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由人类活动引起的加速土壤侵蚀可能导致土壤肥力下降,河流泥沙含量增加,河道淤积等众多环境问题。降雨是引起水力侵蚀的重要动力因子,理解次降雨过程特征对于定量化刻画降雨对侵蚀的影响潜力有重要意义。目前对次降雨特性的研究多以日降雨和小时降雨为主。本研究基于我国14个气象站点近40年逐分钟降雨资料,采用K均值动态聚类法并根据雨峰在次降雨过程中出现的位置将我国次降雨过程分为4种雨型,即前期集中型(Ⅰ型)、中期集中型(Ⅱ型)、后期集中型(Ⅲ型)及均匀分布型(Ⅳ型),分析各雨型降雨特征分布规律以及次雨强的随机模拟。本研究还利用NCEP一日四次海平面气压资料,采用Lamb-Jenkinson环流客观分型方法计算各站次降雨过程对应的6个环流指数及相应的环流型,并将环流型归为8大类,将14个站点归为5个区,分析全国和各区次降雨环流型频率以及雨型-环流型结合的降雨配置频率分布,进一步分析我国及各地区次降雨雨型及其环流特征。 (1)4种雨型在全国及不同地区的分布均以Ⅰ型和Ⅳ型为主,Ⅱ型和Ⅲ型出现频率相对较低,而二者相比,Ⅱ型出现频率高于Ⅲ型。此外,西南区雨型与其它地区差异较大,Ⅰ型频率明显较高,Ⅲ型频率明显较低。雨型频率随季节明显不同,雨季以Ⅰ型为主,干季以Ⅳ型为主,Ⅱ型和Ⅲ型在各个季节出现频率相对稳定。随着降雨历时的增加,Ⅰ型出现的频率明显下降,Ⅱ型缓慢下降,Ⅲ型基本平稳,Ⅳ型快速升高。 (2)4种雨型的降雨特征有所差异,这种差异在全国及不同地区表现一致:Ⅰ型属于短历时大雨强降雨,Ⅳ型属于长历时小雨强降雨,Ⅱ型和Ⅲ型介于二者之间。降雨历时与降雨强度呈幂函数的关系,并随雨量的大小有一定的特点。次雨强符合对数正态分布。从Ⅰ型到Ⅳ型,次雨强数值的集中程度减小,且均值增大,有一定的区域差异。本研究还得出了区域化雨型参数,该参数可以应用于次雨强估算。 (3)侵蚀性次降雨对应的环流型主要为8类,全国及不同地区均主要受U主型环流影响,其次是C型、C主型和U次型环流,它们代表了夏季风影响下的偏南和偏东气流形成锋面降雨,以及气旋环流形成的气旋性降雨。而以反气旋环流为主体特征的A型和A次型环流出现频率明显很低。不同地区略有差异,东北区主要是C型环流,西北区和华东区主要是U主型环流,华中区同时受C型和U主型环流影响,西南区主要是U主型环流。 (4)对侵蚀性次降雨雨型。环流型的配置分析表明,全国及不同地区均表现为U主型和C型环流所引起的Ⅰ型和Ⅳ型降雨为主,Ⅱ型和Ⅲ型降雨虽然出现频率较低,也主要由U主型和C型环流所致。不同地区的差异主要表现为:东北区以C型引起的Ⅰ型和Ⅳ型降雨为主;西北区和华东区则相反,以U主型引起的Ⅰ型和Ⅳ型降雨为主;华中区同时受U主型和C型环流影响以Ⅰ型和Ⅳ型降雨为主:西南区则以U主型引起的Ⅰ型和Ⅳ型降雨为主。研究结果充分反映出我国北方及中部地区(东北区、西北区、华中区)同时受西方带气旋性波动和锋面影响,而南方(华东区和西南区)则主要受夏季风带来的暖湿气流影响的基本特征。