張家口地區(qū)43年寡照日數(shù)特征分析

田晶

摘要 采用1972—2015 年 43 年的逐日日照資料，分析張家口地區(qū)寡照（逐日日照時(shí)數(shù)≤3 h）日數(shù)特征分析，結(jié)果表明：43年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，光照條件壩上大于壩下；寡照日數(shù)總體呈上升趨勢(shì)，2000年后趨勢(shì)明顯；6年滑動(dòng)平均分布曲線分為低值期和和上升期；43年寡照日數(shù)僅占全年日照的14.8%，各季略有差異：秋冬2季占全年寡照日數(shù)的57%，具有冬多春少的分布特點(diǎn)，寡照日數(shù)8—12月較多，特別是11—12月，日照時(shí)數(shù)過(guò)短對(duì)設(shè)施作物生長(zhǎng)有不良影響；輕度和中度寡照次數(shù)變化曲線與6年滑動(dòng)平均分析結(jié)果相比提前5年，重度寡照次數(shù)出現(xiàn)次數(shù)極少，主要在壩下南部4縣，各等級(jí)寡照次數(shù)均呈顯著的上升趨勢(shì)，輕度寡照事件（較顯著）發(fā)生次數(shù)明顯多于中度事件（顯著）次數(shù)。寡照天氣設(shè)施蔬果生長(zhǎng)緩慢，灰霉病發(fā)病率增多，菜農(nóng)要盡量延長(zhǎng)蔬果見(jiàn)光時(shí)間，通過(guò)清潔棚膜增加透光度，進(jìn)行棚內(nèi)小氣候調(diào)控，加強(qiáng)蔬果病害監(jiān)測(cè)防治，確保蔬果安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 寡照日數(shù)；不同等級(jí)寡照次數(shù)；河北張家口；1972—2015年

中圖分類號(hào) P422.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）16-0215-02

Abstract In this paper，the character of spare sunlight（daily sunlight hours≤3 hours） days was analyzed based on daily data in Zhangjiakou region from 1972 to 2015.The results showed that in the past 43 years，annual sunlight number decreased，the sunlight condition in Bashang region was better than that in Baxia region.The number of spare sunlight days generally showed an upward trend，and the trend was even more obvious since 2000；6-year moving average curve was divided into low value period and rising period.In recent 43 years，spare sunlight days accounted for only 14.8% of the total sunlight days，and there was a little difference in each season.The spare sunlight days in autumn and winter accounted for 57% of the annual days.The distribution of spare sunlight was more in winter and less in spring.There were more spare sunlight days between August and December，especially in November and December.Short duration of sunlight had adverse effects on the growth of the facility crops.The curves of spare sunlight in mild and moderate grade varied 5 years earlier than the 6-year moving average curve.The severe spare sunlight condition was very rare，mainly appeared in four county towns which were in the south of Baxia region.The upward trend for the number of spare sunlight in different grade was obvious，and the mild spare sunlight condition was more than the moderate ones.The facility crops growed more slowly and had higher Gray Mold disease incidence in the spare sunlight condition.Therefore，to ensure the safety of production，farmers should prolong the sunlight time of crops，improve the light transmittance through cleaning greenhouse film，adjust the greenhouse microclimate，strengthen the monitoring of crops diseases.

Key words spare sunlight days；the number of spare sunlight in different grade；Zhangjiakou Hebei；1972—2015

在全球增暖[1]的背景下，日照是表征太陽(yáng)輻射強(qiáng)弱的一個(gè)重要因子[2]，與人類的生產(chǎn)活動(dòng)、動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，更是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的條件。受城市化進(jìn)展、城市空氣污染等的影響，寡照天氣越來(lái)越被人重視，持續(xù)寡照天氣時(shí)光照不足，給農(nóng)業(yè)也帶來(lái)影響，特別對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會(huì)造成嚴(yán)重影響，成為影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。

魏瑞江最早提出日光溫室低溫寡照災(zāi)害指標(biāo)[3]并分析了低溫寡照下日光溫室小氣候的變化規(guī)律。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者在設(shè)施農(nóng)業(yè)小氣候與外界的相互關(guān)系及災(zāi)害防御方面取得了一定進(jìn)展。魏瑞江等[4-5]研究了日光溫室小氣候特征及其與外界環(huán)境的關(guān)系，袁 靜等[6-7]研究了低溫寡照天氣對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。楊再?gòu)?qiáng)等[8-10]研究了日光溫室災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析。

近年來(lái)張家口地區(qū)的寡照日數(shù)呈不斷增加趨勢(shì)，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為當(dāng)?shù)氐膬?yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)頻頻受災(zāi)，特別是秋冬季連續(xù)寡照，寡照天氣條件下，設(shè)施作物無(wú)法有效獲得必需的光照環(huán)境，棚內(nèi)溫度低、濕度大，作物生長(zhǎng)緩慢、抗性降低，極易發(fā)生病害，導(dǎo)致蔬菜生長(zhǎng)受阻，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致死亡，造成嚴(yán)重?fù)p失，制約設(shè)施農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。截至目前，學(xué)術(shù)研究多以寡照最為嚴(yán)重的華北地區(qū)為重心，對(duì)冀北地區(qū)寡照的相關(guān)研究卻很少，因此研究張家口地區(qū)寡照日數(shù)的特征分析對(duì)本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局的影響及防御顯的尤為迫切，對(duì)進(jìn)一步增強(qiáng)“寡照”災(zāi)害性天氣的認(rèn)識(shí)和趨利避害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

由于1960—1971年大部分縣區(qū)先后建站不一，氣象數(shù)據(jù)缺失，本文采用張家口地區(qū)14個(gè)氣象觀測(cè)臺(tái)站1972—2015年逐日日照時(shí)數(shù)觀測(cè)資料。四季劃分：3—5 月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

1.2 研究方法

采用魏瑞江等[3]提出的設(shè)施農(nóng)業(yè)寡照等級(jí)劃分方法，用以統(tǒng)計(jì)不同強(qiáng)度寡照事件的發(fā)生次數(shù)，將日照3 h作為臨界值，分為輕度、中度和重度3級(jí)。輕度寡照：連續(xù) 3 d無(wú)日照，或4 d中有3 d無(wú)日照且另外1 d日照時(shí)數(shù)≤3 h；中度寡照：連續(xù)4～7 d無(wú)日照或連續(xù) 7 d日照時(shí)數(shù)≤3 h；重度寡照：>7 d無(wú)日照或連續(xù)10 d以上日照時(shí)數(shù)≤3 h。采用Kendall秩相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)[11]分析各等級(jí)寡照事件發(fā)生次數(shù)的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 日照時(shí)數(shù)變化特征

日照是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵氣象因子，1972—2015年張家口地區(qū)14縣區(qū)年日照時(shí)數(shù)平均值2 587 h，最大為1986年，達(dá)2 805 h；最小為2003年，僅為2 285 h，日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)。張家口地區(qū)兼有高原、山地、丘陵、河谷盆地等多種復(fù)雜地形，分為壩上、壩下和壩頭，光照受地形影響比較明顯[12]，壩頭一帶由于坡地對(duì)陽(yáng)光有遮擋作用，日照相對(duì)較少，崇禮最少為2 537 h，壩上草原地勢(shì)開(kāi)闊，陽(yáng)光充足，日照時(shí)數(shù)相對(duì)較多，康保最多為2 795 h。

2.2 寡照日數(shù)的氣候特征

2.2.1 寡照日數(shù)年代際變化。1972—2015年張家口地區(qū)各年寡照日數(shù)變化如圖1所示?？梢钥闯?，寡照日數(shù)總體呈上升趨勢(shì)，70年代上下波動(dòng)變化，80年代呈減少趨勢(shì)，1980年寡照日數(shù)下滑，80年代均低于均值，1987年達(dá)到最低值35 d，90年代波動(dòng)緩慢上升，1992年突變后再呈減少趨勢(shì)，2000年后逐漸增多，前期呈增多趨勢(shì)且強(qiáng)度較弱，中期呈增多趨勢(shì)且強(qiáng)度較強(qiáng)，2010年達(dá)到頂峰，后期波動(dòng)較大，2013年寡照日數(shù)低于均值，2014—2015年突增明顯，2015年達(dá)到最大值。寡照日數(shù)在70年代平均出現(xiàn)45 d，80年代平均出現(xiàn)40 d，90年代平均出現(xiàn)45 d，保持在年平均47 d以下，2000年之后平均寡照日數(shù)出現(xiàn)53 d，趨勢(shì)明顯上升，特別是2005年后（除2013年）較為頻繁。

通過(guò)寡照日數(shù)6年滑動(dòng)平均分布曲線可將其劃分幾個(gè)階段：第一階段是20世紀(jì)70—90年代，年間平均寡照日數(shù)低于年均值，為低值期。改革開(kāi)放初期，城市發(fā)展較慢，工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展受制，人為因素破壞環(huán)境較輕，霧霾天氣較少，寡照日數(shù)上升較慢。第二階段是2000年之后為上升期，年間平均寡照日數(shù)是53 d，高于年均值，2015年達(dá)到最大值，為64 d。隨著張家口地區(qū)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市人口增長(zhǎng)，工業(yè)交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)，機(jī)動(dòng)車輛增多，各種污染源不斷增加，從而使空氣中的總懸浮顆粒物濃度上升，霧霾增多，寡照日數(shù)也明顯上升，近2年平均寡照日數(shù)為60 d，表明張家口地區(qū)天氣正趨于惡性發(fā)展，空氣質(zhì)量不斷惡化。

2.2.2 寡照日數(shù)季變化。與河北中南部相比，張家口地區(qū)寡照日數(shù)偏少，1972—2015年寡照日數(shù)僅占全年日照的14.8%，各季寡照日數(shù)略有差異。由表1可以看出，冬季平均寡照日數(shù)達(dá)18 d，占全年的33%，春季平均寡照日數(shù)為10 d，占全年的19%，秋、冬2季占全年的57%，張家口地區(qū)寡照日數(shù)具有冬多春少的分布特點(diǎn)。這是因?yàn)槎纠淇諝饣顒?dòng)頻繁，多處于變性高壓脊中，均壓場(chǎng)穩(wěn)定，空氣干燥，風(fēng)力小，空氣中的粉塵、汽車尾氣不易擴(kuò)散或稀釋，導(dǎo)致霧霾天氣出現(xiàn)，寡照日數(shù)增多。在春季多大風(fēng)天氣，降水較為頻繁，帶有粉塵的空氣多經(jīng)雨水沖刷，凈化空氣，進(jìn)而減少霧霾的形成。

2.2.3 寡照日數(shù)月變化。張家口地區(qū)1972—2015年不同月份寡照日數(shù)明顯不同。其中，寡照日數(shù)最多的是8月，平均達(dá)5.0 d，其次是7月，平均寡照日數(shù)為4.6 d；寡照日數(shù)最少的是4月、5月，平均為3.2 d，其次是6月，平均寡照日數(shù)為3.3 d。寡照日數(shù)最高值出現(xiàn)在2012年12月，其次是 2011年11月，均為10 d，而最低值出現(xiàn)在1992年2月，僅為0.1 d。8—12月日照時(shí)數(shù)較少，特別是11—12月，日照時(shí)數(shù)過(guò)短對(duì)設(shè)施作物生長(zhǎng)有不良影響。

根據(jù)張家口地區(qū)天氣個(gè)例的統(tǒng)計(jì)，由于天氣系統(tǒng)和地形的原因，7—8月張家口地區(qū)多處于高空冷渦的活動(dòng)中，午后雷陣雨天氣出現(xiàn)的次數(shù)較多，雨水的沖刷對(duì)空氣凈化有利無(wú)弊，統(tǒng)計(jì)的寡照日數(shù)多為短歷時(shí)強(qiáng)降水下寡照日。秋冬過(guò)渡期冷空氣活動(dòng)頻繁，日照時(shí)間短，靜風(fēng)日數(shù)較多，容易形成霧霾天氣，這也是設(shè)施大棚育苗的關(guān)鍵期，受日照影響較大。

2.3 不同程度寡照變化特征

按前述寡照的統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，將日照3 d作為臨界值，分為輕度、中度和重度3級(jí)。采用Kendall秩相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)分析各等級(jí)寡照事件發(fā)生次數(shù)的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)。

張家口地區(qū)14站點(diǎn)各等級(jí)寡照事件歷年總次數(shù)變化曲線如圖2所示，可以看出多年平均3個(gè)等級(jí)相比，輕度寡照次數(shù)≥中度寡照次數(shù)≥重度寡照次數(shù)，輕度寡照次數(shù)最多，出現(xiàn)了22.7次，中度寡照次數(shù)出現(xiàn)了11.0次，重度寡照次數(shù)出現(xiàn)不足1次。輕度和中度寡照次數(shù)1995年開(kāi)始增多，這與6年滑動(dòng)平均分析結(jié)果提前5年，重度寡照次數(shù)出現(xiàn)次數(shù)極少，主要在壩下南部4縣。

為分析1972—2015年各等級(jí)寡照次數(shù)變化趨勢(shì)，計(jì)算了Kendall秩相關(guān)系數(shù)并進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)（=0.05），結(jié)果表明各等級(jí)寡照次數(shù)均呈顯著的上升趨勢(shì)，輕度寡照事件（較顯著）發(fā)生次數(shù)明顯多于中度事件（顯著）次數(shù)。

3 結(jié)論與討論

（1）1972—2015年張家口地區(qū)14縣區(qū)日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，光照條件壩上大于壩下，多年日照時(shí)數(shù)平均值為2 587 h。

（2）寡照日數(shù)6年滑動(dòng)平均：第一階段是20世紀(jì)70—90年代，年間平均寡照日數(shù)低于年均值，為低值期。第二階段是2000年之后為上升期，年間平均寡照日數(shù)是53 d，高于年均值，2015年達(dá)到最大值，為64 d。

（3）1972—2015年寡照日數(shù)僅僅占全年日照的14.8%，各季寡照日數(shù)略有差異，冬季平均寡照日數(shù)達(dá)18 d，占全年的33%，春季平均寡照日數(shù)為10 d，占全年的19%，秋、冬2季占全年的57%，具有冬多春少的分布特點(diǎn)。不同月份寡照日數(shù)明顯不同，8—12月日照時(shí)數(shù)比較少，特別是11—12月寡照日數(shù)偏多，日照時(shí)間短對(duì)設(shè)施作物的生長(zhǎng)有著直接的影響。

（4）輕度和中度寡照次數(shù)變化曲線與6年滑動(dòng)平均分析結(jié)果相比提前5年，重度寡照次數(shù)出現(xiàn)次數(shù)極少，主要在壩下南部4縣。利用Kendall秩相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)各等級(jí)寡照次數(shù)均呈顯著的上升趨勢(shì)，輕度寡照事件（較顯著）發(fā)生次數(shù)明顯多于中度事件（顯著）次數(shù)。

（5）雖然與河北中南部相比，張家口地區(qū)寡照日數(shù)偏少，但近幾年寡照天氣對(duì)本地設(shè)施生產(chǎn)影響甚大，設(shè)施蔬果生長(zhǎng)緩慢，長(zhǎng)勢(shì)偏弱，灰霉病發(fā)病率增多，對(duì)蔬果產(chǎn)量和品質(zhì)造成嚴(yán)重影響；菜農(nóng)要嚴(yán)格控制澆水，及時(shí)通風(fēng)排濕，盡量延長(zhǎng)蔬果見(jiàn)光時(shí)間，通過(guò)清潔棚膜增加透光度，還可通過(guò)懸掛燈泡、鋪設(shè)反光幕墻等增溫、補(bǔ)光、降濕措施，進(jìn)行棚內(nèi)小氣候調(diào)控，使用煙劑對(duì)溫室進(jìn)行消毒，加強(qiáng)蔬果病害監(jiān)測(cè)防治，確保蔬果安全生產(chǎn)。

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