平陸縣光照資源的氣候變化特征

摘 要：光照資源的變化會對氣候和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。利用1959—2017年平陸縣日照時數(shù)觀測資料，對平陸縣光照資源的變化趨勢、氣候突變等特征進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：平陸縣日照時數(shù)呈現(xiàn)出下降的趨勢。

關(guān)鍵詞：光照資源;氣候;變化特征

中圖分類號：S161文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030063

目前，氣候變暖問題已引起全世界人民的廣泛關(guān)注。海平面不斷上升，全球氣候變暖已成為一種“自然現(xiàn)象?！比祟愒诜贌禾?、木材與化石燃料的過程中會產(chǎn)生大量的CO2，進(jìn)而產(chǎn)生溫室效應(yīng)，導(dǎo)致溫室氣體驟增，致使氣溫不斷升高。全球變暖現(xiàn)象是指空氣污染會滋生溫室效應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致全球大氣的平均溫度均有所提高。許多科學(xué)家曾經(jīng)預(yù)測，在21世紀(jì)中葉到來之前，將會看到全球氣候格局出現(xiàn)巨大變化，21世紀(jì)中葉，全球平均溫度將會逐年增加5℃，在這種升溫作用的趨勢下，兩極冰蓋與高山冰川的融化速度會驟增，海岸水位也會進(jìn)一步升高。全球干旱和雨量問題和新極限值的出現(xiàn)將會嚴(yán)重影響某些地區(qū)的糧食生產(chǎn)活動。目前，受全球氣候變暖的影響，土地荒漠化與水土流失已成為我國當(dāng)前最為嚴(yán)重的環(huán)保問題。平陸縣瀕臨黃河，植被茂盛，地處秦、晉、豫交界處三角地帶。在全球氣候變暖和人類活動范圍日益擴(kuò)展的雙重影響下，這一區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)也更加脆弱，干旱問題、水資源短缺問題和水土流失問題也更為嚴(yán)重。不可忽視的是，氣候變化不僅會導(dǎo)致全球大氣物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成系統(tǒng)出現(xiàn)變化，而且會影響太陽的輻射效果及其范圍。到達(dá)地面的太陽輻射在發(fā)生變化之后必然會對地面的溫度、水分蒸發(fā)狀況與綠色植物的光合作用產(chǎn)生多方面的影響。從氣象學(xué)的角度來講，日照屬于重要?dú)夂蛞蛩?，日照時數(shù)的變化波動幅度對氣候的變化幅度具有決定性影響，可以說日照是氣候變化的重要符號。研究氣候變化對日照時數(shù)的影響頗為重要。平陸縣所處的地理位置和生態(tài)地位頗為重要，所以必須全面研究該區(qū)域的光照資源變化幅度和影響效果。本文將簡單分析氣候與光照的基本定義，系統(tǒng)論述平陸區(qū)域光照資源的年際、年代際等變化趨勢與特征，綜合分析平陸縣光照資源的氣候變化特征和其它氣象因子之間的關(guān)系與影響。

1 氣候和光照的概述

1.1 氣候的基本定義

從狹義角度來講，氣候主要是指在某一特定范圍內(nèi)的長期性大氣狀況（時長能夠延伸到1個月至幾百萬年之間，通常以30a的氣候變化為主要研究時間段），是構(gòu)成大氣因子（以及天氣所有大氣因子的變化）的長期性概括。這些大氣因子主要包括太陽輻射、氣壓、區(qū)域溫度、濕度、地方降水（降水類型、降水頻率、年降水量）以及風(fēng)速與風(fēng)向。從廣義的視角來看，“氣候”特指某個地點(diǎn)及其一年四季的預(yù)期天氣和日常天氣現(xiàn)象，如晴天、多云、刮風(fēng)、下雨、下雪等。而從氣象學(xué)專業(yè)領(lǐng)域來分析，氣候還用以表示天氣變化幅度，它不僅將大氣圈納入研究領(lǐng)域，而且包括地球水圈、生物圈、巖石圈和地球以外的各種氣象因素。

1.2 光照與光照時間的基本定義

光照主要是指光的照射。本文所研究的光照主要是指太陽光照，即太陽所發(fā)射出的光線?！叭f物生長靠太陽”，地球上的所有生產(chǎn)生活都離不開太陽光照，太陽光照也是滿足人類和所有生命健康成長與生存的必備資源。在太陽自轉(zhuǎn)和地球公轉(zhuǎn)的共同影響與作用下，不同地方所接受的光照時長各不相同，即使是在同一天，同一地方所接受的光照時長也存在一定的差異。除此之外，各地區(qū)的光照均具有定量的強(qiáng)度，也就是“光照強(qiáng)度”（ 簡稱“光照度”），特指受照物體單位面積上所接受到的光通量。光照時間和光照強(qiáng)度均會對人類與其他生物的日常生活以及社會生產(chǎn)發(fā)展?fàn)顩r產(chǎn)生各種影響。

光照時間主要是指可照時數(shù)和曙暮光的總和。從天文學(xué)的角度來分析，從日出到日落，太陽可能照射的時間長度就是晝長，即太陽可照實數(shù)。在日出前和日落后的一段時間內(nèi)，雖然太陽的直射光不能直接照射到地面上，地面卻依然能夠得到高空大氣的散射與輻射，使晝夜的更替保持正常規(guī)律，天文學(xué)將這段時間晨光和昏光，合稱“曙暮光”。一般情況下，民用曙暮光特指太陽在地平線下0°～6°的一段時間之內(nèi)。此外，曙暮光持續(xù)時間的長短會因為季節(jié)和維度而產(chǎn)生差異，全年均以夏季最長、冬季最短為規(guī)模，相比而言，高緯度地區(qū)會長于低緯度地區(qū)。

2 研究資料與方法

平陸縣位于山西最南端。在全國氣候區(qū)劃上屬渭河氣候區(qū)，屬于溫暖帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。平陸縣氣象站位于平陸縣城北郊“山頂”（N34°51′，E111°12′），觀測場海拔高度442.9m。1959年1月1日，正式開始地面氣象探測工作，1993年1月1日遷至平陸縣城西“郊區(qū)”（N34°50′，E111°12′）。本研究選取平陸縣1959—2017年逐月日照時數(shù)、總云量、低云量、降水量、平均氣溫等數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)都經(jīng)過地面氣象數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，資料序列完整，可靠性強(qiáng)。文中以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，當(dāng)年12 月到翌年2 月為冬季，形成逐季資料序列，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析;多年平均值采用1981—2010 年30a 的氣候平均值。

3 平陸縣光照資源的氣候變化特征

3.1 光照資源的年際變化特征

光照強(qiáng)度實際上就是地面上所接收到的太陽光照強(qiáng)度，即太陽輻射。這在不同的地區(qū)上存在很大的差異。通常來說，低緯度的地區(qū)由于太陽直射角大，所以光照強(qiáng)度要大。此外，地面上所接受到的光照強(qiáng)度還和每個地區(qū)空氣中的濕度、一年中的陰天數(shù)有很大的關(guān)系，因為濕氣會吸收太陽輻射、陰天太陽輻射會被云層大量反射吸收等，所以存在地區(qū)差異。本文以1959—2017年平陸縣日照時數(shù)的年際變化分析顯示，在59a的時間尺度上，其年日照時數(shù)呈現(xiàn)出明顯下降的趨勢。1959—1970年增幅最顯著，光照資源的變化特征總體上可分為2個階段：2000年之前為正距平，為光照資源偏多期，1959—1970年間光照最充足，為近59a中日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為7%，極端最高值出現(xiàn)在1965年，日照實數(shù)為2447.1h;2000年之后為負(fù)距平，為光照資源偏少期，2011—2017年間光照最少，為近59a中日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為7%，極端最低值出現(xiàn)在2007年，日照實數(shù)為1611.4h。

3.2 光照資源的季節(jié)變化

光照資源隨季節(jié)不同出現(xiàn)不同的變化特征。在春季，地球的北半球開始傾向太陽，受到越來越多的太陽光直射，因而氣溫開始升高，屬于萬物復(fù)蘇的季節(jié)。夏季大多數(shù)地區(qū)氣候炎熱、缺水;氣溫高是最顯著的氣候特征，因地域、干濕環(huán)境的不同，會產(chǎn)生炎熱干燥或者濕熱多雨的氣候;由于大多地區(qū)會受到低氣壓的影響，氣候相對穩(wěn)定。秋季開始，太陽高度角漸低，溫度漸降，但一般較冬季緩慢;由于干濕狀況的差異，不同地區(qū)會出現(xiàn)陰冷多雨，或干燥涼爽的氣象狀況。在北半球，冬季是最寒冷的季節(jié)，即使溫帶的氣溫也可能降到0℃以下，很多地方會經(jīng)歷降雪，北方大部分地方的冰雪春天才會融化。根據(jù)氣候資料分析對比，平陸縣日照時數(shù)季節(jié)變化表明：平陸縣光照資源1993—2000年這個時段春季光照最充足，為近59a中春季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為3%，為峰值。2011—2017年這個時段光照最少，為近59a中春季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為-6%。為谷值。春季平陸日照時數(shù)呈現(xiàn)出低、高、低的山峰形狀。1959—1970年這個時段夏季光照最充足，為近59a中夏季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為17%。2001—2010年這個時段夏季光照最少，為近59a中夏季日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為-10%。夏季日照時數(shù)呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢。1971—1980年這個時段秋季光照最充足，為近59a中秋季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為9%。2011—2017年這個時段秋季光照最少，為近59a中秋季日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為-28%。秋季日照時數(shù)呈現(xiàn)出：2000年以前為正距平，突變不大;2000年后為負(fù)距平，明顯減少。1959—1970年這個時段冬季光照最充足，為近59a中冬季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為13%。2011—2017年這個時段冬季光照最少，為近59a中冬季日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為-19%。冬季日照實數(shù)也呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢。

4 光照資源的年際變化原因

1993年以前平陸縣氣象局位于傅相祠， 1993年后位于韓窯街8號（縣城西北），隨著城市化的發(fā)展，對氣象探測環(huán)境造成了一定的破壞，對日照時數(shù)也有一定的影響。

現(xiàn)址位于縣城西北，海拔高度為410.7m。由于位于縣城邊緣，海拔相對于平陸平均海拔偏低。尤其是冬季，粉塵增多，大氣透明度變差，削弱太陽光線，同時由于大氣粉塵的增加引起氣溶膠的增多，進(jìn)一步對太陽光線產(chǎn)生阻擋和削弱作用。

5 結(jié)論

通過選取平陸縣1959—2017年逐月日照時數(shù)，3—5 月為春季，6—8 月為夏季，9—11 月為秋季，當(dāng)年12 月到翌年2 月為冬季，形成逐季資料序列，對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、分析表明：由于平陸縣特殊的地形，以及遷站和環(huán)境的破壞，對日照有一定的影響，還有本站的地理位置造成了平陸縣光照資源的年際變化呈現(xiàn)出下降的趨勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 王景才，郭佳香，徐蛟，等.近55年淮河上中游流域氣候要素多時間尺度演變特征及關(guān)聯(lián)性分析[J].地理科學(xué)，2016（20）：53-54.

作者簡介：

陸燕（1977 -），女，工程師。研究方向：綜合業(yè)務(wù)管理。