2.2.4 風(fēng)蝕氣候侵蝕力變化特征

2.2.4.1 氣溫、降水量和風(fēng)速的綜合風(fēng)蝕效應(yīng)

氣候條件對風(fēng)蝕的作用和影響不僅僅表現(xiàn)在風(fēng)力的作用上，而是風(fēng)速、降水和溫度等因子綜合作用的結(jié)果。在以上對氣溫、降水量和風(fēng)速在年內(nèi)和年際的變化規(guī)律分析的基礎(chǔ)之上，圖2-10分析了它們?nèi)咧g的綜合風(fēng)蝕效應(yīng)，可以看出年內(nèi)最高風(fēng)速發(fā)生在月降水量和溫度較低的春季3～5月份，此時農(nóng)田處于休閑時期，地表裸露，很容易發(fā)生土壤風(fēng)蝕，而最低風(fēng)速發(fā)生在降水量最多的8、9月份，此時地表處在作物覆蓋之下，土壤很難發(fā)生風(fēng)蝕。由此可見，靖邊縣北部風(fēng)沙區(qū)農(nóng)田土壤的風(fēng)蝕，在氣溫、降水量和風(fēng)速綜合作用下，主要發(fā)生在農(nóng)田冬春季節(jié)的休閑期。因此，增加農(nóng)田冬春季節(jié)休閑期地表覆蓋度是本試驗區(qū)防治土壤風(fēng)蝕的關(guān)鍵。

2.2.4.2 風(fēng)蝕氣候侵蝕力計算方法

基于氣候條件對土壤風(fēng)蝕綜合效應(yīng)的認識，Chepil等提出了體現(xiàn)氣候條件對風(fēng)蝕綜合作用程度的風(fēng)蝕氣候侵蝕力問題，并提出用一個能代表和反映風(fēng)蝕氣候侵蝕力的風(fēng)蝕氣候因子指數(shù)去估算一系列氣候條件下的土壤風(fēng)蝕量，即風(fēng)蝕氣候因子指數(shù)C，開創(chuàng)了風(fēng)蝕氣候侵蝕力或風(fēng)蝕氣候因子研究之先河。Chepil等給出的風(fēng)蝕氣候因子指數(shù)計算公式為：

式中，u為9.1m高處的月平均風(fēng)速（m/s）；Pi為月平均降水量（mm）；Ti為月均溫（℃）；C為風(fēng)蝕氣候因子指數(shù)。

用風(fēng)蝕氣候因子指數(shù)代表風(fēng)蝕氣候侵蝕力問題及其計算公式提出后就得到共識，但按式（2-1）計算，干旱地區(qū)的風(fēng)蝕氣候因子指數(shù)將趨于無窮大，使得該公式的應(yīng)用有著較大的局限性。為此，1979年聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）對干旱條件下風(fēng)蝕氣候因子可能成為一個很大值的問題以不同的方式予以處理，將風(fēng)蝕氣候因子的計算公式修改為：

式中，u為2m高處月平均風(fēng)速（m/s）；Pi為月降水量（mm）；d為月天數(shù)；ETPi為月潛在蒸發(fā)量（mm）。聯(lián)合國糧農(nóng)組織給出的公式中，水分條件的影響較Chepil公式的影響小。

之后，Skidmore引進風(fēng)速概率密度函數(shù)處理水分條件對風(fēng)蝕氣候侵蝕力的影響，又提出了一個新的風(fēng)蝕氣候侵蝕力的計算模型：

式中，CE為風(fēng)蝕氣候侵蝕能（J/m2）；ρ為大氣密度（kg/m3）；u和ut分別是風(fēng)速和臨界風(fēng)速（m/s）；γ為吸附水的黏聚力（N/m2）；α為常數(shù)。利用式（2-3）計算出的風(fēng)蝕侵蝕能，經(jīng)過換算能得到風(fēng)蝕氣候因子指數(shù) 。

2.2.4.3 風(fēng)蝕氣候侵蝕力變化

本研究采用糧農(nóng)組織（FAO）對風(fēng)蝕氣候因子的計算公式，計算了靖邊縣風(fēng)蝕氣候侵蝕力因子指數(shù)，其中公式（2-2）中的潛在蒸發(fā)量（ETPi）可采用程天文的氣溫相對濕度公式求得：

ETPi=0.19（20+Ti）2（1-ri）（2-4）

式中，Ti為月平均氣溫（℃）；ri為月相對濕度（％）。

試驗區(qū)季風(fēng)性氣候決定了不同月份風(fēng)蝕氣候侵蝕力因子的差異。氣候侵蝕力因子基本表現(xiàn)為夏季9月份最低，風(fēng)蝕氣候侵蝕力因子值為3.4，然后進入秋冬季（11～2月）逐漸增強，到春季（3～5月）達到最強，風(fēng)蝕氣候侵蝕力因子值達到17.7，見圖2-11。

由圖2-12可知，1981～2001年平均氣候侵蝕力因子為92.8，接近風(fēng)蝕氣候侵蝕因子的極重（≥100）分級標準。1981～1999年平均氣候侵蝕力因子逐年波動下降，1982年出現(xiàn)最高的氣候侵蝕力因子124.5，1998年出現(xiàn)最低的81.5。1995年以后各年氣候侵蝕力因子都低于多年平均水平。但是以1999為轉(zhuǎn)折點，年平均氣候侵蝕力因子在以后的幾年里有回升的趨勢。