)连续无雨日数(CDD)呈上升趋势,其中SDII、R99P的上升趋势通过显著性检验;连续有雨日数(CWD)呈极显著下降趋势。在流域内存在三个年降水强度上升幅度较大的高值中心,分别为长江中下游平原区、汉江流域上游、金沙江与长江交界处;且极端降水总量高值区主要分布在低山丘陵地带,R99P呈上升趋势的地区也分布在平原丘陵区;CWD下降幅度较大区主要集中在长江上游,尤在乌江流经的喀斯特地貌区显著。(3)1960-2017年长江流域年均降雨侵蚀力呈上升趋势,上升趋势较大区主要分布在长江中下游平原、鄱阳湖流域的部分地区、洞庭湖流域东北部;其中中雨侵蚀力呈下降趋势,其下降趋势较大区主要分布在长江流域中部武陵山周边、大巴山西南山区、四川盆地、大娄山区;大雨侵蚀力与暴雨侵蚀力均呈上升趋势,上升趋势较大区主要分布在鄱阳湖流域、长江中游长江干流间、洞庭湖周边。长江上游中雨与大雨侵蚀力呈下降趋势,长江中下游不同量级降雨侵蚀力均呈上升趋势。四季中,长江流域不同区域春季以大雨产生的降雨侵蚀力为最大,夏季以暴雨产生的降雨侵蚀力为最大,秋季不同量级雨量产生的侵蚀力大体相当,冬季以中雨产生的侵蚀力为主。在春季和秋季全流域年均降雨侵蚀力呈下降趋势,在夏季和冬季年均降雨侵蚀力呈上升趋势。四季中不同量级降雨侵蚀力在长江中下游长江南岸多呈上升趋势,在雪峰山、武陵山、巴巫谷地等山区波动变化明显。(4)长江流域极端降水强度指标(SDII、R5day)、极端降水相对指标(R99P、R95P)均与不同量级降雨侵蚀力呈极显著正相关,与连续有雨日数CWD呈微弱正效应,与连续无雨日数CDD呈显著负相关。
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