臺江縣近46 a降雨和降雨侵蝕力變化特征分析

吳鳳珠，張 寶，王 力

(貴州省臺江縣氣象局，貴州 臺江 556300)

臺江縣近46 a降雨和降雨侵蝕力變化特征分析

吳鳳珠，張 寶，王 力

(貴州省臺江縣氣象局，貴州 臺江 556300)

基于臺江縣氣象觀測站1970年1月—2015年12月逐年、逐月降雨量、雨日資料，采用線性趨向、累計距平等方法分析了臺江縣年、季降雨量和雨日變化趨勢，結果表明:臺江縣近46 a年平均降雨量呈減少趨勢，雨日顯減少趨勢，除暴雨及以上量級雨量呈增加趨勢外，其余量級為減少趨勢，降雨量、雨日及量級雨量的趨勢均說明降雨越來越集中，發生強降雨的頻率在增大，從而易引發的氣象災害將對人類的生產和生活產生不利的影響；四季降雨量和降雨日數分布不均且呈減少趨勢，其中春季和秋季降雨日數呈顯著減少趨勢，且夏和秋兩季出現強降雨的頻率較大，秋季降雨量及降雨日數減少趨勢率均為最大，秋旱發生的概率相對增大；年平均夜間降雨量大于年平均白天降雨量，在春季的4月最為明顯，降雨強度夜間大于白天；逐年降雨侵蝕力及其降雨引起的土壤侵蝕潛能呈增加趨勢。

降雨特征；降雨侵蝕力；臺江

Abstract：Based on the yearly,monthly rainfall and rain data of Taijiang County Meteorological Observatory from January 1970 to December 2015,the annual and seasonal rainfall and rainy days of Taijiang County were analyzed by linear trend and cumulative distance method.The results show that the average annual rainfall in Tajiang County is decreasing in the past 46 years,and the rainy day shows a decreasing trend.In addition to heavy rain and above the amount of rainfall showed an increasing trend,the rest of the order to reduce the trend.The trend of rainfall,rain and magnitude rainfall indicates that rainfall is increasing and the frequency of heavy rainfall is increasing,so that meteorological disasters that are easily triggered will have a negative impact on human production and life.The rainfall and rainfall days in the four seasons are uneven and the trend is decreasing,and the number of rainfall days in spring and autumn is obviously decreasing,and the frequency of heavy rainfall in summer and autumn is larger.The decreasing trend of rainfall and rainfall days in autumn is the largest,and the probability of autumn drought is relatively increased.The average annual nighttime rainfall is greater than the average annual rainfall in the day,the most obvious in April.And rainfall intensity night is greater than the daytime.The annual erosion potential and the soil erosion potential caused by rainfall are increasing.

Keywords：rainfall characteristics;rainfall erosion;Taijiang

1 引言

IPCC第五次報告(AR5)第一工作組報告決策者摘要中指出，約自1950年以來，熱浪、強降水等極端天氣和氣候事件發生頻率可能已增加，還預估21世紀初強降水事件在許多陸地區域繼續增加[1]。貴州地處低緯高原地區，屬于亞熱帶濕潤季風氣候，地理環境復雜，氣候多變，旱澇災害頻發，不少學者對貴州的降雨變化特征、趨勢及雨日做了一些分析[2-4]，還分析了對不同等級降水日數氣候特征及其與降水量的關系[5]。同時降雨是導致土壤侵蝕的主要動力因素,降雨侵蝕力是反映降雨對土壤侵蝕的潛在能力，土壤侵蝕增大加劇淤積、干旱、洪澇等自然災害，對于我國典型的生態環境脆弱區之一的貴州省,已有學者對貴州省降水侵蝕力時空變化特征進行了研究[6]。清水江流域是黔東南州暴雨多發區，臺江縣位于苗嶺主峰雷公山北麓、清水江中游南岸，對該地區降雨和降雨侵蝕力變化趨勢進行分析和研究，其研究結果可以反映整個清水江流域的降雨變化趨勢和土壤侵蝕的潛能。本文將在已有的研究基礎上，對臺江縣近46 a的降雨和降雨侵蝕力及其變化特征進行詳細的分析研究，以期對決策預報服務和水土保持可持續發展提供一定的參考依據。

2 資料和分析方法

2.1 資料來源

本文利用1970—2015年臺江縣(20—20時)逐日降水量觀測資料，其中，根據降水量和季節劃分標準[7]，小雨(0.1 mm≤R≤9.9 mm)、中雨(10 mm≤R≤24.9 mm)、大雨(25 mm≤R≤49.9 mm)、暴雨(50 mm≤R≤99 mm))、大暴雨(100 mm≤R≤249.9 mm))、特大暴雨(R≥249.9 mm)，分別統計各月出現的日數；按3—5月為春季、6—8月為夏季、9—11月為秋季；12月—翌年2月為冬季劃分季節。

2.2 分析方法

采用線性趨勢傾向分析法進行分析，定義降水量和雨日線性回歸方程的趨勢線斜率為降水量和雨日的變化率，單位mm/10 a，表示每10 a的降水量和雨日變化幅度；采用累積距平方法計算年降水量距平百分率,以距平百分率+20%(-20%)定義降水量略多(略少)。

采用6級評分制降水量異常的預測用語有：特少、偏少、略少、略多、偏多,本文用略少(-20≤ΔR≤0)和略多(0≤ΔR≤20)兩個等級。

采用威斯奇邁爾(Wischmeierrj)提出的降雨侵蝕力經驗性計算公式,分別計算多年降雨侵蝕力和逐年降雨侵蝕力，用線性趨勢傾向分析法分析并定義逐年降雨侵蝕力線性回歸方程的趨勢線斜率為降雨侵蝕力的變化率。

式中R為年降雨侵蝕力(MJ·(hm2·h·a)-1·mm)，P為年均降雨量(mm)，Pi為月平均降雨量(mm)。

3 年降雨量及降雨日數變化分析

3.1 年降雨量及年雨日多年平均特征

臺江近46 a年平均降雨量為1 119.3 mm，年平均降雨日數為171 d，其中，年平均小雨日數為137 d最多，占全年的80.0%。中雨日23 d,大雨日9 d,暴雨日1.9 d。大暴雨日數8 d,占全年降雨日數的4.7%，未出現過特大暴雨。

3.2 降雨量變化趨勢的空間分布

從圖1可以看出，近46 a來，臺江縣年降雨量變化趨勢略呈下降，其趨向率為-5.31 mm/10 a。表明年降雨量呈減少趨勢，但相關性不顯著。以年平均降雨量距平百分率+20%(-20%)計算出距平降雨量1 343.2 mm和895.4 mm為臨界，定義降雨量略多(少)年的標準，可以看出降雨量略多年份有：1973年、1980年、1994年和2015年，特別是1994年，距平百分率達32.91%；降雨量略少年份有：1989年和2009年，1989年為最少，距平百分率為-24.17%。

圖1 臺江縣近46 a年降雨量變化趨勢Fig.1 Variation trend of rainfall in 46 years in Taijiang

3.3 降雨日數年際變化趨勢分布

將日降雨量≥0.1 mm為一個雨日，從趨勢分析(圖2)中可看出，臺江年雨日呈下降趨勢，其趨向率為-5.13 d/10 a,并通過0.01顯著檢驗，表明年降雨日數呈顯著減少趨勢。其中，2011年降雨日最少，僅138 d。年降雨量減少趨勢不怎么顯著，年降雨日數呈顯著減少趨勢，表明降雨越來越集中，發生強降雨的頻率在增大，從而易引發的氣象災害將對人類的生產和生活產生不利的影響。

根據日降雨量等級劃分標準，將小雨、中雨、大雨、暴雨以上等級進行趨勢分析(圖3)，可看出，除暴雨及以上量級的趨勢率為0.13 d/10 a，呈增加趨勢外；小雨和大雨趨勢率分別為-4.95 d/10 a和-0.32 d/10 a，表明為減少趨勢，其中小雨日數呈減少趨勢并通過0.05顯著檢驗，中雨趨勢率為-0.00 d/10 a，表明減少趨勢不明顯。

圖2 臺江縣近46 a降雨日數年際變化趨勢Fig.2 Interannual variation trend of rainfall days in 46 years in Taijiang

圖3 臺江縣近46 a小雨日數、中雨日數、大雨日數、暴雨以上趨勢變化圖Fig.3 The number of rainy days,the number of rainy days,the number of heavy rain,the trend of heavy rain changes in 46 years in Taijiang

4 各季節降雨量與降雨日數變化分析

4.1 各季節降雨量和降雨日數平均特征

從各季節的降雨量和降雨日數分布來看(表1)，各季節降雨量排序為：夏季降雨量占全年降雨量的40.8%，春季降雨量占全年降雨量30.8%，秋季降雨量占全年降雨量20.4%，冬季降雨量占全年降雨量8.1%，各季節降雨量量級相差較大，夏季降雨量最多，冬季最少；從降雨日數排序為：春季降雨日數占全年29.3%，夏季降雨日數26.7%，冬季降雨日數占全年22.4%，秋季降雨日數占全年21.5%，從各季節的降雨日數來看，量級相差不是很明顯，春季為最多，秋季為最少。結果表明，夏季降雨量最多，但降雨日數卻為次之，秋季降雨量明顯多于冬季，但降雨日數卻很相近，因此，夏和秋兩季出現強降雨的頻率較大。

表1 臺江近46 a各季節降雨量和各季節降雨日分布Tab.1 Seasonal rainfall and seasonal rainfall are distributed in 46 years in Taijiang

4.2 各季節降雨量和降雨日數變化趨勢特征

從臺江縣近46 a各季節降雨量和降雨日數變化趨勢(圖4)來看，各季節降雨量變化趨勢相對平穩，季節降雨量最為1996年的夏季762.5 mm，最小為2010年的冬季35.3 mm，相對變化率較大的季節是秋季，趨勢率為-3.18 mm/10 a；各季節降雨日數分布不均且呈下降趨勢，各季節降雨日數最多是1973年的夏季為64 d，最少是23 d，分別在1979年和2001年的秋季出現，趨勢率秋季降幅最為明顯為1.86 d/10 a；各季節的降雨量和降雨日數均隨年份呈負相關，表明為減少趨勢；其中，春季降雨日數和秋季降雨日數呈明顯著減少趨勢，且通過0.05顯著性檢驗；秋季降雨量及降雨日下降趨勢率均為最大，表明秋旱發生的概率相對增大。

圖4 臺江縣近46 a四季降雨量及雨日變化特征Fig.4 Characteristics of rainfall and rainfall in four seasons in 46 years in Taijiang

5 降雨量的晝夜變化特征

分析從夜間(20時—08時)和白天(08時—20時)降雨量分布，分別統計出近46 a臺江夜間降雨量占全年降雨量的60.7%，表明臺江為夜間降雨多；夜間降雨日數占晝夜降雨日數的54.12%，夜間各級平均降雨日數分別為小雨118個、中雨14個、大雨5個、暴雨及以上1個，白天各級平均雨日分別為小雨102個、中雨12個、大雨2個、暴雨及以上1個，從夜間和白天的各級降雨日數來看，差別不是很大，從強度來看，夜間降雨強度大于白天降雨強度。

從季節與月份(圖5)分布看，季節平均夜間降雨量比重排序為：春>冬>秋>夏，其中春季占比最高為71.8%，夏季最低為47.2%；月平均夜間降雨量占比最高在4月為77.1%，比重最低在8月為42.5%，與季節分布相符合。由此可看出，臺江縣近46 a夜間降雨量多于白天降雨量，且在春季最為明顯。

圖5 臺江縣近46 a降降雨量四季及月份晝夜分布圖Fig.5 Rainfall in four seasons and the day and night distribution in 46 years in Taijiang

6 降雨侵蝕力變化特征

將臺江縣近46 a逐年及逐月降雨量代入wischmeier提出的經驗性公式計算得出臺江縣逐年降雨侵蝕力(圖6)，從圖中可看出，臺江縣逐年降雨侵蝕力呈上升趨勢，其趨向率為0.555/10 a。表明逐年降雨侵蝕力呈增加趨勢，但相關性不顯著。其逐年降雨侵蝕力平均值為221.4，最大值362.5，出現在1971年，最小值僅96.5，出現在1985年。

降雨是引起土壤侵蝕的主要動力因素，降雨侵蝕力反映了降雨對土壤蝕影響的潛在能力，可見臺江縣降雨侵蝕力的增加，其降雨引起的土壤侵蝕潛能在增加。

圖6 臺江縣近46 a逐年降雨侵蝕力變化特征Fig.6 Characteristics of rainfall erosivity change in 46 years in Taijiang

7 小結

①臺江縣近46 a年平均降雨量為1 119.3 mm，呈減少趨勢，但相關性不顯著；雨日171 d，呈顯著減少趨勢，表明降雨越來越集中，發生強降雨的頻率在增大，其引發的氣象災害將對人類的生產和生活產生不利的影響。

②暴雨及以上量級雨量呈增加趨勢，小雨和大雨為減少趨勢，其中小雨日數減少趨勢通過0.05顯著檢驗，中雨趨勢率表明其減少趨勢不明顯。

③四季降雨量和降雨日數分布不均且呈減少趨勢，其中春季和秋季降雨日數呈明顯減少趨勢；夏季降雨量最多，但降雨日數卻次之，秋季降雨量明顯多于冬季，但降雨日數卻很相近，因此，夏秋兩季出現強降雨的頻率較大；秋季降雨量及降雨日數減少趨勢率均為最大，表明秋旱發生的概率相對增大。

④年夜間降雨多于白天降雨，在春季的4月最為明顯；降雨強度夜間大于白天。

⑤逐年降雨侵蝕力及其降雨引起的土壤侵蝕潛能呈增加趨勢。

[1] Stocker,T.F,秦大河,G.-K.Plattner,M.Tignor,S.K.Allen,J.Boschung,A.Nauels,Y.Xia,V.Bex和P.M.Midgley.IPCC,2013:決策者摘要[R].政府間氣候變化專門委員會第五次評估報告第一工作組報告—氣候變化2013：自然科學基礎[M].劍橋：劍橋大學出版社.

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AnalysisoncharacteristicsofrainfallandrainfallerosivityChangeinTaijiangCountyinrecent46years

WU Fengzhu,ZHANG Bao,WANG Li

(Taijiang County Meteorological Bureau of Guizhou Province,Taijiang 556300,China)

P426.61+4

B

1003-6598(2017)04-0063-05

2016-11-24

吳鳳珠(1984-)，女，助工，主要從事綜合氣象業務與行政辦公工作，E-mail:153849972@qq.com。