菲律宾Tanay山区基于雨滴谱(DSD)的降雨动能(KE)-强度(I)关系模型构建及其在土壤侵蚀研究中的应用

这篇研究通过OTT Parsivel2雨滴谱仪在菲律宾Tanay山区采集41场降雨数据，创新性地建立了动能耗散(KEexp, J m?2 h?1)和动能含量(KEcon, J m?2 mm?1)的KE-I关系模型，揭示了降雨微物理特征对侵蚀动能的调控机制，为热带山地土壤侵蚀精准预测提供了关键参数。

　　

Highlight

降雨动能(KE)是土壤侵蚀建模的核心参数，但气象观测中鲜有直接测量。本研究利用OTT Parsivel²雨滴谱仪在菲律宾Tanay山区（热带山地典型区域）的观测数据，首次建立了适用于该地区的动能-降雨强度(KE-I)关系模型，为精准量化降雨侵蚀力提供了科学工具。

Kinetic energy expenditure (KE_exp, J m^?2 h^?1)

通过2052组5分钟KE-I数据比对，发现幂函数模型KE_exp=9.24I^1.21能最优表征动能耗散关系（R²=0.92）。该模型特别适用于修订通用土壤流失方程(RUSLE)等侵蚀模型的总动能计算，其预测精度比线性模型提高18.7%。

Evaluation of KE – I relations

有趣的是，当将41场降雨按强度分簇后，发现KE_con模型在强降雨事件（>3.79 mm h^?1）中表现最佳，排除<1.7 mm h^?1数据后精度提升26.4%。这揭示出：小雨滴在低强度降雨中贡献了更大的动能波动性，而暴雨事件则呈现更稳定的微物理特征。

Summary and conclusions

本研究证实：

1. 1.

   Tanay山区的KE_con最大值(28.3±2.9 J m^?2 mm^?1)与全球均值相当，但显著区别于宿务、台湾等地区，凸显地域特异性；

2. 2.

   降雨微物理过程（如雨滴谱分布、末速度）是造成KE-I关系空间分异的关键；

3. 3.

   建议在热带山地土壤侵蚀模型中采用本地化KE-I参数，避免直接套用其他区域模型。