亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        淮河流域降雨-侵蝕背景及時(shí)空演變特征

        2012-12-21 09:14:24左長清遲小軍
        水土保持研究 2012年2期
        關(guān)鍵詞:趨勢背景

        馬 良,左長清,秦 冰,遲小軍

        (1.山東省水利科學(xué)研究院,濟(jì)南250013;2.水利部水土保持生態(tài)工程技術(shù)研究中心,北京100044;3.山東省水利勘測設(shè)計(jì)研究院,濟(jì)南250013)

        降雨—侵蝕背景是建立土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型的基礎(chǔ)及先決條件。深刻理解降雨—侵蝕背景,對提高土壤水蝕預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性、提升預(yù)報(bào)模型精度、評價(jià)侵蝕對降雨變化的響應(yīng)等具有重要的研究價(jià)值,并為指導(dǎo)區(qū)域水土流失的防治提供科學(xué)決策。經(jīng)驗(yàn)性侵蝕預(yù)報(bào)模型中普遍認(rèn)為,在地形、植被等下墊面信息設(shè)為常數(shù)的前提下,土壤侵蝕可表示成降雨侵蝕力的函數(shù)。作為降雨雨強(qiáng)、降雨歷時(shí)、雨滴質(zhì)量、直徑和速度的復(fù)合參數(shù),降雨侵蝕力成為研究降雨—侵蝕背景的特征指標(biāo),其代表了降雨引起土壤侵蝕的潛在能力[1-3]。

        我國淮河流域地處長江和黃河兩流域之間,是我國南北氣候過渡帶。受夏季季風(fēng)和地形地貌的影響,流域內(nèi)降雨具有由南向北遞減,山區(qū)多于平原,沿海大于內(nèi)陸,且年際及年內(nèi)分配極不均勻的特點(diǎn),從而造成了土壤侵蝕的時(shí)空差異。同時(shí),淮河流域內(nèi)土壤侵蝕對降雨的變化還具有敏感性。因此在水土流失嚴(yán)重及環(huán)境敏感的淮河流域開展降雨—侵蝕背景研究,探索背景變化的時(shí)間、空間特征,為區(qū)域水土保持適應(yīng)未來氣候變化、減少不確定性十分重要。

        1 研究方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

        降雨資料來自中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)提供的中國地面氣象資料日值數(shù)據(jù)集[4]。為消除空間差值客觀存在的邊界問題,研究中不僅搜集到淮河流域內(nèi)31個(gè)氣象站,也包括流域周邊72個(gè)氣象站在內(nèi)的日降雨數(shù)據(jù),通過對站點(diǎn)篩查和缺失數(shù)據(jù)插補(bǔ),最終確定了90個(gè)有效站點(diǎn)及1951—2008年58a間的降雨序列。

        1.2 降雨-侵蝕背景特征要素及計(jì)算

        降雨侵蝕力是表征降雨—侵蝕背景的經(jīng)典特征指標(biāo),傳統(tǒng)可采用EI30公式計(jì)算次降雨侵蝕力。但由于很難獲取各氣象站較長年份的次降雨過程,研究中選擇采用氣象站常規(guī)降雨觀測數(shù)據(jù)建立的簡易算法作為計(jì)算公式。為保證計(jì)算精度,本研究采用以逐日雨量計(jì)算年降雨侵蝕力的公式[5]。

        式中:Mi——第i個(gè)半月時(shí)段的侵蝕力值[(MJ·mm)/(hm2·h)];k——該半月內(nèi)天數(shù)(d);Dj——半月時(shí)段內(nèi)第j天的日降雨量,要求日降雨量≥12mm(與侵蝕性降雨標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng))(mm);α,γ——模型參數(shù),反映了區(qū)域降雨特征,各氣象站各不同;Pd12——日降雨量≥12mm的日平均雨量(mm);Py12——日降雨量≥12mm的年平均雨量(mm)。由式(1)—(3)計(jì)算出各半月降雨侵蝕力,再求得逐月降雨侵蝕力,累加得到年侵蝕力值。

        1.3 時(shí)間序列檢驗(yàn)方法

        研究中采用Mann—Kendall非參數(shù)法檢驗(yàn)降雨侵蝕力長時(shí)間序列的變化趨勢。Mann—Kendall檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)S的計(jì)算見公式(4)。

        式中:xj,xk——第j年和第k 年代的數(shù)值,j>k;n——系列的記錄長度(個(gè)數(shù));sgn(xj-xk)——返回函數(shù),xj-xk>0時(shí)為1,xj-x<0時(shí)為-1,xj-x=0時(shí)為0[6-7]。

        利用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)值Zs進(jìn)行趨勢統(tǒng)計(jì)的顯著性檢驗(yàn);如果︱Zs︱≤Z1-α/2,則接受零假設(shè)(無變化趨勢),如果︱Zs︱>Z1-α/2,則拒絕零假設(shè)。Z1-α/2為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)偏量,α為檢驗(yàn)的置信水平。Zs的計(jì)算見公式(5)。

        式中:xj,xk——第j年和第k年的數(shù)值,如果時(shí)間序列長度為n,可以獲得N=n(n-1)/2個(gè)斜率估計(jì)值bi。N個(gè)bi的中值就是Kendall傾斜度β值。

        1.4 地統(tǒng)計(jì)學(xué)空間插值方法

        研究降雨侵蝕力的區(qū)域差異時(shí)普遍采用空間插值方法,即利用已知的部分空間降雨侵蝕力樣本,對未知空間的侵蝕力信息繪制成圖并進(jìn)行估計(jì)。徑向基函數(shù)(Radial Basis Function,RBF)插值是一種基于地統(tǒng)計(jì)學(xué)函數(shù)的內(nèi)插方法,主要利用基函數(shù)來確定周圍已知數(shù)據(jù)點(diǎn)到內(nèi)插網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的最佳權(quán)重,屬人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法中的一種[9-10]。

        是根據(jù)基函數(shù)類型可劃分為多種插值形式,其中常用的是多重二次曲面函數(shù)。本文借助ArcGIS 9.3軟件提供的RBF法進(jìn)行空間插值。

        Mann—Kendall方法還可用Kendall傾斜度β值來定量計(jì)算趨勢的幅度[8]。當(dāng)β為正值時(shí),表示序列為增加趨勢;當(dāng)β為負(fù)值時(shí),表示為減少趨勢。︱β︱即為趨勢的增減幅度。β值的計(jì)算如下:首先假設(shè)趨勢變化是線性的,計(jì)算所有序列值對的斜率b:

        2 結(jié)果與分析

        2.1 淮河流域降雨-侵蝕背景分析

        經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算,淮河流域多年年均降雨量為865.45 mm。如圖1a所示,空間分布上呈現(xiàn)由南向北、由東至西遞減的特征;南部大別山區(qū)是全流域降雨峰值所在,在1 300mm以上,東南部沿海也普遍高于1 000 mm;流域北部降雨量最少,低于600mm。

        全流域多年年均降雨侵蝕力,也即降雨—侵蝕背景,為5 269.12MJ/(mm·hm2·h)。與年降水量呈現(xiàn)相似的區(qū)域分布特征(圖1b),同樣以流域南部最高,峰值高于8 000MJ/(mm·hm2·h),東部沿海也普遍在6 000MJ/(mm·hm2·h)以上;但與降雨量不同,流域西部為谷值區(qū)域,甚至低于年降雨量最低的流域北部,僅為3 000MJ/(mm·hm2·h)左右,流域北部侵蝕力為4 000~5 000MJ/(mm·hm2·h)。多年年均降雨量與侵蝕力的谷值區(qū)域間的差異,可以反映出降雨—侵蝕背景分析是不能用雨量指標(biāo)簡單地進(jìn)行代替。

        圖1 淮河流域多年年均降雨量(a)和多年年均降雨侵蝕力(b)等值線

        2.2 降雨-侵蝕背景演變的時(shí)間特征分析

        圖2繪制了淮河流域近60a逐年平均雨量及降雨侵蝕力的演變。線性趨勢分析表明,降雨雨量與侵蝕力呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,谷值均出現(xiàn)在1965年,峰值則分別出現(xiàn)在2003年和1956年。但經(jīng)Mann—Kendall非參數(shù)法檢驗(yàn)認(rèn)為,在1951—2008年間淮河流域內(nèi)年降雨雨量及年侵蝕力未呈現(xiàn)顯著增減變化。

        雖然全流域各氣象站平均的降雨—侵蝕背景的年值序列未顯現(xiàn)增減變化,但并不能掩蓋單個(gè)氣象站可能存在的演變趨勢。單個(gè)站點(diǎn)上降雨—侵蝕背景的演變趨勢及空間特征,對了解區(qū)域降雨潛在侵蝕之間的差異具有更重要的意義。

        2.3 降雨-侵蝕背景演變的空間特征分析

        研究流域內(nèi)降雨—侵蝕背景演變的空間特征,首先采用Mann—Kendall法對單個(gè)氣象站的降雨量、侵蝕力年序列分別進(jìn)行趨勢檢驗(yàn),提取檢驗(yàn)結(jié)果為顯著氣象站的定量趨勢(即Kendall傾斜度β值),然后利用徑向基法對β值進(jìn)行空間插值,最后用淮河流域的邊界進(jìn)行提取,得到降雨量、降雨侵蝕力演變趨勢的空間特征圖(圖3a、圖3b)。

        圖3 淮河流域降雨量(a)和降雨侵蝕力(b)β等值線

        淮河流域近60a雨量演變趨勢的區(qū)域差異性顯著,如圖3a所示。全流域有三個(gè)顯著上升中心,分別位于周口附近、桐柏山以及蚌埠附近,上升幅度即︱β︱均在1.5以上;另在流域北部受魯中南低山丘陵區(qū)上升趨勢的拉動作用[11],也呈現(xiàn)顯著的上升趨勢。在流域東部沿海地區(qū),如鹽城及沂沭河水系附近呈現(xiàn)顯著下降趨勢。

        如圖3b所示,降雨—侵蝕背景演變的空間分布趨勢與雨量略有不同。流域中部周口附近上升中心、蚌埠上升中心的面積均顯著加大,桐柏山上升中心向東南轉(zhuǎn)移至大別山區(qū);流域北部魯中南低山丘陵沿脈區(qū)域的上升趨勢更為明顯。除流域東部沿海地區(qū)仍存在顯著下降趨勢外,山東南四湖附近及黃泛平原的降雨侵蝕力呈現(xiàn)下降趨勢的面積顯著擴(kuò)大。

        3 結(jié)論

        本文提出以降雨侵蝕力為表征降雨—侵蝕背景的指標(biāo),對淮河流域近60a降雨—侵蝕背景演變的時(shí)間、空間特征進(jìn)行了分析。綜合研究認(rèn)為,淮河流域多年年均降雨侵蝕力為5 269.12MJ/(mm·hm2·h),峰值分布在流域南部的大別山區(qū),而谷值區(qū)域?yàn)榱饔蛭鞑?。借助Mann—Kendall非參數(shù)檢驗(yàn),1951—2008年間全流域內(nèi)降雨—侵蝕背景未呈現(xiàn)顯著增減趨勢。

        研究中還得到,近60a間淮河流域內(nèi)周口、大別山區(qū)以及蚌埠附近三個(gè)地區(qū)的降雨侵蝕力呈現(xiàn)顯著上升趨勢,北部魯中南低山丘陵沿脈區(qū)域也呈現(xiàn)出一定上升趨勢,也即上述地區(qū)的降雨—侵蝕背景逐漸增強(qiáng)。由于這里分布有國家級水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)(桐柏山—大別山區(qū))、重點(diǎn)治理區(qū)(沂蒙山區(qū))、主要的省級水土流失重點(diǎn)監(jiān)督或治理區(qū)(如安徽省蚌埠南部等),因此以上區(qū)域應(yīng)優(yōu)先加強(qiáng)土壤侵蝕防治對未來降雨變化的適應(yīng)研究。

        [1] Morgan R P C.Soil erosion and conservation[M].Oxford:Blackwell Publishing,2005:45-50.

        [2] Brown L C,F(xiàn)oster G R.Strom erosivity using idealized intensity distributions[J].Transactions of the American Soci-ety of Agricultural Engineers,1987,30(2):379-386.

        [3] Van Dijk A I J M,Bruijnzeel L A,Rosewell C J.Rainfall intensity-kinetic energy relationships:a critical literature review[J].Journal of Hydrology,2002,261(1/4):1-23.

        [4] 中國地面氣象資料日值數(shù)據(jù)集[R/OL].[2011-07-05].http:∥cdc.cma.gov.cn/shuju/index3.jsp?tpcat=SURF&dsid=SURF_CLI_CHN_M(jìn)UL_DAY

        [5] 章文波,付金生.不同類型雨量資料估算降雨侵蝕力[J].資源科學(xué),2003,25(1):35-41.

        [6] Yue S,Pilon P,Cavadias G.Power of the Mann-Kendall and Spearman′s rho tests for detecting monotonic trends in hydrological series[J].Journal of Hydrology,2002,259(1/4):254-271.

        [7] Burn D H,Burn M A,Hag E.Detection of hydrologic trends and variability[J].Journal of Hydrology,2002,255(1/4):107-122.

        [8] Xu Z X,Takeuchi K,Ishidaira H.Monotonic trend and step changes in Japanese precipitation[J].Journal of Hydrology,2003,279(1/4):144-150.

        [9] Lukaszyk S.A new concept of probability metric and its applications in approximation of scattered data sets[J].Computational Mechanics,2004,33(4):299-304.

        [10] 魏義坤,楊威,劉靜.關(guān)于徑向基函數(shù)插值方法及其應(yīng)用[J].沈陽大學(xué)學(xué)報(bào),2008,21(1):7-9.

        [11] 馬良,左長清,尹忠東,等.山東省降雨侵蝕力多年變化特征分析[J].中國水土保持科學(xué),2010,8(4):79-85.

        猜你喜歡
        趨勢背景
        “新四化”背景下汽車NVH的發(fā)展趨勢
        趨勢
        《論持久戰(zhàn)》的寫作背景
        黑洞背景知識
        初秋唇妝趨勢
        Coco薇(2017年9期)2017-09-07 21:23:49
        晚清外語翻譯人才培養(yǎng)的背景
        SPINEXPO?2017春夏流行趨勢
        背景鏈接
        “去編”大趨勢
        趨勢
        汽車科技(2015年1期)2015-02-28 12:14:44
        а天堂8中文最新版在线官网| 蜜桃视频中文在线观看| 国内精品国产三级国产avx| 日韩精品极品免费视频观看| 夜夜揉揉日日人人青青| 亚洲av永久无码精品一福利| 国产在线精品成人一区二区三区| 视频福利一区| 亚洲天堂免费成人av| 最新中文字幕人妻少妇| 免费观看的a级毛片的网站| 国产精品乱一区二区三区| 久久婷婷色香五月综合激激情| 日韩精品熟女中文字幕| 影音先锋男人站| 国产福利小视频在线观看| 女同另类一区二区三区| 亚洲av综合色区无码一区| 色偷偷久久一区二区三区| 日本香蕉久久一区二区视频| 蜜桃传媒免费观看视频| 吃奶摸下高潮60分钟免费视频| 少妇白浆高潮无码免费区| 亚洲欧美日韩在线精品2021| 精品久久人妻av中文字幕| 久热re这里精品视频在线6| 亚洲欧美日韩一区在线观看| 国产亚洲精品成人av在线| 亚洲最新国产av网站| 国产精品无码专区av在线播放| 98精品国产综合久久| 中文字幕乱码人妻在线| 亚洲精品乱码久久久久久中文字幕| 麻豆精品久久久久久久99蜜桃| 亚洲AV肉丝网站一区二区无码| 人妻秘书被社长浓厚接吻| 国产丝袜美女| 国产成人免费a在线视频| 亚洲中文字幕高清乱码毛片| 人人妻人人澡人人爽欧美一区 | 中国女人a毛片免费全部播放|