土壤侵蚀外营力降雨和风的过程模拟

Precipitation process data and wind process data are the key inputs for the process-based soil erosion models. The inadequacy of process data in temporal and spatial scales hinders the application and development of process-based soil erosion models. Data simulation provides an efficient way to solve this problem. Firstly, based on minute precipitation data from 16 stations, hourly precipitation data from 79 stations and hourly wind data from 246 stations, characteristics of key precipitation and wind parameters in soil erosion models were analyzed. Also, the circulation types for different precipitation and wind storms were analyzed by 1 ×1 NCEP FNL analysis data. Secondly, CLIGEN and Poison cluster process model are both used to simulate precipitation process data and WINDGEN is used to simulate wind process data. The abilities of three models for generating process data are evaluated. Finally, the advantages of CLIGEN and Poison-cluster model are combined, and WINDGEN is going to be improved to build up a computer simulation model which is characteristic of based on weather circulation type and meet the demands of process-based soil erosion models. This precipitation and wind process simulation model can generate precipitation and wind process data for the inputs of process-based soil erosion models and be meaningful to evaluate soil loss quantitatively.

降雨过程和风过程数据是土壤水蚀和风蚀预报过程模型的关键输入要素，观测资料在时空尺度上的不足，一直是制约过程模型应用和发展的瓶颈。数据的模拟成为解决这一问题的有效途径。首先基于16个气象站1961-2000年逐分钟降雨资料、79个站1954-2001年逐时降雨资料以及246个站1957-2010年逐时风速风向资料，分析土壤侵蚀过程中关键降雨过程和风过程参数特征，并结合1 ×1 NCEP FNL一日四次分析资料，分析不同类型降雨过程和风过程的环流分型特征；然后，对比分析CLIGEN模型和Poison-cluster过程模型对降雨过程的模拟精度及其优缺点，评估WINDGEN模型对风过程的模拟精度；最后，对已有降雨过程和风过程模拟模型加以改进，建立基于环流分型面向土壤侵蚀预报的降雨过程与风过程计算机模拟模型。模型输出土壤侵蚀预报过程模型常用的降雨过程与风过程参数，为土壤侵蚀定量评估服务。

降水是一个复杂的气象要素。降水数据是许多水文、侵蚀、作物产量模型的重要输入参数，对研究水文过程、土壤侵蚀等具有重要意义。由于观测条件等客观因素的制约，长序列、高时空分辨率的降水数据较难获得，降水的随机模拟可以弥补观测数据在时空精度上的不足，为地表过程模型提供降水输入参数。研究基于18个站逐分钟降水资料和2420个站逐小时降雨资料，对降雨过程的基本特征进行了研究，包括最小降雨间歇，侵蚀性次降雨特征，雨型特征，雨型与环流型的关系，雨型对土壤水蚀的影响，次降水与日降水对比等内容。基于CLIGEN模型和BLRPM泊松簇生点过程模型进行降雨过程的模拟及效果评估。.由于风的阵性特征，为了更准确地评估风蚀量，常常需要精细的风数据（如逐时风数据）。但由于气象站点逐时风资料在时空尺度上常常难以满足风蚀量计算的需要，风的随机模拟成为解决这一问题的可行途径之一。研究选取我国风蚀区内239个站点的逐时风速数据，分析了风速的日变率特征，并基于WINDGEN模型对逐时风速进行了模拟及效果评估。.共发表论文5篇，其中SCI论文4篇(ISI一区期刊1篇)，EI论文1篇；发表论文5篇，其中SCI论文4篇(ISI一区期刊1篇)，EI论文1篇；获批国家专利2项，其中发明专利1项，实用新型专利1项；培养研究生3名；新获批科研项目1项。创新之处在于基于精细的降雨过程和风过程资料，获得了次降雨过程和风过程的基本统计特征，并率定了两个降雨过程随机模拟模型和1个风过程随机模拟模型，研究为建立土壤侵蚀过程模型及评估土壤侵蚀过程对未来气候变化情景的响应等有重要意义。