2.2.4 风蚀气候侵蚀力变化特征

2.2.4.1 气温、降水量和风速的综合风蚀效应

气候条件对风蚀的作用和影响不仅仅表现在风力的作用上，而是风速、降水和温度等因子综合作用的结果。在以上对气温、降水量和风速在年内和年际的变化规律分析的基础之上，图2-10分析了它们三者之间的综合风蚀效应，可以看出年内最高风速发生在月降水量和温度较低的春季3～5月份，此时农田处于休闲时期，地表裸露，很容易发生土壤风蚀，而最低风速发生在降水量最多的8、9月份，此时地表处在作物覆盖之下，土壤很难发生风蚀。由此可见，靖边县北部风沙区农田土壤的风蚀，在气温、降水量和风速综合作用下，主要发生在农田冬春季节的休闲期。因此，增加农田冬春季节休闲期地表覆盖度是本试验区防治土壤风蚀的关键。

2.2.4.2 风蚀气候侵蚀力计算方法

基于气候条件对土壤风蚀综合效应的认识，Chepil等提出了体现气候条件对风蚀综合作用程度的风蚀气候侵蚀力问题，并提出用一个能代表和反映风蚀气候侵蚀力的风蚀气候因子指数去估算一系列气候条件下的土壤风蚀量，即风蚀气候因子指数C，开创了风蚀气候侵蚀力或风蚀气候因子研究之先河。Chepil等给出的风蚀气候因子指数计算公式为：

式中，u为9.1m高处的月平均风速（m/s）；Pi为月平均降水量（mm）；Ti为月均温（℃）；C为风蚀气候因子指数。

用风蚀气候因子指数代表风蚀气候侵蚀力问题及其计算公式提出后就得到共识，但按式（2-1）计算，干旱地区的风蚀气候因子指数将趋于无穷大，使得该公式的应用有着较大的局限性。为此，1979年联合国粮农组织（FAO）对干旱条件下风蚀气候因子可能成为一个很大值的问题以不同的方式予以处理，将风蚀气候因子的计算公式修改为：

式中，u为2m高处月平均风速（m/s）；Pi为月降水量（mm）；d为月天数；ETPi为月潜在蒸发量（mm）。联合国粮农组织给出的公式中，水分条件的影响较Chepil公式的影响小。

之后，Skidmore引进风速概率密度函数处理水分条件对风蚀气候侵蚀力的影响，又提出了一个新的风蚀气候侵蚀力的计算模型：

式中，CE为风蚀气候侵蚀能（J/m2）；ρ为大气密度（kg/m3）；u和ut分别是风速和临界风速（m/s）；γ为吸附水的黏聚力（N/m2）；α为常数。利用式（2-3）计算出的风蚀侵蚀能，经过换算能得到风蚀气候因子指数 。

2.2.4.3 风蚀气候侵蚀力变化

本研究采用粮农组织（FAO）对风蚀气候因子的计算公式，计算了靖边县风蚀气候侵蚀力因子指数，其中公式（2-2）中的潜在蒸发量（ETPi）可采用程天文的气温相对湿度公式求得：

ETPi=0.19（20+Ti）2（1-ri）（2-4）

式中，Ti为月平均气温（℃）；ri为月相对湿度（％）。

试验区季风性气候决定了不同月份风蚀气候侵蚀力因子的差异。气候侵蚀力因子基本表现为夏季9月份最低，风蚀气候侵蚀力因子值为3.4，然后进入秋冬季（11～2月）逐渐增强，到春季（3～5月）达到最强，风蚀气候侵蚀力因子值达到17.7，见图2-11。

由图2-12可知，1981～2001年平均气候侵蚀力因子为92.8，接近风蚀气候侵蚀因子的极重（≥100）分级标准。1981～1999年平均气候侵蚀力因子逐年波动下降，1982年出现最高的气候侵蚀力因子124.5，1998年出现最低的81.5。1995年以后各年气候侵蚀力因子都低于多年平均水平。但是以1999为转折点，年平均气候侵蚀力因子在以后的几年里有回升的趋势。