清鎮(zhèn)市日照時數(shù)變化特征及其影響因素研究

金昭貴 張皓 吳智鳳

摘要：

本研究采用氣候傾向率、異常分析法、Spass22統(tǒng)計分析等方法，對清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年逐月日照時數(shù)及日照時數(shù)影響因子總云量、低云量、水汽壓和降水量、雨日數(shù)等資料進行了統(tǒng)計分析，結果表明1961[CD1]2013年的清鎮(zhèn)市日照時數(shù)年代距平呈明顯的減少趨勢?？傮w上，日照時數(shù)的月變化呈“M”雙峰型，各季日照時數(shù)、年日照時數(shù)均呈減少趨勢。清鎮(zhèn)市季、年日照時數(shù)各季節(jié)均出現(xiàn)不同時次的異常年份。年平均云量、平均水汽壓、降水量、雨日數(shù)的變化與日照時數(shù)的變化呈負相關，平均云量、平均水汽壓、降水量、雨日數(shù)是影響日照時數(shù)變化的可能因素。近53年，清鎮(zhèn)市年平均總云量呈減少趨勢，分季節(jié)看均呈減少趨勢，年平均低云量的氣候傾向率呈增加趨勢，水汽壓呈增加的趨勢，年降水、年雨日數(shù)變化趨勢不明顯，呈減少趨勢。

關鍵詞：

清鎮(zhèn)市；日照時數(shù)；氣候傾向率；異常年份；云量；水氣壓；；降水量；雨日

中圖分類號：

文獻標識碼：A

DOI：1019754/jnyyjs20190330077

基金項目：貴陽市氣象局氣象科計基金項目（合同編號：筑氣科合KF[2018]09號）；貴州省氣象局青年科技基金項目[JP]

引言

目前，氣候變化是全球變化研究的核心問題和重要內容，氣候變化已成為全球關注的熱點[1-3]。學者們研究發(fā)現(xiàn)，氣候變化將會影響太陽輻射能量的變化[4-6]。日照時數(shù)是影響氣候變化的氣象要素之一，它是太陽輻射能的表征和反映，因而研究氣候因子變化對日照時數(shù)的影響具有重要意義。日照作為重要的氣候因子，是太陽輻射最直觀的表現(xiàn)，也是農作物生長發(fā)育不可缺少的條件[4] 。近年來，學者們對日照時數(shù)的變化研究發(fā)現(xiàn)，日照時數(shù)會直接影響地表獲得太陽輻射能量的大小，它的多少會對農業(yè)、林業(yè)生產產生影響，進而也對人類的生產生活產生直接或間接影響。從區(qū)域尺度上研究發(fā)現(xiàn)如美國、西歐、印度和中國等地區(qū)的日照時數(shù)呈減少特征，尤其在我國不同地區(qū)、不同時段的日照時數(shù)呈現(xiàn)不同的氣候特征，日照時數(shù)的影響因素復雜[1-7]。任國玉[8]研究發(fā)現(xiàn)，中國近50年來日照時數(shù)呈明顯減少趨勢，遞減幅度呈現(xiàn)東部地區(qū)大于西部地區(qū)、平原大于山區(qū)的特征，日照時間變化具有明顯的季節(jié)性差異， 春、秋兩季遞減幅度比冬、夏兩季小。鄭小波[9]對貴州80多個站1961[CD1]2005的資料研究發(fā)現(xiàn)貴州日照時數(shù)整體性的減少較為明顯。鄭奕[10]用貴陽市區(qū)和郊區(qū)1951[CD1]2002年日照時數(shù)資料研究發(fā)現(xiàn)近52年來貴陽日照時數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢，春、夏、秋、冬四季均有減少趨勢， 但減少的氣候傾向率不同。

清鎮(zhèn)市作為黔中農業(yè)經(jīng)濟發(fā)展區(qū)，目前對清鎮(zhèn)市的氣候變化因素溫度、降水等的變化已從不同的時空尺度作了大量的研究，但對清鎮(zhèn)市日照時數(shù)的變化特征和影響因素研究較少。因此，本研究選取清鎮(zhèn)市1961—2013年的日照時數(shù)為研究對象，對清鎮(zhèn)市日照時數(shù)的變化特征及其影響因素進行了全面分析探討，分析了該市日照時數(shù)的變化特征，探討了該地區(qū)日照時數(shù)的可能影響因子。通過對清鎮(zhèn)市時數(shù)的變化特征及其影響因素進行探討分析，以期為該地區(qū)的農業(yè)生產、社會經(jīng)濟發(fā)展提供基礎參考依據(jù)。

1材料與方法

本研究選取清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年逐月日照時數(shù)、平均總云量、平均低云量、平均水汽壓等數(shù)據(jù)，所采用的數(shù)據(jù)來源于貴州省氣象局信息中心，數(shù)據(jù)都經(jīng)過地面數(shù)據(jù)質量控制，數(shù)據(jù)合理且真實可靠。按照氣候學規(guī)定劃分12[CD1]2 月為冬季，3[CD1]5 月為春季，6[CD1]8 月為夏季，9[CD1]11 月為秋季，，并通過算數(shù)平均法分別建立了清鎮(zhèn)市逐月、逐季、逐年的日照時數(shù)序列，采用SPASS22軟件對日照時數(shù)的影響因素平均總云量、平均低云量、平均水汽壓、降水量、雨日數(shù)等進行了相關性分析。

11氣候傾向率

12異常年份分析法

本文選取世界氣象組織對氣候異常提出的判別標準，采用距平大于標準差的 2 倍作為異常，大于標準差的 15～2 倍為接近異常來分析[1]。

2結論與討論

21日照時數(shù)的年代變化特征

選擇清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年日照時數(shù)的平均值為參比值，計算清鎮(zhèn)市研究時段的日照時數(shù)距平年代變化（見表1），結果顯示，清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年日照時數(shù)年代距平呈減少趨勢。20世紀60年代到90年代日照充足，年代日照時數(shù)顯示為正距平特征，20世紀60年代最多，從90年代開始日照時數(shù)開始出現(xiàn)減少趨勢。在21世紀近10年日照時數(shù)顯示為負距平，減少趨勢明顯。

22日照時數(shù)月變化

由圖1可見，清鎮(zhèn)市日照時數(shù)的月變化呈“M”雙峰型，1[CD1]5月、6[CD1]8月日照時數(shù)變化趨于上升，分別在45996～122911h、107551～171642h之間；5[CD1]6月、8[CD1]12月日照時數(shù)變化趨于下降，分別在122911～107551h、171642 ～61406h之間，6月的日照時數(shù)為全年日照變化的一個低峰。1961[CD1]2013年多年月平均為101577h，1[CD1]3月、10[CD1]12月低于多年月平均值。其中，1月的日照時數(shù)一年之中最低，8月的日照時數(shù)一年之中達最高值；4[CD1]9月的日照時數(shù)在114242～125908h之間。

23日照時數(shù)年變化

清鎮(zhèn)市年日照時數(shù)的5a滑動平均與53a的平均值相比較，結果顯示（圖2）：1963[CD1]1974年，1989[CD1]1992年，1994[CD1]1999年以及2006[CD1]2013 年為年日照時數(shù)偏多的年份，而1961[CD1]1962年，1975[CD1]1988年，1993年，2000[CD1]2005 年為年日照時數(shù)相對偏少的年份。1971年后日照時數(shù)呈減小特征，之后呈小幅上升趨勢，到1990年達最高，2004年降至最低值。從2004年后開始呈上升趨勢。

對清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年日照時數(shù)的10年平滑分析顯示，發(fā)現(xiàn)日照時數(shù)的10年滑動平均曲線呈下降趨勢。1961[CD1]2013年中日照時數(shù)減少了2437h；年日照時數(shù)最多為 1963年的15946h，最少為 2005 年的8592h，兩者相差 7354h。從總體上分析發(fā)現(xiàn)，清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年的日照時數(shù)呈減少趨勢，其氣候傾向率為-459h/10a，相關系數(shù)|r|=046>r001 = 0212，在001 水平上是顯著的。

24日照時數(shù)季節(jié)變化分析

對清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年的春季、夏季、秋季、冬季分別進行統(tǒng)計分析，結果顯示（見圖3），清鎮(zhèn)市春季、夏季、秋季、冬季的日照時數(shù)表現(xiàn)為減少趨勢。通過對清鎮(zhèn)市春季、夏季、秋季、冬季是日照時數(shù)的趨勢系數(shù)和相關系數(shù)計算（見表3）結果表明，春季、夏季在α= 005水平上表現(xiàn)為顯著性水平通過顯著性檢驗，秋季、冬季的日照時在α=001水平上表現(xiàn)為顯著性水平。從整體上看，清鎮(zhèn)市1961-2013年的日照時數(shù)減少的趨勢，夏季的趨勢系數(shù)為-2096h/10a，共減少了29149h，減少幅度是最大的，秋季的趨勢系數(shù)為-617h/10a，共減少了24065 h，相比較春季、冬季為減少幅度較小。在四個季節(jié)中，日照時數(shù)年際變化表現(xiàn)為夏季日照時數(shù)變化幅度最大，夏季日照時數(shù)的最多年和最少年相差7354h，春季、秋季、冬季最多年和最少年分別相差2959h、3091h、256h。[JP]

25日照時數(shù)的異常分析

據(jù)統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)（見表3），清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年共計53a季、年日照時數(shù)的異常年份：春季的日照時數(shù)共出現(xiàn)了5次異常偏多年份，主要發(fā)生在20世紀60年代后期和80年代后期和90 年代后期，其中1963 年異常偏多1873 h；夏季出現(xiàn)3次異常偏多年份，發(fā)生在20世紀60年代初期和70年代初期，其中1972年偏多，2147h最為明顯；秋季發(fā)生2次偏多年份，主要發(fā)生在20世紀70年代初期和90年代末期，其余時段趨于正常。冬季，出現(xiàn)1次偏多年份，1969年異常偏多1231h。

由清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年共計53a的年日照時數(shù)的異常年份分析顯示，清鎮(zhèn)市年日照時數(shù)異常偏多年份均出現(xiàn)在20世紀60、70 年代及90年代末期。異常偏少年份出現(xiàn)2005年，較多年平均值偏少3597h。

3日照時數(shù)的氣象要素影響分析

31云量的變化

對清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年的總云量和低云量統(tǒng)計分析顯示（見表4），清鎮(zhèn)市年日照時數(shù)與年平均總云量、年平均低云量表現(xiàn)為負相關關系，年平均總云量、年平均低云量的相關系數(shù)分別為-0441、-0615，兩者在α= 005的水平上表現(xiàn)為顯著性相關，通過相關性檢驗。根據(jù)四個季節(jié)分析發(fā)現(xiàn)，清鎮(zhèn)市的日照時數(shù)與春季、夏季、秋季冬季對應季節(jié)的平均總云量、低云量呈負相關關系。綜合分析來看，清鎮(zhèn)市平均總云量、平均低云量大的年份日照時數(shù)就小，反之就要大些，可見云量變化是影響日照時數(shù)的因子之一。從表5結果可知，清鎮(zhèn)市年平均總云量、春季、夏季、秋季、冬季四個季節(jié)的氣候傾向率均呈減少趨勢。年平均低云量的變化都是呈增加趨勢。年平均總云量的趨勢系數(shù)為- 0201成/10a，年平均低云量的趨勢系數(shù)為0835成/10a。在α= 001水平上，低云量通過顯著性檢驗，表明低云量增加趨勢是顯著的。綜合前面分析結果表明（圖4），說明低云量的變化對日照時數(shù)減少的存在影響。

32水汽壓的變化

前人[1]研究發(fā)現(xiàn)，日照時數(shù)的變化與大氣水汽壓變化存在密切關系。通過統(tǒng)計分析顯示（表5），清鎮(zhèn)市年平均水汽壓呈增加趨勢，氣候傾向率為1385hPa/10a，相關系數(shù)（r=0558）在α=005表現(xiàn)為顯著性水平，通過相關性檢驗，由此可知，水汽壓增加趨勢是顯著的。由表4可知，清鎮(zhèn)市年日照時數(shù)與年平均水汽壓的相關系數(shù)為-0183，在α=005通過顯著性檢驗，兩者呈負相關關系。綜合分析顯示，清鎮(zhèn)市水汽壓小的年份日照時數(shù)相對就大，反之日照時數(shù)就小，這表明水汽壓是對日照時數(shù)的變化有影響。

33降水量及雨日數(shù)的變化

據(jù)統(tǒng)計分析結果顯示（表5），1961[CD1]2013年清鎮(zhèn)市年降水量的氣候傾向率為-1809mm/10a，表明年降水量變化不大。清鎮(zhèn)市年雨日數(shù)的氣候傾向率為-28d/10a，年雨日數(shù)變化趨勢不明顯。由表4可知，清鎮(zhèn)市日照時數(shù)與夏季、冬季降水量的相關系數(shù)分別為-0276、-0402，呈負相關關系，分別通過α=001、α=005的顯著性檢驗。從雨日數(shù)的季節(jié)分析可見，春季、夏季、秋季、冬季均呈負相關關系，從年雨日數(shù)分析，它們的相關系數(shù)分別為-0032、-0238，也呈現(xiàn)負相關。綜上分析表明，清鎮(zhèn)市年降水量和年雨日數(shù)對日照時數(shù)的變化影響。

4結論

采用氣候傾向率、異常分析法、SPASS22統(tǒng)計分析等方法，對清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年的日照時數(shù)的變化及其氣候影響因素進行了統(tǒng)計分析， 結果顯示：

清鎮(zhèn)市1961[CD1]2013年日照時數(shù)年代距平呈減少趨勢。20世紀60—90年代日照充足，年代日照時數(shù)顯示為正距平特征，60年代最多，從90年代開始日照時數(shù)開始出現(xiàn)減少趨勢。在21世紀近10年日照時數(shù)顯示為負距平，減少趨勢明顯。清鎮(zhèn)市日照時數(shù)的月變化呈“M”雙峰型，1[CD1]3月、10[CD1]12月低于多年月平均值。

清鎮(zhèn)市春季、夏季、秋季、冬季的日照時數(shù)均表現(xiàn)為減趨勢。夏季的趨勢系數(shù)為-2096h/10a，減少幅度和變化最大，共減少了29149h， 夏季日照時數(shù)的最多年和最少年相差7354h。

近53 年清鎮(zhèn)市季、年日照時數(shù)從春季到冬季，各季節(jié)均出現(xiàn)不同時次的異常年份。年日照時數(shù)異常偏多年份均出現(xiàn)在20世紀60、70 年代及90年代末期。

年平均云量、平均水汽壓、降水量、雨日數(shù)的變與日照時數(shù)的變化呈負相關，平均云量、平均水汽壓、降水量、雨日數(shù)是影響日照時數(shù)變化的可能因素。近53a，清鎮(zhèn)市年平均總云量呈減少趨勢，分季節(jié)看均呈減少趨勢，年平均低云量的氣候傾向率呈增加趨勢，水汽壓呈增加的趨勢，年降水、年雨日數(shù)變化趨勢不明顯，呈減少趨勢。

參考文獻

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作者簡介：

金昭貴（1983-），男，碩士研究生，工程師，研究方向：氣候變化、農業(yè)氣象等。