朱大運(yùn), 楊 倩, 陳 海, 陳 靜, 李少男

(1.貴州師范大學(xué) 喀斯特研究院, 貴州 貴陽 550001; 2.國家喀斯特石漠化防治工程技術(shù)研究中心, 貴州 貴陽 550001)

雨滴濺蝕和徑流剝蝕是降雨作用于土壤地表侵蝕的主要途徑[1]，可通過降雨侵蝕力指標(biāo)進(jìn)行表達(dá)，與降雨量、降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)、地形植被、人類活動(dòng)等因子要素密切相關(guān)[2-3]。當(dāng)前全球氣候變化大背景下，極端氣候事件發(fā)生的概率明顯增多[4]，某種程度上增加了土壤侵蝕的風(fēng)險(xiǎn)。科學(xué)量化評(píng)估區(qū)域降雨侵蝕力，對(duì)水土流失定向阻控和水保措施制定具有重要指導(dǎo)意義。

以貴州高原為中心的西南喀斯特地區(qū)是中國水土流失最嚴(yán)重的區(qū)域之一[5]，其降雨侵蝕問題已引起廣泛關(guān)注?；贓I30模型[6]、次降雨模型[7]、日降雨模型[8]、月降雨模型等[9]多種降雨侵蝕力計(jì)算模型，學(xué)者對(duì)貴州降雨侵蝕力時(shí)空特征開展了不同程度的研究。許月卿等[10]首先利用19個(gè)站點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)對(duì)貴州降雨侵蝕力時(shí)空特征進(jìn)行了初步分析，指出降雨侵蝕力在空間上由南到北遞減，時(shí)間上呈增加趨勢(shì)，且年內(nèi)分配不勻主要集中在夏季。這與戴海倫等[11]基于貴州羅甸小區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和多站點(diǎn)雨量資料得到的貴州降雨力時(shí)空特征相一致。阮歐等[12]基于正交函數(shù)、Mann-Kendall檢驗(yàn)、小波分析等分析了貴州降雨侵蝕力的空間分布、突變性和周期性規(guī)律。Zhu等[13]研究了貴州省長(zhǎng)時(shí)間尺度降雨侵蝕力與厄爾尼諾—拉尼娜事件的關(guān)系，結(jié)果表明ENSO持續(xù)時(shí)間與降雨侵蝕力呈正比。上述研究成果在一定程度上豐富了對(duì)貴州地區(qū)降雨侵蝕力時(shí)空分布特征的認(rèn)知。但是，關(guān)于降雨侵蝕力水系分布特征卻鮮有報(bào)道，貴州喀斯特生境特征脆弱，石漠化廣泛分布且橫跨長(zhǎng)江、珠江2個(gè)流域，局地氣候與土壤侵蝕特征較為復(fù)雜，因此揭示長(zhǎng)時(shí)間尺度不同水系降雨侵蝕力的內(nèi)在差異十分必要。本文以日降雨資料為基礎(chǔ)，從水系的角度對(duì)貴州省1960—2017年降雨侵蝕力時(shí)空分布特征開展對(duì)比研究，以期為區(qū)內(nèi)水土流失防治、生態(tài)保護(hù)等工作提供科學(xué)參考。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

貴州省地處云貴高原東部，位于103°36′—109°35′E,24°37′—29°13′N之間，屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，受西南季風(fēng)和東亞季風(fēng)的雙重影響。年平均氣溫15 ℃左右；多年平均降水量1 100～1 400 mm，其中47%的降水集中在夏季；植被類型豐富，以亞熱帶常綠闊葉林為主。水資源分布以苗嶺為分水嶺，南部屬珠江流域，境內(nèi)面積6.00×104km2，下轄南盤江水系、北盤江水系、紅水河水系和柳江水系；北部屬長(zhǎng)江流域，境內(nèi)面積1.16×105km2，下轄牛欄江水系、烏江水系、赤水河水系和沅江水系(圖1)。貴州地貌以高原山地為主，山地和丘陵面積占92.5%。地勢(shì)西高東低，起伏較大，巖溶發(fā)育典型，石漠化與水土流失十分嚴(yán)重。據(jù)水利部全國水土流失遙感調(diào)查結(jié)果和貴州省水土保持規(guī)劃(2016—2030)，20世紀(jì)80年代貴州省水土流失面積占土地總面積的43.52%，經(jīng)過多方持續(xù)不斷的努力，水土流失得到有效控制，到2015年，水土流失面積占比下降到27.71%，防治形勢(shì)依然嚴(yán)峻。

圖1 貴州省境內(nèi)水系與氣象站點(diǎn)分布

1.2 數(shù)據(jù)源

貴州省1960—2017年33個(gè)國家地面標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)站的逐日降水量數(shù)據(jù)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)(http:∥data.cma.cn/)。遵循歐洲氣候評(píng)估數(shù)據(jù)審訂標(biāo)準(zhǔn)(數(shù)據(jù)不得少于40 a，單個(gè)站點(diǎn)數(shù)據(jù)總?cè)笔Я坎坏贸^10%，年數(shù)據(jù)缺失量不得超過20%或超過連續(xù)3個(gè)月)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢驗(yàn)[14]，各站點(diǎn)氣象數(shù)據(jù)均通過嚴(yán)格的質(zhì)量控制和均一性檢驗(yàn)。對(duì)個(gè)別缺失數(shù)據(jù)采用相鄰站點(diǎn)線性回歸方法進(jìn)行插補(bǔ)，經(jīng)過處理修正后的數(shù)據(jù)序列具有很好的連續(xù)性。

1.3 研究方法

1.3.1 降雨侵蝕力計(jì)算 采用章文波等[15]修正的Richardson日降雨侵蝕力模型計(jì)算降雨侵蝕力，該算法已經(jīng)在國內(nèi)大范圍尺度和區(qū)域尺度上得到廣泛應(yīng)用。具體公式如下：

(1)

式中：Ri表示第i個(gè)半月時(shí)段的侵蝕力值〔MJ·mm/(hm2·h)〕；k表示該半月時(shí)段內(nèi)的侵蝕性降雨日數(shù)(d)；Pj表示半月時(shí)段內(nèi)第j天≥12 mm的日雨量；α與β為模型參數(shù),分別根據(jù)以下公式計(jì)算:

α=21.586β-7.198 1

(2)

(3)

式中：Pd12表示日雨量≥12 mm的日平均雨量(mm)；Py12表示日雨量≥12 mm的年平均雨量;不同區(qū)域的模型參數(shù)α與β存在差異,經(jīng)計(jì)算研究區(qū)參數(shù)α的數(shù)值范圍為0.219 1～3.879 1,平均值為1.146 0;參數(shù)β的數(shù)值范圍為1.269 7～1.893 7,平均值為1.528 4。式(1)降雨侵蝕力是以逐年各半月為基本統(tǒng)計(jì)單元,經(jīng)過累加計(jì)算得到年降雨侵蝕力值。

1.3.2 時(shí)空變化分析方法 降雨侵蝕力年際、年代際變化趨勢(shì)通過線性傾向估計(jì)來進(jìn)行表達(dá)，使用最小二乘法進(jìn)行傾向率估計(jì)，研究其變化率。線性傾向估計(jì)法是一種非常實(shí)用有效的表征序列變化趨勢(shì)和傾向性的分析方法，在氣候變化研究中應(yīng)用廣泛。采用ArcGIS地統(tǒng)計(jì)模塊的反距離加權(quán)插值法，分析多年平均降雨侵蝕力空間分布特征。該插值法基于相近相似的原理，主要依賴反距離的冪值和插值點(diǎn)與樣本點(diǎn)的距離，與任何實(shí)際的物理過程均不關(guān)聯(lián)，是土壤侵蝕點(diǎn)狀數(shù)據(jù)到連續(xù)面狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的一種有效方法[16]。

Mann-Kendall突變分析是世界氣象組織推薦的一種非參數(shù)的突變檢驗(yàn)法，具有人為干擾性少、較驗(yàn)范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，可以對(duì)時(shí)間序列變化趨勢(shì)的顯著性和突變性進(jìn)行檢驗(yàn)。它主要基于統(tǒng)計(jì)量序列的分析，正序列與逆序列曲線在顯著性水平邊界線內(nèi)的交點(diǎn)即為統(tǒng)計(jì)序列發(fā)生突變的時(shí)間[17]。運(yùn)用變異系數(shù)(CV)量化描述研究區(qū)各水系降雨侵蝕力空間分布的不均勻性，衡量序列離散程度，其公式如下：

(4)

降雨侵蝕力年內(nèi)空間變化采用重心模型來表達(dá)，它基于牛頓力學(xué)，動(dòng)態(tài)權(quán)衡各個(gè)地區(qū)作用力的大小并指示變量變化方向，地理位置和屬性變化是決定重心的主要因素。降雨侵蝕力重心模型參考鐘業(yè)喜等[18]，計(jì)算公式如下：

(5)

(6)

1.3.3 聚類與相關(guān)性分析方法 運(yùn)用聚類分析法對(duì)降雨侵蝕力空間區(qū)域進(jìn)行劃分。聚類分析是對(duì)樣本或變量進(jìn)行分析的一種統(tǒng)計(jì)方法，在多個(gè)領(lǐng)域的區(qū)域研究中均有應(yīng)用。它根據(jù)事物本身的特性將相似的事物歸類，被歸為一類的事物具有較高的相似性，而不同類間的事物有著很大差異。本研究借助主成分分析法獲取分類數(shù)目，通過isodata算法獲取像元分組特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)研究區(qū)降雨侵蝕力的聚類劃分。

降雨侵蝕力與地形區(qū)位因子的相關(guān)性分析以像元點(diǎn)為基本單位。在ArcGIS 10.2中，將降雨侵蝕力空間插值數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為矢量像元點(diǎn)，并提取各個(gè)水系每一個(gè)像元點(diǎn)的降雨侵蝕力值。同時(shí)，基于SRTM-DEM和坡度、坡向數(shù)據(jù)賦予每一個(gè)像元點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)、高程、坡度、坡向值，而后以水系為分類單元，采用Person相關(guān)性分析法計(jì)算降雨侵蝕力與有關(guān)因子的相關(guān)系數(shù)，涉及矢量像元點(diǎn)累計(jì)47 300多個(gè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨侵蝕力時(shí)間變化特征對(duì)比

2.1.1 不同流域降雨侵蝕力時(shí)間變化特征 1960—2017年貴州省境內(nèi)長(zhǎng)江流域降雨侵蝕力范圍3 049.77～8 112.10 MJ·mm/(hm2·h)，多年平均值5 823.42 MJ·mm/(hm2·h)；珠江流域降雨侵蝕力范圍5 933.61～7 747.38 MJ·mm/(hm2·h)，多年平均值6 893.22 MJ·mm/(hm2·h)，珠江流域整體降雨侵蝕能力高于長(zhǎng)江流域。由圖2可知，過去58 a貴州省境內(nèi)長(zhǎng)江流域年降雨侵蝕力呈現(xiàn)出線性上升趨勢(shì)，上升速率為4.13 MJ·mm/(hm2·h·a)；在年代際變化上較為復(fù)雜，經(jīng)歷了升高—下降—升高—下降—升高的變化過程。珠江流域降雨侵蝕力線性趨勢(shì)以下降為主，速率為-10.66 MJ·mm/(hm2·h·a)；年代際變化上表現(xiàn)出波動(dòng)特征。然而，長(zhǎng)江流域與珠江流域年降雨侵蝕力線性趨勢(shì)均未達(dá)到顯著性水平。距平分析表明，珠江流域降雨侵蝕力在時(shí)間序列變化上比長(zhǎng)江流域更加劇烈。

圖2 貴州省境內(nèi)珠江流域及長(zhǎng)江流域年均降雨侵蝕力變化與距平值

2.1.2 不同水系降雨侵蝕力時(shí)間變化特征 利用線性回歸法對(duì)比分析了8個(gè)水系降雨侵蝕力變化趨勢(shì)，除沅江水系和紅水河水系表現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)意義上的上升趨勢(shì)，其余水系均為下降趨勢(shì)，反映出貴州大部分區(qū)域降雨侵蝕風(fēng)險(xiǎn)呈降低態(tài)勢(shì)，其中沅江水系上升速率最快達(dá)18.44 MJ·mm/(hm2·h·a)，北盤江水系下降率最快為-24.44 MJ·mm/(hm2·h·a)(圖3)。各水系降雨侵蝕力波動(dòng)變化特征明顯且差異顯著，牛欄江水系、烏江水系、赤水河水系、沅江水系、南盤江水系、北盤江水系、紅水河水系、柳江水系極差比分別為：6.56，3.32，4.49，3.11，9.01，3.60，3.95，5.26。通過5 a滑動(dòng)平均線和極差比結(jié)果可知，珠江流域下轄水系降雨侵蝕力波動(dòng)幅度明顯高于長(zhǎng)江流域，并且整體在趨勢(shì)線起伏變化上更為一致，在特定時(shí)段尤其明顯，如1965—1970,2005—2015年等。長(zhǎng)江流域下轄的4個(gè)水系降雨侵蝕力波動(dòng)幅度相對(duì)較小，但在趨勢(shì)變化的同向性上差異較大。

圖3 貴州省境內(nèi)不同水系降雨侵蝕力5 a滑動(dòng)變化趨勢(shì)(k為趨勢(shì)系數(shù))

2.1.3 降雨侵蝕力時(shí)間序列突變分析 利用Mann-Kendall法對(duì)不同水系降雨侵蝕力時(shí)間序列突變特征進(jìn)行檢測(cè)，并基于移動(dòng)T檢驗(yàn)法和Yamamoto指數(shù)法綜合對(duì)比剔除虛假突變點(diǎn)。檢測(cè)結(jié)果表明，過去58 a各水系降雨侵蝕力突變特征不明顯，烏江、南盤江等水系雖然檢測(cè)到突變節(jié)點(diǎn)，但是均未通過顯著性檢驗(yàn)，僅牛欄江水系在1976年達(dá)到p<0.05顯著性水平；而沅江水系、紅水河水系以及境內(nèi)長(zhǎng)江流域則未檢測(cè)到可靠的突變點(diǎn)，說明其歷年降雨侵蝕力不存在自然突變(表1)。

表1 貴州省境內(nèi)不同水系降雨侵蝕力時(shí)間序列突變分析

2.2 降雨侵蝕力空間變化特征對(duì)比

2.2.1 不同水系降雨侵蝕力空間變化特征 圖4為貴州省境內(nèi)不同水系年均降雨侵蝕力空間分布圖。從圖4可知，長(zhǎng)江流域與珠江流域范圍內(nèi)降雨侵蝕力在空間變化上表現(xiàn)出截然不同的趨勢(shì)，前者降雨侵蝕力從西北向東南遞增，后者降雨侵蝕力則從西向東遞減。長(zhǎng)江流域以沅江水系降雨侵蝕最為嚴(yán)重，明顯高于其他水系，3個(gè)降雨侵蝕高值中心分別出現(xiàn)在都勻、松桃、織金；珠江流域降雨侵蝕最嚴(yán)重的區(qū)域?yàn)槟媳P江水系，興義、望謨、安順是該流域降雨侵蝕高值中心。

圖4 貴州省境內(nèi)不同水系年均降雨侵蝕力空間分布

各水系年均降雨侵蝕力呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的空間變異性，其中珠江流域下轄水系變異系數(shù)差異較小，流域平均值為0.22略高于長(zhǎng)江流域。變異系數(shù)值最大的牛欄江水系，最小的烏江水系均屬長(zhǎng)江流域，二者相差近1.8倍，反映出該流域強(qiáng)烈的區(qū)域空間變異性(表2)。此外，對(duì)比發(fā)現(xiàn)年均降雨侵蝕力的大小與空間變異性的強(qiáng)弱不存在顯著的對(duì)應(yīng)關(guān)系，雖然在空間變異系數(shù)最高、年均降雨侵蝕力最低的牛欄江水系表現(xiàn)出反向?qū)?yīng)關(guān)系，但在其他水系均未發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象，這可能是受地形、土壤等多種因素的影響。

表2 貴州省境內(nèi)不同水系降雨侵蝕力變異性分析

2.2.2 基于聚類分析分區(qū)的降雨侵蝕力對(duì)比 水系是根據(jù)河道集水范圍而形成的區(qū)域地理單元，主要受地形地貌的影響。為了減少下墊面的影響，進(jìn)一步分析降雨侵蝕力在自然降雨條件下空間集聚變化特征，基于聚類分析法對(duì)貴州降雨侵蝕力時(shí)空變異特征進(jìn)行區(qū)域劃分和對(duì)比。范俊甫等[19]在ArcGIS 10中對(duì)貴州省58 a降雨侵蝕力進(jìn)行空間插值，運(yùn)用主成分分析方法實(shí)現(xiàn)對(duì)空間插值數(shù)據(jù)的降維，第一主成分至第六主成分量累積貢獻(xiàn)率達(dá)90.16%，本文以此作為isodata聚類分析中類數(shù)量劃分的依據(jù)。最后基于最大似然法將isodata聚類分析計(jì)算的特征值進(jìn)行像元?dú)w類，劃分為6個(gè)空間區(qū)域。

由圖5可知，基于聚類分析分區(qū)與流域分區(qū)的多年平均降雨侵蝕力在空間界線上呈現(xiàn)截然不同的特征，聚類分區(qū)更加傾向于各中心點(diǎn)降雨侵蝕力高低的類別特征集聚。年均降雨侵蝕力最低值為Ⅰ區(qū)3 907.59 MJ·mm/(hm2·h)，最高值為Ⅳ區(qū)7 188.76 MJ·mm/(hm2·h)，極差值為3 281.87 MJ·mm/(hm2·h)(表3)。與水系分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果相比，雖然聚類分區(qū)的年均降雨侵蝕力極差值小于水系分區(qū)，但是兩種分類法極值倍差相同均為1.8倍，進(jìn)一步表明貴州省降雨侵蝕力較強(qiáng)的空間差異性。變異系數(shù)除了一區(qū)值較低為0.19，其他幾個(gè)區(qū)域則相對(duì)一致，介于0.24～0.26之間(表3)。總體上，基于聚類分區(qū)的各區(qū)域變異系數(shù)比基于水系劃分的變異系數(shù)要小。

圖5 基于聚類分區(qū)的貴州省年均降雨侵蝕力空間分布

表3 1960-2017貴州省境內(nèi)不同聚類分區(qū)降雨侵蝕力變異性分析

進(jìn)一步對(duì)6個(gè)區(qū)域降雨侵蝕力的時(shí)間變異性進(jìn)行了趨勢(shì)分析，在長(zhǎng)時(shí)間尺度上第Ⅲ區(qū)域、第Ⅴ區(qū)域降雨侵蝕力呈現(xiàn)不顯著增加趨勢(shì)，增加速率分別為10.87 MJ·mm/(hm2·h·a)，7.64 MJ·mm/(hm2·h·a)；其余4個(gè)區(qū)域均為不顯著減少趨勢(shì)，第Ⅳ區(qū)域遞減速率最高達(dá)25.68 MJ·mm/(hm2·h·a)(圖6)。1960—2017年各區(qū)域年均降雨侵蝕力變化曲線走向上整體上較為一致，在急驟轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)尤為明顯，如1990，2015年前后的降雨侵蝕力快速增加趨勢(shì)，但是波動(dòng)幅度存在差別，反映出各區(qū)域?qū)夂蝽憫?yīng)的差異性。

圖6 貴州省基于聚類分區(qū)的降雨侵蝕力時(shí)間變化(k為趨勢(shì)系數(shù))

2.3 降雨侵蝕力重心時(shí)空遷移特征

基于重心模型計(jì)算了貴州境內(nèi)各月降雨侵蝕力中心和大雨中心的位置，以及重心遷移方向(圖7)。如圖7所示，從地理空間上來看，降雨侵蝕力重心主要分布在貴陽轄區(qū)與周邊的龍里、貴定縣，降雨侵蝕力重心滯留在龍里縣境內(nèi)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月，其次為貴陽市轄區(qū)。1—12月份降雨侵蝕力重心位置在這3個(gè)區(qū)域呈不規(guī)則方向遷移，累計(jì)遷移距離191 km，平均每月移動(dòng)15.9 km,9—10月份重心遷移距離最長(zhǎng)，單月向東平移了31.5 km，7—8月份重心遷移緩慢僅2.8 km。降雨侵蝕最為強(qiáng)烈的6月至9月其重心坐標(biāo)全部位于貴陽市境內(nèi)，與大雨(≥25 mm)的月重心位置一致。大雨月重心位置分布相對(duì)集中，除了降水較少的12，1，2月，全部集聚在貴陽東北的烏當(dāng)區(qū)境內(nèi)。

圖7 貴州降雨侵蝕力與大雨月重心遷移

2.4 降雨侵蝕力與地理因子相關(guān)性分析

通過降雨量推演的降雨侵蝕力僅是雨水對(duì)土壤侵蝕潛在能力的反映，它與地形地貌、人類活動(dòng)等要素共同作用決定了區(qū)域水土流失狀況。貴州是中國典型喀斯特區(qū)，地貌特征脆弱而復(fù)雜，相關(guān)性分析表明地形、區(qū)位等要素對(duì)局地降雨侵蝕力的影響作用明顯(表4)。各水系年均降雨侵蝕力與經(jīng)度、緯度相關(guān)性均達(dá)到顯著水平(p<0.05)，與經(jīng)度的相關(guān)性主要表現(xiàn)為正相關(guān)，其中柳江水系相關(guān)系數(shù)最高為0.89；與緯度的相關(guān)性主要表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，北盤江水系相關(guān)系數(shù)最高為-0.79。海拔與降雨侵蝕力相關(guān)性密切，大部分水系表現(xiàn)為顯著負(fù)相關(guān)，其中區(qū)域海拔較高的牛欄江水系和南、北盤江水系與降雨侵蝕力的負(fù)相關(guān)系數(shù)最高，這可能是受下墊面的影響。李維杰等[17]研究發(fā)現(xiàn)降雨侵蝕力與海拔負(fù)相關(guān)主要受地形以及地勢(shì)起伏的影響，海拔較高、坡面較陡、地勢(shì)起伏較大的區(qū)域較為明顯，這與牛欄江、南、北盤江水系下墊面地貌特征基本吻合。

由表4可知，坡向與降雨侵蝕力的相關(guān)性不顯著，但是坡度與降雨力的相關(guān)性全部通過顯著性水平檢驗(yàn)，其中西北部牛欄江水系相關(guān)程度最高，存在較為嚴(yán)重的降雨侵蝕風(fēng)險(xiǎn)。

表4 不同水系降雨侵蝕力與影響因素相關(guān)性分析

3 討 論

降雨侵蝕力不僅直接影響土壤侵蝕的時(shí)空分布，而且作為重要因子參與侵蝕模型的計(jì)算，為水土流失預(yù)測(cè)提供關(guān)鍵支撐[3,15]。本文基于貴州省33個(gè)氣象站點(diǎn)逐日降水資料，分析了貴州省境內(nèi)8個(gè)水系近60 a降雨侵蝕力時(shí)空變化特征，結(jié)果表明各水系年降雨侵蝕力呈波動(dòng)變化，在長(zhǎng)時(shí)間尺度上以線性減少趨勢(shì)為主。蘆鑫[20]研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江流域上游年均降雨侵蝕力呈下降趨勢(shì)；賴成光等[21]對(duì)珠江流域降雨侵蝕力的分析發(fā)現(xiàn)，南、北盤江水系呈減少趨勢(shì)，紅水河水系呈增加趨勢(shì)，與本研究結(jié)果趨于一致。

全球氣候變化與各水系降雨侵蝕力時(shí)空演變關(guān)系密切，當(dāng)氣溫上升，蒸發(fā)旺盛，大氣環(huán)流與降水空間格局在全球尺度上發(fā)生重新調(diào)整，進(jìn)而導(dǎo)致侵蝕外營力降雨量與降雨強(qiáng)度發(fā)生改變[22]。貴州位于中國第二階梯向第三階梯過渡地帶，高海拔、低緯度的區(qū)位特征，使其氣候變化復(fù)雜且受季風(fēng)影響明顯。趙志龍等[23]分析結(jié)果表明，1960—2016年貴州省降水量年際變化劇烈，呈不顯著減少趨勢(shì)，與本文降雨侵蝕力變化特征十分吻合，說明降雨量減少是引起侵蝕力呈遞減變化的關(guān)鍵因素。然而，降水量的減少只是區(qū)域氣候變化的一種直觀反映。

從深層次原因來看，過去幾十年中國近海海溫升高和青藏高原熱源作用減弱，季節(jié)性海陸溫差變化異常，導(dǎo)致東亞季風(fēng)環(huán)流減弱、夏季西太平洋副熱帶高壓位置偏南，來自東部海洋的水汽無法深入長(zhǎng)江流域西部地區(qū)[24]；同時(shí)期西南季風(fēng)的減弱現(xiàn)象也被研究發(fā)現(xiàn)[25]。因此，東亞季風(fēng)與西南季風(fēng)減弱的疊加影響，導(dǎo)致貴州地區(qū)降水減少，可能是引起貴州降雨侵蝕力呈線性遞減的主要原因。

此外，關(guān)于降雨侵蝕力在長(zhǎng)時(shí)間尺度上的波動(dòng)變化特征，厄爾尼諾—南方濤動(dòng)(ENSO)的影響不容忽視。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)貴州年降雨侵蝕力與ENSO指代因子海洋尼諾指數(shù)(ONI)、多變量ENSO指數(shù)(MEI)、南方濤動(dòng)指數(shù)(SOI)關(guān)系密切，并且降雨侵蝕力大小與ENSO的持續(xù)時(shí)間呈正比[13]。然而，降雨侵蝕力變化是多種影響要素共同作用的結(jié)果，后續(xù)還需要從氣候變化、人類活動(dòng)、地理因子等綜合影響的角度進(jìn)行更多的分析。

4 結(jié) 論

(1) 貴州省大部分水系降雨侵蝕力呈現(xiàn)小幅波動(dòng)下降趨勢(shì)，年際變化趨勢(shì)系數(shù)介于-24.44～18.44 MJ·mm/(hm2·h·a)之間，季風(fēng)變化是導(dǎo)致降雨侵蝕力差異化的主要原因。珠江流域下轄水系降雨侵蝕力普遍高于長(zhǎng)江流域，但各水系突變特征不明顯，僅牛欄江水系檢測(cè)到可靠突變點(diǎn)。

(2) 珠江流域范圍內(nèi)各水系降雨侵蝕力空間變異性高于長(zhǎng)江流域水系，在空間分布上從西向東遞減，高值中心在興義和望謨。與珠江流域不同，長(zhǎng)江流域降雨侵蝕力從東南向西北遞減，高值中心在織金、都勻。降雨侵蝕力和地形區(qū)位關(guān)系密切，與經(jīng)緯度、海拔、坡度均表現(xiàn)出較好的相關(guān)性，但是與坡向的相關(guān)關(guān)系不顯著。

(3) 聚類分析分區(qū)與水系分區(qū)的區(qū)域降雨侵蝕力在變化趨勢(shì)上相對(duì)一致，以遞減為主；從變異系數(shù)來看，基于聚類分區(qū)的各區(qū)域變異性普遍小于各水系。年內(nèi)降雨侵蝕力重心主要集中在貴陽及周邊的龍里、貴定地區(qū)，其遷移路徑與區(qū)域大雨重心較為相似。