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安徽淮北平原暴雨事件时空演变规律与作物雨涝风险评估

一、引言

1.1研究背景与意义

安徽淮北平原地处安徽省淮河北部、黄淮海平原南端，介于114o55～118o10E与32o45～34o35N之间，东接江苏，南临淮河，西与河南毗邻，北与山东接壤，总面积达3.74万平方千米，耕地面积约210万公顷，居住着2550万人口。这里地势平坦，仅东北部存在少数低山残丘，地面自西北向东南微微倾斜，海拔在20-40米之间。

该区域属暖温带半湿润季风气候，是我国南北气候的过渡带。冬季，寒冷干燥的冬季风从大陆吹向海洋；夏季，温暖湿润的夏季风从海洋吹向大陆。年平均气温在14-15℃，由南向北逐渐递减，年际变化较小，≥0℃积温为5100-5500℃，≥10℃积温为4500-4800℃，无霜期200-220天。年平均相对湿度一般低于73%，且自南向北减少，砀山、亳州一带约为70%。多年平均降水量为770-950毫米，同样自南向北递减，降水的年际与年内分布不均，年最大降水量与最小降水量比值可达3-4。年内降水主要集中在汛期（6-9月），这期间的降雨量约占全年总雨量的60％-70％，且多以暴雨形式出现，极易形成涝渍灾害。淮北平原河网密布，拥有众多淮河支流，如洪河、颖河、西淝河、涡河、浍河、沱河、濉河等。这些支流发源于伏牛山地和黄河南大堤，呈羽状分布，大致平行地从西北向东南注入淮河或洪泽湖。然而，河床平浅、宽阔，泥沙淤积严重，河流水量受降水影响季节变化明显。洪水期，水量剧增，水位迅速上升，水中携带大量泥沙，严重威胁河流两岸人民群众的生命财产安全；平时则水流缓慢，流量较小。

安徽淮北平原作为我国重要的商品粮种植基地，在国家粮食安全战略中占据举足轻重的地位。然而，其特殊的地理位置与气候条件，致使暴雨灾害频繁发生。暴雨不仅直接影响农业生产，导致农作物减产甚至绝收，还会引发一系列次生灾害，如洪涝、泥石流等，对生态环境造成严重破坏。例如，2016年7月1-3日，安徽省北部包括淮北平原多地出现暴雨或大暴雨，阜阳、淮北、蚌埠、宿州等地农田被淹、房屋倒塌、铁路交通中断；2017年7月5-9日，该区域再次遭遇暴雨天气，淮北市、宿州市、阜阳市等地出现山洪、泥石流等灾害，大量农业生产资料受损，交通陷入瘫痪。频繁的暴雨及雨涝灾害，给当地的农业经济和生态环境带来了沉重打击。

从农业生产角度来看，暴雨引发的雨涝灾害会使农作物长时间浸泡在水中，根系缺氧，影响作物的正常生长发育。研究表明，涝水胁迫会降低冬小麦作物体内氮磷的积累量，减少总氮在根器官和穗器官的分配比例、总磷在茎、叶、穗器官中的分配比例。涝水胁迫解除后的短期时间内冬小麦总氮积累量降幅为5.73%-30.5%，总磷积累量的降幅为0.06%-32.44%；收获时受涝作物的总氮积累量降幅为0.03%-15.76%，总磷积累量降幅为12.16%-52.53%。同时，涝水胁迫还会降低冬小麦干物质量及产量，涝水生育期越推后，冬小麦减产幅度越大，降低幅度为12.55%-39.11%。这不仅直接影响农民的经济收入，还对国家粮食安全构成潜在威胁。

在生态环境方面，暴雨洪涝可能导致水土流失加剧，土壤肥力下降，河流、湖泊等水体污染加重，破坏生态系统的平衡。大量泥沙和污染物随地表径流进入水体，会影响水生生物的生存环境，导致生物多样性减少。此外，洪涝灾害还可能引发病虫害的滋生和传播，进一步危害农业生产和生态环境。

因此，深入研究安徽淮北平原暴雨事件的演变规律及作物雨涝风险，对于保障该地区农业生产安全、保护生态环境、促进区域可持续发展具有重要的现实意义。通过揭示暴雨事件的时空变化特征和趋势，能够为气象部门提供更准确的天气预报和灾害预警信息，帮助农民提前采取防范措施，减少雨涝灾害对农作物的损害。同时，对作物雨涝风险的评估，可以为农业生产布局和结构调整提供科学依据，优化农业生产方式，提高农业生产的抗灾能力。此外，研究成果还有助于相关部门制定合理的水利工程规划和生态环境保护政策，加强区域水资源管理和生态修复，实现经济发展与生态保护的协调共进。

1.2国内外研究现状

暴雨事件演变规律及雨涝风险分析一直是气象学、水文学、农业灾害学等多学科关注的重要领域。国内外学者在这方面开展了大量研究，取得了丰硕的成果。

在暴雨事件演变规律研究方面，国外起步较早，发展较为成熟。许多学者运用长时间序列的气象观测数据，结合先进的统计学方法和气候模式，深入探究暴雨的时空变化特征。例如，有学者利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）的再分析资料，对欧洲地区暴雨的年际和年代际变化进行了分析，发现暴雨频率和强度在不同区域呈现出不同的