1961—2015年雜多縣日照時(shí)數(shù)變化特征分析

韓方昕++魏永亮++楊佳星

摘要 利用1961—2015年雜多縣氣象站逐月日照時(shí)數(shù)氣象資料，并運(yùn)用線性傾向估計(jì)、M-K檢驗(yàn)法、小波分析對日照時(shí)數(shù)的變化特征進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明，雜多縣的年日照時(shí)數(shù)最大值為2 731.8 h，最小值為2 194.3 h，年日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差537.5 h。雜多縣的年日照時(shí)數(shù)明顯減少，氣候傾向率為-17.61 h/10年。四季的日照時(shí)數(shù)除了夏季呈增加趨勢外，其余季節(jié)均有所減少，秋季的減少幅度最小，春季的減少幅度最大，其氣候傾向率分別為-3.555、-9.768 h/10年。近55年來日照時(shí)數(shù)減少最多的月份是1月，其次是5月；增加最多的月份是7月，其次是2月。年日照時(shí)數(shù)變化存在明顯的年代際尺度和年際尺度的周期性變化，以3年左右的年際變化周期和16年左右的年代際變化周期為主，3年左右周期是年平均日照時(shí)數(shù)的主周期。

關(guān)鍵詞 日照時(shí)數(shù)；變化特征；線性傾向估計(jì)；突變檢驗(yàn)；小波分析；青海雜多；1961—2015年

中圖分類號 P467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）20-0180-03

Analysis on Change Characteristics of Sunshine Duration in Zaduo County from 1961 to 2015

HAN Fang-xin WEI Yong-liang YANG Jia-xing

（Yushu Meteorological Bureau in Qinghai Province，Yushu Qinghai 815000）

Abstract Using the monthly sunshine duration data of Zaduo County from 1961 to 2015，the characteristics of sunshine duration and its spatial distribution were analyzed by using the methods of linear tendency estimation，Mann-Kendall test and wavelet analysis.The results showed that the highest annual sunshine duration in Zaduo County was 2 731.8 h，the lowest annual sunshine duration was 2 194.3 h，and the differente value was 537.5 h.The annual sunshine duration had a significant decreasing tendency at a rate of 17.61 h per decade.The seasonal sunshine duration decreased except for summer which had a little increasing tendency，the decreasing range in autumn was the lowest and the decreasing range in spring was the highest，with the decreasing tendency of 3.555 h and 9.768 h per decade respectively.In the past 55 years，the most reduction of monthly sunshine duration occurred in January，then in May and the most increment of monthly sunshine duration occurred in July，then in February.The change of annual sunshine duration existed the periodic variation in interdecadal scale and interannual scale clearly，about 3 years in interannual change and about 16 years in interdecadal change，the primary period of the average annual sunshine duration was about 3 years.

Key words sunshine duration；change characteristics；linear tendency estimation；sudden change test；wavelet analysis；Zaduo Qinghai；1961-2015

近100年來，隨著大氣CO2濃度的升高，全球氣候正經(jīng)歷一次以全球變暖為主的顯著變化[1]，同時(shí)也間接影響太陽輻射能的變化。太陽輻射能為可再生能源，直接影響農(nóng)作物生長發(fā)育，因此日照是一個(gè)重要的氣候因子。目前，已有許多學(xué)者對日照時(shí)數(shù)的變化趨勢進(jìn)行研究。華 維等[2]研究表明，近47年來青藏高原四季日照時(shí)數(shù)年際和年代際變化明顯，總體呈減少趨勢。杜 軍等[3]研究表明，近35年西藏地區(qū)年日照時(shí)數(shù)表呈顯著減少趨勢，冬季日照時(shí)數(shù)變化不大。許多研究都得到相同的結(jié)論，即各地的日照時(shí)數(shù)均有所減少[4-12]。本文通過分析雜多縣日照時(shí)數(shù)在氣候變暖背景下的分布狀況，試圖發(fā)現(xiàn)雜多縣日照時(shí)數(shù)對全球氣候變暖的響應(yīng)情況。

1 資料與方法

利用1961—2015年雜多縣站逐月日照時(shí)數(shù)資料，運(yùn)用線性傾向估計(jì)、M-K突變檢驗(yàn)、小波分析[13]等方法進(jìn)行分析。其中，季節(jié)劃分方法為3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季。endprint

2 結(jié)果與分析

2.1 日照時(shí)數(shù)年代際變化特征

由圖1可知，1961—2015年雜多縣的年代際平均日照時(shí)數(shù)具有明顯的階段性變化，20世紀(jì)60—70年代年平均日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢，20世紀(jì)70年代年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到最大值，為2 547.9 h，比20世紀(jì)60年代年平均日照時(shí)數(shù)增加了81.4 h；20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)00年代年平均日照時(shí)數(shù)呈顯著減少趨勢，21世紀(jì)00年代年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到最小值，為2 339.3 h；20世紀(jì)80年代、90年代以及21世紀(jì)00年代的年平均日照時(shí)數(shù)分別比20世紀(jì)70年代減少了23.0、151.9、208.6 h。21世紀(jì)00年代之后年日照時(shí)數(shù)又呈增加趨勢，2011—2015年年平均日照時(shí)數(shù)為2 400.9 h，比21世紀(jì)00年代增加了61.6 h。

2.2 日照時(shí)數(shù)年際變化特征

分析1961—2015年雜多縣日照時(shí)數(shù)（圖2）可知，1961—1984年雜多縣年日照時(shí)數(shù)呈波動增加趨勢，1981年達(dá)到最大值，為2 731.8 h；1984—2005年呈波動減少趨勢，2005年達(dá)到最小值，為2 194.3 h；年日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差537.5 h。從氣候變化趨勢分析，雜多縣的日照時(shí)數(shù)呈明顯減少趨勢，氣候傾向率為-17.61 h/10年。

分析雜多縣年日照時(shí)數(shù)突變檢驗(yàn)序列可知，1961—2015年雜多縣日照共經(jīng)歷了2個(gè)較長時(shí)段的上升和下降趨勢，20世紀(jì)60年代初期至90年代末期呈上升趨勢，進(jìn)入21世紀(jì)之后，雜多縣日照呈下降趨勢，在下降趨勢中，沒有超過0.05置信線。因此，1961—2015年日照時(shí)數(shù)的上升或下降趨勢均不是突變現(xiàn)象。

2.3 日照時(shí)數(shù)的季變化特征

由圖3（a）可知，1961—1980年雜多縣春季日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢，1980年達(dá)到最大值，為737.2 h；1980—2001年呈波動減少趨勢，2001年達(dá)到最低值，為538.5 h；2001—2015年呈波動增加趨勢。春季日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差198.7 h。

由圖3（b）可知，雜多縣夏季日照時(shí)數(shù)在1961年達(dá)到最小值，為518.4 h，1961—1986年雜多縣夏季日照時(shí)數(shù)呈階梯型增加趨勢，1986年達(dá)到最大值，為743.7 h；1986年之后迅速減少；1986—2015年呈增加—減少—增加的變化趨勢，日照時(shí)數(shù)在平均值附近波動。日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差225.3 h。

由圖3（c）可知，雜多縣秋季日照時(shí)數(shù)在1961年達(dá)到最小值，為527.4 h，1961—1981年雜多縣秋季日照時(shí)數(shù)呈波動增加趨勢，1981年達(dá)到最大值，為745.4 h；1981年之后呈波動減少趨勢，只有少數(shù)年份的日照時(shí)數(shù)大于平均值（642.3 h），其余年份均小于平均值。日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差218.0 h。

由圖3（d）可知，1961—1983年雜多縣冬季日照時(shí)數(shù)呈波動增加趨勢，1983年達(dá)到最大值，為653.6 h；1983—2004年呈明顯減少趨勢，2004年達(dá)到最小值，為425.0 h；2004年之后呈增加趨勢。日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差228.6 h。

由1961—2015年雜多縣四季日照時(shí)數(shù)距平（表1）可知，20世紀(jì)60年代各季日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平；20世紀(jì)70年代和80年代，冬季日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平，其余各季日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平；20世紀(jì)90年代，夏季日照時(shí)數(shù)偏多，為正距平，其他各季均偏少，為負(fù)距平；21世紀(jì)00年代，秋季日照時(shí)數(shù)偏多，為正距平，其他各季均偏少，為負(fù)距平；2011—2015年，各季日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平。

從四季總的氣候變化趨勢分析可知，1961—2015年雜多縣四季的日照時(shí)數(shù)除了夏季呈增加趨勢之外，其他各季均有所減少，秋季的減少幅度最小，春季的減少幅度最大，其氣候傾向率分別為-3.555、-9.768 h/10年。

分析雜多縣四季日照時(shí)數(shù)突變檢驗(yàn)序列可知，春季日照時(shí)數(shù)的正序列曲線UF和反序列曲線UB在1991年相交，且通過了顯著性水平0.05的檢驗(yàn)，說明20世紀(jì)90年代初期雜多縣春季日照時(shí)數(shù)的下降趨勢是一突變現(xiàn)象，突變從1994年開始。夏季日照時(shí)數(shù)的正序列曲線UF和反序列曲線UB分別在1961年、2002年、2009年、2011年、2012年、2015年相交，只有1961年的通過了顯著性水平0.05的檢驗(yàn)，說明20世紀(jì)60年代初期雜多縣夏季在日照時(shí)數(shù)的上升趨勢是一突變現(xiàn)象，并且突變從1961年開始。秋季日照時(shí)數(shù)的正序列曲線UF和反序列曲線UB分別在1994年、2007年、2011年相交，但都沒有通過顯著性水平0.05的檢驗(yàn)，說明雜多縣秋季日照時(shí)數(shù)突變不明顯。冬季日照時(shí)數(shù)的正序列曲線UF和反序列曲線UB在1992年相交，且通過了顯著性水平0.05的檢驗(yàn)，說明20世紀(jì)90年代初期雜多縣冬季日照時(shí)數(shù)的下降趨勢屬于突變現(xiàn)象，并且突變從1992年開始。

2.4 日照時(shí)數(shù)的月變化特征

1961—2015年雜多縣月日照時(shí)數(shù)距平（表2）可知，20世紀(jì)60年代1月、3月、4月、5月、10月、12月日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平，其余月份均偏少，為負(fù)距平；20世紀(jì)70年代各月日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平；20世紀(jì)80年代7月、9月日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平，其余月份均偏多，為正距平；20世紀(jì)90年代2月、6月、7月、9月均為正距平，其余各月均為負(fù)距平；21世紀(jì)00年代，除9月為正距平外，其余各月均為負(fù)距平；2011—2015年1月、2月、8月、9月為正距平，其余各月均為負(fù)距平。從氣候趨勢分析來看，1961—2015年雜多縣1—12月日照時(shí)數(shù)的氣候傾向率分別為-0.47、0.21、-0.27、-0.25、-0.46、-0.15、0.31、0.10、0.19、-0.26、-0.29、-0.42 h/年，近55年來日照時(shí)數(shù)減少最多的月份是1月，其次是5月；增加最多的月份是7月，其次是2月。endprint

2.5 日照時(shí)數(shù)的周期變化特征

利用Morlet小波分析方法對雜多縣近55年日照時(shí)數(shù)的年際變化進(jìn)行分析，小波指數(shù)正值實(shí)線表示處于多日照時(shí)數(shù)時(shí)期，負(fù)值虛線表示處于少日照時(shí)數(shù)時(shí)期。由圖4可知，年日照時(shí)數(shù)存在明顯的年代際尺度和年際尺度的周期性變化，年際變化以3年左右的周期一直穩(wěn)定存在，而且震蕩信號較強(qiáng)，表現(xiàn)為偏多—少—多—少—多—少—多的3個(gè)偏少和4個(gè)偏多的歷史演變過程，其中3個(gè)偏少時(shí)段分別為1967—1975年、1984—1991年和2000—2008年；4個(gè)偏多時(shí)段分別為1961—1967年、1975—1984年、1991—2000年和2008—2015年。在16年左右的時(shí)間尺度變化層次上，年平均日照時(shí)數(shù)發(fā)生了由日照時(shí)數(shù)偏少到偏多的變化過程，突變發(fā)生在1997年前后。雜多縣年平均日照時(shí)數(shù)的小波系數(shù)方差存在1個(gè)極大值，對應(yīng)的時(shí)間尺度是3年，說明3年左右的周期是年平均日照時(shí)數(shù)的主周期。

3 結(jié)論

（1）雜多縣的年代際平均日照時(shí)數(shù)呈明顯的階段性變化，20世紀(jì)60—70年代年平均日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢，20世紀(jì)70年代年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到最大值，為2 547.9 h；20世紀(jì)80年代至21世紀(jì)00年代年平均日照時(shí)數(shù)呈顯著減少趨勢；21世紀(jì)00年代年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到最小值，為2 339.3 h；20世紀(jì)00年代后又呈增加趨勢。

（2）1961—2015年雜多縣的年日照時(shí)數(shù)最多值為2 731.8 h（1981年）；年日照時(shí)數(shù)最小值為2 194.3 h（2005年）。年日照時(shí)數(shù)最大值與最小值相差537.5 h。1961—2015年雜多縣的年日照時(shí)數(shù)明顯減少，氣候傾向率為-17.61 h/10年。

（3）從四季總的氣候變化趨勢分析得到，雜多縣四季的日照時(shí)數(shù)除了夏季呈增加趨勢外，其余季節(jié)均有所減少，秋季的減少幅度最小，春季的減少幅度最大，其氣候傾向率分別為-3.555、-9.768 h/10年。雜多縣春季日照時(shí)數(shù)在20世紀(jì)90年代初期的下降趨勢是一突變現(xiàn)象，突變從1994年開始。夏季日照時(shí)數(shù)在20世紀(jì)60年代初期的上升趨勢是一突變現(xiàn)象，突變從1961年開始。秋季日照時(shí)數(shù)突變不明顯。冬季在20世紀(jì)90年代初期的下降趨勢是一突變現(xiàn)象，突變從1992年開始。

（4）1961—2015年雜多縣月日照時(shí)數(shù)減少最多的月份是1月，其次是5月；增加最多的月份是7月，其次是2月。

（5）年日照時(shí)數(shù)變化存在明顯的年代際尺度和年際尺度的周期性變化，以3年左右的年際變化周期和16年左右的年代際變化周期為主，3年左右周期是年平均日照時(shí)數(shù)的

主周期。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 何彬方，馮妍，荀尚培，等.安徽省50年日照時(shí)數(shù)的變化特征及影響因素[J].自然資源學(xué)報(bào)，2009，24（7）：1275-1285.

[2] 華維，范廣洲，周定文，等.青藏高原四季日照時(shí)數(shù)年際、年代際變化趨勢分析[J].自然資源學(xué)報(bào)，2009，24（10）：1803-1809.

[3] 杜軍，邊多，胡軍，等.西藏近35年日照時(shí)數(shù)的變化特征及其影響因素[J].地理學(xué)報(bào)，2007，62（5）：492-500.

[4] 靳利梅.近50年上海地區(qū)日照時(shí)數(shù)的變化特征及影響因素[J].氣象科技，2012，40（2）：293-297.

[5] 楊東，劉洪敏，郭盼盼，等.1956—2008年遼寧省日照時(shí)數(shù)變化特征[J].干旱區(qū)研究，2010，27（6）：885-891.

[6] 郭軍，任國玉.天津地區(qū)近40年日照時(shí)數(shù)變化特征及影響因素[J].氣象科技，2006，34（4）：415-420.

[7] 劉義花，汪青春，王振宇，等.1971—2007年青海省日照時(shí)數(shù)的時(shí)空分布特征[J].資源科學(xué)，2011，33（5）：1010-1016.

[8] 張智，林莉，孫銀川，等.銀川市日照時(shí)數(shù)氣候變化特征分析[J].干旱區(qū)研究，2007，23（2）：344-348.

[9] 徐宗學(xué)，趙芳芳.黃河流域日照時(shí)數(shù)變化趨勢分析[J].資源科學(xué)，2005，27（5）：153-159.

[10] 黃勝，馬占良.近5O年以來西寧市日照時(shí)數(shù)變化規(guī)律分析[J].高原氣象，2011，30（5）：1422-1425.

[11] 沈瑱，曾燕，肖卉，等.江蘇省日照時(shí)數(shù)的氣候特征分析[J].氣象科學(xué)，2007，27（4）：425-429.

[12] 辛宏，張明軍，李瑞雪，等.近50年中國天山日照時(shí)數(shù)變化及其影響因素[J].干旱區(qū)研究，2011，28（3）：485-491.

[13] 魏鳳英.現(xiàn)代氣候統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測技術(shù)[M].北京：氣象出版社，1991.endprint