1976—2015年水城縣日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征分析

陳麗 董瑞 藏精明

摘要 根據(jù)1976—2015年水城縣逐日日照時(shí)數(shù)資料，采用MK突變、線性回歸傾向等方法，分析水城縣近40年日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征。結(jié)果表明，水城縣近40年年平均日照時(shí)數(shù)為1 367.6 h，從線性趨向分析可以得出1976—1994年為年日照時(shí)數(shù)偏多期；1995—2004年、2005—2015年日照時(shí)數(shù)總體呈減少趨勢(shì)；春、夏、秋、冬季日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)為減少趨勢(shì)，與年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)相對(duì)應(yīng)，其中夏季減少趨勢(shì)最為明顯。

關(guān)鍵詞 日照時(shí)數(shù)；變化特征；貴州水城；1976—2015年

中圖分類號(hào) P422.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）10-0217-03

Analysis of Spatial-temporal Change Characteristics of Sunshine Duration in Shuicheng County During 1976-2015

CHEN Li 1 DONG Rui 2 ZANG Jing-ming 2 LI Gui-qiong 1

（1 Panzhou Meteorological Bureau of Guizhou Province，Panzhou Guizhou 553537； 2 Shuicheng Meteorological Bureau）

Abstract Based on daily sunshine duration data of Shuicheng County in 1976-2015，spatial-temporal change characteristics of sunshine duration in Shuicheng County in recent 40 years were analyzed by the method of MK mutation and linear regression trend. The results showed that the average annual sunshine duration in Shuicheng County in recent 40 years was 1 367.6 h. From the linear trend analysis，it could be concluded that the annual sunshine duration was excessive in 1976-1994. The sunshine duration showed a decreasing trend in 1995-2004 and 2005-2015. The sunshine duration in spring，summer，autumn and winter showed a decreasing trend，and the weakening trend in summer was the most obvious，which corresponded to the change trend of annual sunshine hours.

Key words sunshine duration；change characteristic；Shuicheng Guizhou；1976—2015

日照時(shí)數(shù)是衡量某一地區(qū)太陽(yáng)光照時(shí)間程度的特征量，代表該區(qū)域太陽(yáng)能可利用時(shí)間的多少，屬于氣象臺(tái)站常規(guī)觀測(cè)項(xiàng)目，是評(píng)價(jià)光資源的重要指標(biāo)，也是人類和動(dòng)植物賴以生存生長(zhǎng)的環(huán)境條件之一[1]。日照時(shí)數(shù)的多少與植物生長(zhǎng)息息相關(guān)，然而近些年來，隨著人口快速增長(zhǎng)和人類活動(dòng)的干擾，生態(tài)環(huán)境被破壞，空氣污染和溫室氣體濃度增加、全球氣候變暖已經(jīng)成為眾所周知的事實(shí)，對(duì)氣候變化的研究是當(dāng)前科學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)之一[2]。

對(duì)于水城縣日照時(shí)數(shù)變動(dòng)特征，有不少研究人員或?qū)＜疫M(jìn)行了分析研究，但大多數(shù)的分析都集中在氣溫、降雨等方面，不僅分析方法單一、研究成果較為簡(jiǎn)單，并且不能較好地反映日照的空間變異特征。筆者采用1976—2015年水城縣逐年、月日照時(shí)數(shù)氣象資料，采用MK突變分析、線性回歸傾向等方法進(jìn)行研究，分析水城縣日照時(shí)數(shù)時(shí)空變動(dòng)趨向及其影響因子，深入了解水城縣氣候背景，充分認(rèn)識(shí)氣候資源變動(dòng)的重要作用，為應(yīng)對(duì)氣候變化、合理發(fā)展農(nóng)業(yè)和增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、開發(fā)利用太陽(yáng)能資源和旅游資源、促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)[3]。

1 研究方法

1.1 線性趨向分析

采用氣候傾向率法研究分析1976—2015年水城縣日照時(shí)數(shù)年際變化趨向，用Xi表示樣本量n的第i年日照時(shí)數(shù)，ti表示Xi對(duì)應(yīng)的時(shí)間，建立Xi和ti之間的一元線性回歸方程：Xi=a+bti（i=1，2，…，n），其中a表示常數(shù)，b為回歸系數(shù)?；貧w系數(shù)b的符號(hào)代表變量X的變化趨向傾向，當(dāng)b>0，說明隨著時(shí)間t的增加，X出現(xiàn)增高趨向，當(dāng)b<0時(shí)，表明隨著時(shí)間t的增加，X出現(xiàn)下降趨向；b值代表上升或下降速率，即上升或下降的傾向率[4]。

1.2 MK突變分析

利用MK軟件對(duì)1976—2015年水城縣日照時(shí)數(shù)進(jìn)行突變分析。

2 日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征

2.1 年際變化

從1976—2015年水城縣日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)（圖1）可以得出，近40年來水城縣年平均日照日數(shù)為1 367.6 h，偏多年份和偏少年份交替出現(xiàn)，年日照時(shí)數(shù)總體呈減少趨勢(shì)。水城縣日照時(shí)數(shù)變化特點(diǎn)整體可劃分為3個(gè)區(qū)間[5]：第1區(qū)間為1976—1994年，此時(shí)期年均日照時(shí)數(shù)為1 441.0 h，比40年平均值偏高73.4 h，19年中有12年較40年平均值偏高；第2區(qū)間為1995—2004年，該時(shí)期年均日照時(shí)數(shù)為1 330.8 h，年均日照時(shí)數(shù)趨于減少，較40年平均值偏低36.8 h，且40年中年日照時(shí)數(shù)次低值位于此區(qū)間，為1 108.2 h；第3區(qū)間是2005—2015年，該時(shí)段年均日照時(shí)數(shù)為1 304.2 h，呈明顯減少趨向，相對(duì)其他時(shí)段偏低。總的來說，近40年水城縣年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，且減少趨向明顯，減少趨向率為-58.56 h/10年。

從1976—2015年水城縣年日照時(shí)數(shù)可知，1976—1980年年均日照時(shí)數(shù)為1 545.8 h，較40年平均值偏高178.2 h，除1976年以外，其余4年年日照時(shí)數(shù)均高于40年平均值。20世紀(jì)80年代年均日照時(shí)數(shù)為1 393.4 h，較1976—1980年平均減少了152.4 h，較40年平均值偏多25.8 h，該年代內(nèi)有5年年日照時(shí)數(shù)偏低于40年平均值，其余5年均偏高于40年平均值，其中1987年和1990年年日照時(shí)數(shù)均在1 550 h以上。20世紀(jì)90年代是40年中年日照時(shí)數(shù)最低階段，年均日照時(shí)數(shù)僅為1 321.7 h，比40年平均值偏低45.9 h，較1976—1980年偏低224.1 h，與80年代相比，減少71.7 h，該年代內(nèi)有6年年均日照時(shí)數(shù)低于40年平均值，40年中年日照時(shí)數(shù)次低值出現(xiàn)在90年代，為1 108.2 h；1992—1994年、1998年年均日照時(shí)數(shù)為正距平。進(jìn)入21世紀(jì)后，年日照時(shí)數(shù)迅速減少，2001—2015年平均年日照時(shí)數(shù)為1 324.4 h，為40年中各年代次低值，較1976—1980年減少了221.4 h，較80年代減少69 h，較90年代偏多2.7 h，與40年平均值相比減少了43.2 h，15年中2001年（1 373.8 h）、2002年（1 549.5 h）、2003年（1 437.8 h）、2004年（1 444.7 h）、2006年（1 461.8 h）、2010年（1 430.6 h）、2011年（1 384.5 h）、2013年（1 466.7 h）高于40年平均值，其余7個(gè)年份均低于40年平均值，其中2008年達(dá)40年年日照時(shí)數(shù)最低值。

2.2 季變化

從1976—2015年水城縣四季日照時(shí)數(shù)變化情況（圖2）可以看出，在1944—1989年期間的春季月平均日照時(shí)數(shù)偏低于40年春季平均值，春季月平均最低值出現(xiàn)在1997年，為95.6 h；最高值出現(xiàn)在1980年，為182.2 h，相差86.6 h。夏季月平均日照時(shí)數(shù)變動(dòng)趨向較大，其中最低值出現(xiàn)在1998年，為81.5 h；最高值出現(xiàn)在1978年，為199.8 h，差值為118.3 h。秋季月平均日照時(shí)數(shù)變動(dòng)較為穩(wěn)定，最低值出現(xiàn)在1991年，為66.7 h；最高值出現(xiàn)在1998年，為134.8 h，差值為68.1 h。冬季月平均日照時(shí)數(shù)為84.6 h，大致可分為1994年以前的大于40年平均值的偏高期和1995年以后的偏低期，該時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)7個(gè)年份冬季月平均日照時(shí)數(shù)在60 h以下，最低值出現(xiàn)在2011年，為40.7 h，最高值出現(xiàn)在2010年，為139.2 h，差值為98.5 h。

從1976—2015年水城縣近40年四季日照時(shí)數(shù)年代變化來看，水城縣春季月平均日照時(shí)數(shù)為136.2 h，氣候傾向率為-4.42 h/10年，其中，1976—1980年春季月平均日照時(shí)數(shù)明顯偏高于近40年春季月平均日照時(shí)數(shù)，為150.7 h；20世紀(jì)80年代與40年日照時(shí)數(shù)相當(dāng)；進(jìn)入21世紀(jì)后，春季月平均日照時(shí)數(shù)（133.9 h）較1976—2000年春季月平均日照時(shí)數(shù)（137.7 h）減少了3.8 h，較90年代略增多，較40年平均值減少了2.3 h。夏季月平均日照時(shí)數(shù)為133.5 h，氣候傾向率為-11.3 h/10年；1976—1980年、80年代夏季月平均日照時(shí)數(shù)均偏高于40年平均值，以1976—1980年期間為最高，達(dá)158.5 h；90年代與2001—2015年基本一致，夏季月平均日照時(shí)數(shù)均低于40年平均值，其中90年代為40年期間夏季月平均日照時(shí)數(shù)最低時(shí)段；2001—2013年夏季月均日照時(shí)數(shù)變化波動(dòng)較大，有4年夏季月均日照時(shí)數(shù)在100 h以下，且2011年又出現(xiàn)了40年中夏季月平均次高值，195.4 h。秋季月均日照時(shí)數(shù)為101.5 h，其中1976—1980年秋季日照時(shí)數(shù)最多，為113.3 h；80年代出現(xiàn)明顯減少，為96 h，較1976—1980年減少了17.3 h，該年代為水城縣秋季月均日照時(shí)數(shù)最少時(shí)段；進(jìn)入90年代后，秋季月均日照時(shí)數(shù)較80年代開始趨于增多，但增多幅度較小，較80年代增多4.9 h，但仍偏少于40年秋季月平均值0.6 h；2001—2015年期間日照時(shí)數(shù)持續(xù)增多，為101.6 h，偏低于1976—1980年平均值，偏高于40年秋季月平均值0.1 h；從整體上看，水城縣90年代以后秋季月均日照時(shí)數(shù)略有增多。近40年水城縣冬季月均日照時(shí)數(shù)為84.6 h，各年代呈持續(xù)減少的趨向，其中1976—1980年冬季月均日照時(shí)數(shù)最高，為92.7 h，80年代為85.7 h，分別偏高于40年冬季月平均值8.1、1.1 h；90年代冬季月均日照時(shí)數(shù)為83.3 h，進(jìn)入21世紀(jì)后，冬季月均日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)了明顯減少現(xiàn)象，為79.3 h，是40年中冬季月均日照時(shí)數(shù)最少時(shí)段，較1976—1980年減少了13.4 h，較40年冬季月平均日照時(shí)數(shù)減少5.3 h。

2.3 月變化

從1976—2015年水城縣月日照時(shí)數(shù)變化分布情況（圖3）可以看出，水城縣日照時(shí)數(shù)最多的月份是8月，為152.7 h；1月日照時(shí)數(shù)最少，只有77.8 h，可能與夏季太陽(yáng)高度角高，可照時(shí)間長(zhǎng)，降水相對(duì)集中，降雨量大，雨水沖刷空氣中污染顆粒，能見度較好的緣故；冬季降水少，太陽(yáng)高度角低，可照時(shí)間短，相對(duì)日照時(shí)數(shù)較少。

3 日照時(shí)數(shù)突變分析

由圖4可知，日照時(shí)數(shù)突變統(tǒng)計(jì)曲線分別在1982年、1989年、1991年、1992年和2002年出現(xiàn)交叉，說明在該期間內(nèi)發(fā)生了突變情況，而且突變發(fā)生后表現(xiàn)為先增加后減少的趨向。因此，在近40年中，水城縣年日照情況整體表現(xiàn)為減少趨向，說明1976—2015年水城縣大多以陰天為主，少陽(yáng)光，這也正好印證了水城縣年平均氣溫較低的情況。

4 結(jié)論

（1）1976—2015年水城縣年均日照日數(shù)為1 367.6 h，日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)了多寡交替現(xiàn)象，年日照時(shí)數(shù)最低值是2008年的1 097.2 h。年日照時(shí)數(shù)變化特征大致可將該地區(qū)可分為3個(gè)區(qū)間，第1階段為1976—1994年，為年日照時(shí)數(shù)偏多期，第2區(qū)間為1995—2004年，該區(qū)間年日照時(shí)數(shù)趨于減少；第3區(qū)間為2005—2015年，年日照時(shí)數(shù)體現(xiàn)為明顯減少趨向。從線性趨向分析可以得出，近40年水城縣年日照時(shí)數(shù)總體呈減少趨向。

（2）1976—2015年水城縣春季、夏季、秋季、冬季日照時(shí)數(shù)均為減少趨向，這與水城縣近40年年日照時(shí)數(shù)變化趨向一致，其中夏季減少趨向最為顯著，而秋季日照時(shí)數(shù)減少趨向不顯著。

（3）水城縣年日照情況整體表現(xiàn)為減少趨向，說明水城縣在40年中多以陰天為主，少陽(yáng)光，這也正好印證了水城縣的年平均氣溫較低的情況。

5 參考文獻(xiàn)

[1] 李迎春，姚艷麗，謝國(guó)輝.新疆石河子墾區(qū)農(nóng)業(yè)氣候資源的空間分布[J].干旱區(qū)地理（漢文版），2005，28（4）：497-500.

[2] 唐凱，王讓會(huì)，凌良新，等.近43a潮州市蒸發(fā)變化特征及其影響因素[J].南京信息工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（2）：135-143.

[3] 董旭光，邱粲，劉煥彬，等.山東省日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征及其影響因素[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2013，34（2）：138-145.

[4] 張富翔，丁生祥，金元鋒，等.近47年同德地區(qū)氣候突變特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（20）：8719-8722.

[5] 郭金強(qiáng)，王肖娟，朱蓉慧，等.石河子地區(qū)近50年日照時(shí)數(shù)變化特征[J].青海氣象，2013（2）：48-53.