黔西南州日照時數(shù)變化分析

楊玲++萬漢蕓++李德章

摘 要：本文利用1961—2015年黔西南州8個氣象臺站的逐月日照時數(shù)資料，分析了近55a來黔西南州日照變化特征，發(fā)現(xiàn)年日照時數(shù)在以-34.6h/10a減少，主要表現(xiàn)在春、夏兩季，并且黔西南年日照時數(shù)在1983年附近存在明顯的突變，由1983年以前的偏多轉(zhuǎn)到1983年以后的減少。

關(guān)鍵詞：日照時數(shù)；減少；突變

中圖分類號：P468.027 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033196

引言

日照時數(shù)是表示一個地區(qū)受太陽照射到地面多少的時數(shù)，是太陽輻射最直接的表現(xiàn)，是反應(yīng)氣候變化的重要?dú)庀笠刂?，日照的長短與人類活動和動植物生長有著密切的關(guān)系，同時又受云、霧和空氣污染物等諸多因素的影響，隨著目前全球氣候變化研究的深入，日照時數(shù)的變化規(guī)律也引起了許多學(xué)者的關(guān)注，蔡冬梅1研究近 60a大連市日照變化規(guī)律及氣象條件影響，分析近60a大連市年日照時數(shù)總體呈減少趨勢，日照時數(shù)存在明顯的季節(jié)差異， 各季日照時數(shù)年際變化減少的趨勢從大到小依次為秋季> 夏季> 冬季> 春季；鄭秀瓊等2研究云南省永仁縣日照變化規(guī)律及日照時間長原因分析，永仁縣年日照時數(shù)變化趨勢在逐漸減小?？傊@些分析結(jié)果與全國平均日照時數(shù)呈顯著下降的趨勢是吻合的，在全球氣候變化的背景下，黔西南州日照時數(shù)也發(fā)生了變化，本文利用統(tǒng)計(jì)分析方法和突變理論，對黔西南州半個世紀(jì)多以來的日照時數(shù)變化規(guī)律進(jìn)行分析研究，找出日照時數(shù)的變化規(guī)律，為今后開發(fā)清潔能源，合理布局農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)和旅游業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料選取和采用的方法

本文所用資料為黔西南州1961—2015年近55a的日照時數(shù)月統(tǒng)計(jì)資料。采用線性統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算黔西南州日照的年、季變化趨勢；線性方法，即

n n

a=∑（Ti-T?）（Yi-Y?）/∑（Ti-T?） （1）

i=1 i=1

式中T為時間，Y為日照時數(shù)，i為時間序號，n為總時間（單位為年，文中n=55（年）， T?、Y?表示平均，變化趨勢a單位為h/a。

日照時數(shù)的趨勢檢驗(yàn)本文主要是采用mann-kendall檢驗(yàn)的方法；為了更好說明黔西南州日照的變化，突變檢測是采用mann-kendall檢驗(yàn)方法和滑動t檢驗(yàn)法相結(jié)合，滑動t檢驗(yàn)法即把一連續(xù)的隨機(jī)變量X分成2個樣本集χ1和χ2，讓μi、si、ni分別代表χi的平均值、方差和樣本長度（i=1，2），其中ni根據(jù)需要確定。原假設(shè)H0：μ1-μ2=0，定義一統(tǒng)計(jì)量為

x1?-x2?

t0= -------- （2）

sp（1/n1+1/n2）1/2）

式中：sp 是聯(lián)合樣本方差

（n1-1） s1 2+（n2-1） s2 2

sp 2=-----------

n1+n2-2

可以證明t0近似（n1+n2-2）分布，出信度α，得到臨界值ta，計(jì)算t0后，在H0下比較t0與ta，當(dāng)|t0|>ta時，否定原假設(shè)H0，說明其在顯著性差異，即序列中存在均值突變現(xiàn)象，當(dāng)|t0|

2 日照時數(shù)的變化特征

2.1 日照時數(shù)的年代變化

從圖1看，黔西南州日照的年代變化非常明顯，20世紀(jì)60—80年代日照變化趨勢比較穩(wěn)定，日照時數(shù)較多，都高于多年平均值，其中60年代最多，達(dá)到1573.2h，比多年平均值多79.8h；從1984年開始出現(xiàn)明顯的下降，其中20世紀(jì)90年代日照時數(shù)最少，僅為1402.3h，比多年平均值減少91.1h，比最多的60年代減少170.9h，21世紀(jì)后，黔西南州日照時數(shù)出現(xiàn)小幅回升，但仍處于偏少階段，2000—2015年平均日照時數(shù)比多年平均值減少56.3h。

2.2 日照時數(shù)的年變化

從圖2知：黔西南州近55a的日照時數(shù)呈下降趨勢，氣候傾向率為-34.6h/10a，1961—1983年日照時數(shù)高于平均值上的占69.6%，低于平均值占31.4%；1984—2015年32a中，日照時數(shù)呈波動性下降，20世紀(jì)90年代達(dá)到最低值，之后日照時數(shù)有小幅度的上升，32a中低于平均值的占63.6%，高于平均值的占35.4%，其中2012年日照時數(shù)僅有1191.9h，比多年平均值偏少301.5h；日照時數(shù)的年際變幅大，峰值點(diǎn)（1963年）和谷值點(diǎn)（2012年）相差605.4h。

2.3 日照時數(shù)的季節(jié)變化

黔西南州日照時數(shù)的年際變化存在明顯的季節(jié)差異，由圖3、4、5、6知，黔西南州春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（1—2月）除秋季日照時數(shù)變化較平穩(wěn)外，其余各季都與年際變化一致，存在由偏多到偏少的下降趨勢，但各季變幅情況各不相同，春季和夏季的日照時數(shù)下降幅度要大一點(diǎn)，冬季下降幅度要小一點(diǎn)，春、夏、秋、冬四季的氣候傾向率分別為-11.1h/10a、-12.5h/10a、0.1h/10a、-6.6h/10a。各季日照時數(shù)變化振幅以夏季最大，為471.2h，冬季振幅最小為272.4h。

利用滑動t檢驗(yàn)黔西南州各季日照時數(shù)序列的突變。夏季，在1988、1989、1990年，3a均為正值，通過0.01的顯著水平檢驗(yàn)，極大值出現(xiàn)在1990年，表明夏季日照時數(shù)在1990年存在由多變少的明顯突變，1990年就是一個突變點(diǎn)；春季1986年和1987年t統(tǒng)計(jì)量為正值，通過0.01的顯著水平檢驗(yàn)，極大值出現(xiàn)在1987年，1987年出現(xiàn)明顯的由多到少的突變，1987年就是一個突變點(diǎn)；冬季極大值出現(xiàn)在1993年，也通過0.01的顯著水平檢驗(yàn)，1993年后日照時數(shù)偏少占多數(shù)；秋季由于日照時數(shù)的變化比較平穩(wěn)，沒有明顯的突變點(diǎn)。

3 日照時數(shù)的突變分析

為了分析黔西南州日照時數(shù)的年度突變，本文采樣滑動t檢驗(yàn)和mann-kendall檢驗(yàn)2種方法分別分析；利用mann-kendall檢驗(yàn)，將年日照時數(shù)序列利用公式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量s和z分析，得出s=-354，z的絕對值為3.4578，由于s<0，z的絕對值大于2.32，并通過了99%顯著檢驗(yàn)，說明黔西南州年日照時數(shù)存在明顯的下降趨勢。

根據(jù)mann-kendall進(jìn)行突變檢驗(yàn)，計(jì)算日照時數(shù)順序序列Sk，并按方程計(jì)算UF（k）；計(jì)算日照時數(shù)逆序序列Sk，并按方程計(jì)算UB（k）；取顯著性水平α=0.05，臨界值U0.05=±1.96，得出圖5。

從圖7看出，UF（k）曲線在20世紀(jì)80年代以來，黔西南州日照時數(shù)呈現(xiàn)明顯的減少，20世紀(jì)80年代中期到21世紀(jì)，這種減少趨勢更加明顯，并且超過α=0.05臨界線，甚至超過了α=0.001臨界線（±2.56），說明黔西南州年日照時數(shù)減少的趨勢十分顯著；根據(jù)和UF（k）和UB（k）兩線曲線的交點(diǎn)位置，可以判斷20世紀(jì)80年代以來年日照時數(shù)減少是一突變現(xiàn)象，突變點(diǎn)在1983年前后。為了驗(yàn)證mann-kendall檢驗(yàn)到的突變點(diǎn)，對日照時數(shù)序列進(jìn)行滑動t檢驗(yàn)，取顯著性水平α=0.01，當(dāng)n1+n2-2=55，ta=2.00575，對年日照時數(shù)的平均值的時間序列分別取不同的n1和n2，計(jì)算t0，結(jié)果指出，當(dāng)n1=23，n2=32時（即將序列分為1961—1983年和1984—2015年），t0為最大，此時t0=3.78314，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于ta，μ1-μ2≠0，表明年日照時數(shù)序列在1983年有明顯的突變，在1983年附近迅速減少，由1961年以來的正距平占優(yōu)勢的階段轉(zhuǎn)為1983年以后的年日照負(fù)距平占優(yōu)勢的日照階段。由此，可以認(rèn)為黔西南州年日照時數(shù)在1983年前后的突變是可信的。

4 結(jié)論

黔西南州近55a總?cè)照諘r數(shù)正以-34.6h/10a的趨勢減少，春、夏、秋、冬各季區(qū)域平均日照時數(shù)的氣候傾向分別為-11.1h/10a、-12.5h/10a、0.1h/10a、-6.6h/10a。各季日照時數(shù)均呈減少趨勢，以夏季減少最快，春季次之，秋季變化最慢。

黔西南州近55a總?cè)照諘r數(shù)在1983年附近存在突變現(xiàn)象，表現(xiàn)為日照在1961—1983年偏多占69.6%；1984—2015年偏少急劇減少占63.6%，主要因春、夏兩季日照的突變引起的，這種突變事實(shí)各占具有一致性。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：楊玲（1962-），女，貴州興義人，工程師，主要從事氣象服務(wù)及應(yīng)用氣象方面工作。