台江县近46 a降雨和降雨侵蚀力变化特征分析

吴凤珠，张 宝，王 力

(贵州省台江县气象局，贵州 台江 556300)

台江县近46 a降雨和降雨侵蚀力变化特征分析

吴凤珠，张 宝，王 力

(贵州省台江县气象局，贵州 台江 556300)

基于台江县气象观测站1970年1月—2015年12月逐年、逐月降雨量、雨日资料，采用线性趋向、累计距平等方法分析了台江县年、季降雨量和雨日变化趋势，结果表明:台江县近46 a年平均降雨量呈减少趋势，雨日显减少趋势，除暴雨及以上量级雨量呈增加趋势外，其余量级为减少趋势，降雨量、雨日及量级雨量的趋势均说明降雨越来越集中，发生强降雨的频率在增大，从而易引发的气象灾害将对人类的生产和生活产生不利的影响；四季降雨量和降雨日数分布不均且呈减少趋势，其中春季和秋季降雨日数呈显著减少趋势，且夏和秋两季出现强降雨的频率较大，秋季降雨量及降雨日数减少趋势率均为最大，秋旱发生的概率相对增大；年平均夜间降雨量大于年平均白天降雨量，在春季的4月最为明显，降雨强度夜间大于白天；逐年降雨侵蚀力及其降雨引起的土壤侵蚀潜能呈增加趋势。

降雨特征；降雨侵蚀力；台江

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第五次报告(AR5)第一工作组报告决策者摘要中指出，约自1950年以来，热浪、强降水等极端天气和气候事件发生频率可能已增加，还预估21世纪初强降水事件在许多陆地区域继续增加[1]。贵州地处低纬高原地区，属于亚热带湿润季风气候，地理环境复杂，气候多变，旱涝灾害频发，不少学者对贵州的降雨变化特征、趋势及雨日做了一些分析[2-4]，还分析了对不同等级降水日数气候特征及其与降水量的关系[5]。同时降雨是导致土壤侵蚀的主要动力因素,降雨侵蚀力是反映降雨对土壤侵蚀的潜在能力，土壤侵蚀增大加剧淤积、干旱、洪涝等自然灾害，对于我国典型的生态环境脆弱区之一的贵州省,已有学者对贵州省降水侵蚀力时空变化特征进行了研究[6]。清水江流域是黔东南州暴雨多发区，台江县位于苗岭主峰雷公山北麓、清水江中游南岸，对该地区降雨和降雨侵蚀力变化趋势进行分析和研究，其研究结果可以反映整个清水江流域的降雨变化趋势和土壤侵蚀的潜能。本文将在已有的研究基础上，对台江县近46 a的降雨和降雨侵蚀力及其变化特征进行详细的分析研究，以期对决策预报服务和水土保持可持续发展提供一定的参考依据。

2 资料和分析方法

2.1 资料来源

本文利用1970—2015年台江县(20—20时)逐日降水量观测资料，其中，根据降水量和季节划分标准[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)，分别统计各月出现的日数；按3—5月为春季、6—8月为夏季、9—11月为秋季；12月—翌年2月为冬季划分季节。

2.2 分析方法

采用线性趋势倾向分析法进行分析，定义降水量和雨日线性回归方程的趋势线斜率为降水量和雨日的变化率，单位mm/10 a，表示每10 a的降水量和雨日变化幅度；采用累积距平方法计算年降水量距平百分率,以距平百分率+20%(-20%)定义降水量略多(略少)。

采用6级评分制降水量异常的预测用语有：特少、偏少、略少、略多、偏多,本文用略少(-20≤ΔR≤0)和略多(0≤ΔR≤20)两个等级。

采用威斯奇迈尔(Wischmeierrj)提出的降雨侵蚀力经验性计算公式,分别计算多年降雨侵蚀力和逐年降雨侵蚀力，用线性趋势倾向分析法分析并定义逐年降雨侵蚀力线性回归方程的趋势线斜率为降雨侵蚀力的变化率。

式中R为年降雨侵蚀力(MJ·(hm2·h·a)-1·mm)，P为年均降雨量(mm)，Pi为月平均降雨量(mm)。

3 年降雨量及降雨日数变化分析

3.1 年降雨量及年雨日多年平均特征

台江近46 a年平均降雨量为1 119.3 mm，年平均降雨日数为171 d，其中，年平均小雨日数为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。大暴雨日数8 d,占全年降雨日数的4.7%，未出现过特大暴雨。

3.2 降雨量变化趋势的空间分布

从图1可以看出，近46 a来，台江县年降雨量变化趋势略呈下降，其趋向率为-5.31 mm/10 a。表明年降雨量呈减少趋势，但相关性不显著。以年平均降雨量距平百分率+20%(-20%)计算出距平降雨量1 343.2 mm和895.4 mm为临界，定义降雨量略多(少)年的标准，可以看出降雨量略多年份有：1973年、1980年、1994年和2015年，特别是1994年，距平百分率达32.91%；降雨量略少年份有：1989年和2009年，1989年为最少，距平百分率为-24.17%。

图1 台江县近46 a年降雨量变化趋势Fig.1 Variation trend of rainfall in 46 years in Taijiang

3.3 降雨日数年际变化趋势分布

将日降雨量≥0.1 mm为一个雨日，从趋势分析(图2)中可看出，台江年雨日呈下降趋势，其趋向率为-5.13 d/10 a,并通过0.01显著检验，表明年降雨日数呈显著减少趋势。其中，2011年降雨日最少，仅138 d。年降雨量减少趋势不怎么显著，年降雨日数呈显著减少趋势，表明降雨越来越集中，发生强降雨的频率在增大，从而易引发的气象灾害将对人类的生产和生活产生不利的影响。

根据日降雨量等级划分标准，将小雨、中雨、大雨、暴雨以上等级进行趋势分析(图3)，可看出，除暴雨及以上量级的趋势率为0.13 d/10 a，呈增加趋势外；小雨和大雨趋势率分别为-4.95 d/10 a和-0.32 d/10 a，表明为减少趋势，其中小雨日数呈减少趋势并通过0.05显著检验，中雨趋势率为-0.00 d/10 a，表明减少趋势不明显。

图2 台江县近46 a降雨日数年际变化趋势Fig.2 Interannual variation trend of rainfall days in 46 years in Taijiang

图3 台江县近46 a小雨日数、中雨日数、大雨日数、暴雨以上趋势变化图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 各季节降雨量与降雨日数变化分析

4.1 各季节降雨量和降雨日数平均特征

从各季节的降雨量和降雨日数分布来看(表1)，各季节降雨量排序为：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%，各季节降雨量量级相差较大，夏季降雨量最多，冬季最少；从降雨日数排序为：春季降雨日数占全年29.3%，夏季降雨日数26.7%，冬季降雨日数占全年22.4%，秋季降雨日数占全年21.5%，从各季节的降雨日数来看，量级相差不是很明显，春季为最多，秋季为最少。结果表明，夏季降雨量最多，但降雨日数却为次之，秋季降雨量明显多于冬季，但降雨日数却很相近，因此，夏和秋两季出现强降雨的频率较大。

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

4.2 各季节降雨量和降雨日数变化趋势特征

从台江县近46 a各季节降雨量和降雨日数变化趋势(图4)来看，各季节降雨量变化趋势相对平稳，季节降雨量最为1996年的夏季762.5 mm，最小为2010年的冬季35.3 mm，相对变化率较大的季节是秋季，趋势率为-3.18 mm/10 a；各季节降雨日数分布不均且呈下降趋势，各季节降雨日数最多是1973年的夏季为64 d，最少是23 d，分别在1979年和2001年的秋季出现，趋势率秋季降幅最为明显为1.86 d/10 a；各季节的降雨量和降雨日数均随年份呈负相关，表明为减少趋势；其中，春季降雨日数和秋季降雨日数呈明显著减少趋势，且通过0.05显著性检验；秋季降雨量及降雨日下降趋势率均为最大，表明秋旱发生的概率相对增大。

图4 台江县近46 a四季降雨量及雨日变化特征Fig.4 Characteristics of rainfall and rainfall in four seasons in 46 years in Taijiang

5 降雨量的昼夜变化特征

分析从夜间(20时—08时)和白天(08时—20时)降雨量分布，分别统计出近46 a台江夜间降雨量占全年降雨量的60.7%，表明台江为夜间降雨多；夜间降雨日数占昼夜降雨日数的54.12%，夜间各级平均降雨日数分别为小雨118个、中雨14个、大雨5个、暴雨及以上1个，白天各级平均雨日分别为小雨102个、中雨12个、大雨2个、暴雨及以上1个，从夜间和白天的各级降雨日数来看，差别不是很大，从强度来看，夜间降雨强度大于白天降雨强度。

从季节与月份(图5)分布看，季节平均夜间降雨量比重排序为：春>冬>秋>夏，其中春季占比最高为71.8%，夏季最低为47.2%；月平均夜间降雨量占比最高在4月为77.1%，比重最低在8月为42.5%，与季节分布相符合。由此可看出，台江县近46 a夜间降雨量多于白天降雨量，且在春季最为明显。

图5 台江县近46 a降降雨量四季及月份昼夜分布图Fig.5 Rainfall in four seasons and the day and night distribution in 46 years in Taijiang

6 降雨侵蚀力变化特征

将台江县近46 a逐年及逐月降雨量代入wischmeier提出的经验性公式计算得出台江县逐年降雨侵蚀力(图6)，从图中可看出，台江县逐年降雨侵蚀力呈上升趋势，其趋向率为0.555/10 a。表明逐年降雨侵蚀力呈增加趋势，但相关性不显著。其逐年降雨侵蚀力平均值为221.4，最大值362.5，出现在1971年，最小值仅96.5，出现在1985年。

降雨是引起土壤侵蚀的主要动力因素，降雨侵蚀力反映了降雨对土壤蚀影响的潜在能力，可见台江县降雨侵蚀力的增加，其降雨引起的土壤侵蚀潜能在增加。

图6 台江县近46 a逐年降雨侵蚀力变化特征Fig.6 Characteristics of rainfall erosivity change in 46 years in Taijiang

7 小结

①台江县近46 a年平均降雨量为1 119.3 mm，呈减少趋势，但相关性不显著；雨日171 d，呈显著减少趋势，表明降雨越来越集中，发生强降雨的频率在增大，其引发的气象灾害将对人类的生产和生活产生不利的影响。

②暴雨及以上量级雨量呈增加趋势，小雨和大雨为减少趋势，其中小雨日数减少趋势通过0.05显著检验，中雨趋势率表明其减少趋势不明显。

③四季降雨量和降雨日数分布不均且呈减少趋势，其中春季和秋季降雨日数呈明显减少趋势；夏季降雨量最多，但降雨日数却次之，秋季降雨量明显多于冬季，但降雨日数却很相近，因此，夏秋两季出现强降雨的频率较大；秋季降雨量及降雨日数减少趋势率均为最大，表明秋旱发生的概率相对增大。

④年夜间降雨多于白天降雨，在春季的4月最为明显；降雨强度夜间大于白天。

⑤逐年降雨侵蚀力及其降雨引起的土壤侵蚀潜能呈增加趋势。

[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:决策者摘要[R].政府间气候变化专门委员会第五次评估报告第一工作组报告—气候变化2013：自然科学基础[M].剑桥：剑桥大学出版社.

[2] 张艳梅,江志红,王冀,等.贵州夏季暴雨的气候特征[J].气候变化研究进展,2008,4(3):182-186.

[3] 张志才,陈喜,王文,等.贵州降雨变化趋势与极值特征分析[J].地球与环境,2007,35(4):351-356.

[4] 谢仁波,舒国勇,晏理华，等.近40a铜仁地区降水量和雨日的变化特征[J].贵州气象,2011,35(4):29-31.

[5] 王芬,曹杰,李腹广，等.贵州不同等级降水日数气候特征及其与降水量的关系[J].高原气象,2015,34(1):145-154.

[6] 许月卿,周巧富,李双成.贵州省降雨侵蚀力时空分布规律分析[J].水土保持通报,2005,25(4):11-14.

[7] 李玉柱,许炳南.贵州短期气候预测技术[M].北京：气象出版社,2001:12.

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

吴凤珠(1984-)，女，助工，主要从事综合气象业务与行政办公工作，E-mail:153849972@qq.com。