1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化特征分析

韓有香　劉金青

摘要 利用1963—2016年久治地區(qū)逐月、年的日照時(shí)數(shù)、降水量、總云量、低云量等資料，通過(guò)線性傾向估計(jì)法、M-K法和累計(jì)距平分析了近54年來(lái)久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的變化特征，并用SPSS對(duì)影響日照時(shí)數(shù)的因素進(jìn)行了相關(guān)分析。結(jié)果表明，1963—2016年久治地區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)為2 348.3 h，日照時(shí)數(shù)以10.343 h/10年的速率增加；在四季中，冬季、春季、夏季、秋分別以1.586、1.395、1.510、5.609 h/10年的速率增加，其中冬季日照時(shí)數(shù)增加最為明顯；12月日照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)，9月日照時(shí)數(shù)最短；1月、4月和10月的日照時(shí)數(shù)分別以-0.600、-0.475、 -0.422 h/10年的速率減少，其他月份的日照時(shí)數(shù)則以不同的速率增加，其中9月增速最快，為5.065 h/10年；1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)分別在1964年、1974年、1989年出現(xiàn)異常；由SPSS分析得知，晝降水量和日照時(shí)數(shù)存在微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明日照時(shí)數(shù)隨晝降水量的增加而減少不明顯。除冬季日照時(shí)數(shù)與降水量成正相關(guān)關(guān)系外，其他3個(gè)季節(jié)的日照時(shí)數(shù)與降水量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，四季的日照時(shí)數(shù)與降水量的相關(guān)關(guān)系并不明顯；總云量、低云量與日照時(shí)數(shù)成負(fù)相關(guān)關(guān)系，總云量對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響較大，關(guān)系顯著；久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)從1985年開(kāi)始發(fā)生了突變。

關(guān)鍵詞 日照時(shí)數(shù)；變化特征；青海久治；1963—2016年

中圖分類(lèi)號(hào) P422.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）21-0233-04

日照是重要的氣候因子，也是可供人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的一種重要的可再生資源，更是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的條件。日照時(shí)數(shù)是指某一地區(qū)內(nèi)太陽(yáng)實(shí)際照射地面的時(shí)數(shù)[1]，表征了時(shí)間的長(zhǎng)短。日照時(shí)數(shù)直接影響地表可獲得的太陽(yáng)輻射能量，進(jìn)而影響其他地表通量和氣象要素的空間分布。因此，研究日照時(shí)數(shù)變化具有重要意義[2]。

目前，已有許多學(xué)者研究日照時(shí)數(shù)氣候變化特征[3-7]，陳少勇等[3]研究中國(guó)西北地區(qū)近47年日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征發(fā)現(xiàn)，中國(guó)西北地區(qū)日照時(shí)數(shù)氣候傾向率為-19.9 h/10年，冬季日照時(shí)數(shù)最少，夏季日照時(shí)數(shù)最多，春季日照時(shí)數(shù)多于秋季，在氣候變暖的背景下，相對(duì)濕度、云量的增加是造成西北大部分地區(qū)日時(shí)數(shù)減少的主要原因。虞海燕等[4]研究我國(guó)近59年日照時(shí)數(shù)變化特征及其與溫度、風(fēng)速、降水的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，中國(guó)年日照時(shí)數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)氣候傾向率為-36.9 h/10年；日照時(shí)數(shù)與降水、氣溫成負(fù)相關(guān)關(guān)系，與風(fēng)速成正相關(guān)關(guān)系。黃 勝等[7]研究近50年西寧市日照時(shí)數(shù)變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)，西寧市日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，日照時(shí)數(shù)變化傾向率為-75.1 h/10年，夏季日照時(shí)數(shù)減少最多，冬季次之，春季最少，各月日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)。徐宗學(xué)等[8]研究發(fā)現(xiàn)1961—2001年黃河流域的日照時(shí)數(shù)呈明顯減少趨勢(shì)。許多研究發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)90年代以來(lái)，中國(guó)大部分地區(qū)的太陽(yáng)輻射、日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，并且認(rèn)為這種減少趨勢(shì)與氣溶膠、云量、能見(jiàn)度的變化有關(guān)[9-12]。青藏高原地區(qū)空氣稀薄、透明度好，目前對(duì)該地區(qū)光能資源變化的研究相對(duì)較少[13-17]，有待進(jìn)一步深入研究。因此，本文利用1963—2016年久治地區(qū)的日照時(shí)數(shù)、降水量、云量等資料，運(yùn)用氣候統(tǒng)計(jì)方法分析了久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征及其影響因子，以期為久治地區(qū)合理開(kāi)發(fā)利用氣候資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 資料來(lái)源

資料來(lái)自久治地區(qū)氣象局，對(duì)1963—2016年久治地區(qū)逐月數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，分析日照時(shí)數(shù)變化特征和突變特點(diǎn)，同時(shí)探討影響日照時(shí)數(shù)變化的氣象因子。季節(jié)劃分方法：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。

1.2 分析方法

利用線性傾向估計(jì)法[18]分析日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)，且對(duì)趨勢(shì)系數(shù)進(jìn)行了顯著性檢驗(yàn)；利用Mann-Kendall法[18]檢驗(yàn)氣候突變，檢驗(yàn)中出現(xiàn)的多交叉突變點(diǎn)通過(guò)結(jié)合累計(jì)距平檢驗(yàn)法進(jìn)行再次驗(yàn)證；運(yùn)用SPSS對(duì)影響日照時(shí)數(shù)的氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析。

氣候異常有2種判別標(biāo)準(zhǔn)，一是距平超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差的2 倍以上，二是出現(xiàn)的幾率為25年以上一遇。本文采用距平大于標(biāo)準(zhǔn)差的2倍作為異常標(biāo)準(zhǔn)分析久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的異常特征。

2 久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的變化特征

2.1 日照時(shí)數(shù)的年變化

由圖1可知，久治地區(qū)年日照時(shí)數(shù)呈波動(dòng)變化，日照多寡交替出現(xiàn)，氣候變化傾向率為10.343 h/10年，未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，說(shuō)明1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的增加趨勢(shì)不明顯。久治地區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)為2 348.3 h，是三江源區(qū)日照時(shí)數(shù)最少的地區(qū)[19]。年日照時(shí)數(shù)最多的年份為2002年（2 557.8 h），最少的年份為1964年（1 989.1 h），兩者相差568.7 h，占多年平均值的24%。由圖2可知，20世紀(jì)60年代日照時(shí)數(shù)最少，只有2 278.9 h，較多年平均值少69.4 h；70年代日照時(shí)數(shù)有所增加，是54年來(lái)日照時(shí)數(shù)最多的年代，比60年代多110.7 h，與多年平均值相比較，增加了41.3 h；80年代日照時(shí)數(shù)與多年平均值基本持平，比70年代的日照時(shí)數(shù)少43.5 h。90年日照時(shí)數(shù)與多年平均比較，略有減少，相差32.9 h，較70年代、80年代分別減少74.2、30.7 h。進(jìn)入21世紀(jì)后，日照時(shí)數(shù)開(kāi)始增多，與多年平均值持平。10年代日照時(shí)數(shù)明顯增多，較多年平均值增加61.8 h。

2.2 日照時(shí)數(shù)的季變化

1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)存在明顯的季節(jié)性差異，春季日照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)，達(dá)625.5 h；冬季日照時(shí)數(shù)次之，達(dá)624.3 h；夏季是久治地區(qū)降水量和云量最多的季節(jié)，受其影響，夏季的日照時(shí)數(shù)在四季中是最少的，只有536.6 h；秋季較夏季有所增加，日照時(shí)數(shù)為561.5 h。由圖3可知，1963—2016年久治地區(qū)四季的日照時(shí)數(shù)同年日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)一致，均呈增加趨勢(shì)，但各季節(jié)的變化情況不盡相同，春季、夏季、秋季和冬季的日照時(shí)數(shù)的氣候傾向率分別為1.395、1.510、5.609、1.586 h/10年，均未通過(guò)顯著性的檢驗(yàn)，說(shuō)明久治地區(qū)日照數(shù)的季節(jié)變化不明顯。endprint

2.3 日照時(shí)數(shù)的月變化

由圖4可知，一年中以12月日照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)222.4 h；其次是11月，日照時(shí)數(shù)為219.6 h。9月日照時(shí)數(shù)最短，只有153.4 h；其次是6月，日照時(shí)數(shù)為161.7 h。最長(zhǎng)日照時(shí)數(shù)與最短日照時(shí)數(shù)相差69.0 h。

由表1可知，近54年來(lái)久治地區(qū)各月日照時(shí)數(shù)變化情況各不相同，存在著明顯的差異性：1月、4月和10月的日照時(shí)數(shù)呈明顯的減少趨勢(shì)，分別以-0.600、-0.475、-0.422 h/10年的速率減少。其他月份均呈不同程度的增加趨勢(shì)，9月增加趨勢(shì)尤為明顯，增幅為5.060 h/10年，并通過(guò)了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)，表明久治地區(qū)9月日照時(shí)數(shù)增長(zhǎng)明顯，而其他月份的日照時(shí)數(shù)均未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

3 日照時(shí)數(shù)的突變檢驗(yàn)

利用M-K突變檢驗(yàn)法對(duì)1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，由圖5可知，1963—1964年日照時(shí)數(shù)減少；1964—1968年處于上升期；從20世紀(jì)60年代末期開(kāi)始，日照時(shí)數(shù)開(kāi)始波動(dòng)減少；70年代中期迅速上升，且這一上升趨勢(shì)通過(guò)了0.05水平的顯著性檢驗(yàn)；80年代初期，日照時(shí)數(shù)進(jìn)入減少階段，這一趨勢(shì)持續(xù)到21世紀(jì)00年代中期，之后日照時(shí)數(shù)處于緩慢上升階段。根據(jù)UF和UB曲線的交叉點(diǎn)位置，并結(jié)合累積距平圖的判斷分析，確定久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的突變開(kāi)始時(shí)間為1985年。

4 異常年份

由表2可知，1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的異常年份共出現(xiàn)3次，分別為1964年、1974年、1989年；春季日照時(shí)數(shù)則出現(xiàn)了4次異常，其中，1964年、1989年為負(fù)異常，1980年、1983年為正異常；夏季日照時(shí)數(shù)只在2012年出現(xiàn)了1次負(fù)異常；秋季日照時(shí)數(shù)在1979年出現(xiàn)1次正異常，1963年、1994年出現(xiàn)負(fù)異常；冬季日照時(shí)數(shù)在1979年、1981年、2010年出現(xiàn)正異常。

5 久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化原因分析

影響日照時(shí)數(shù)的主要?dú)庀笠蜃佑性屏俊⑺麎汉徒邓康?，本文主要探討日照時(shí)數(shù)與云量和降水量的關(guān)系。

利用SPSS對(duì)久治地區(qū)的降水分時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)晝降水量與日照時(shí)數(shù)存在微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.201，說(shuō)明日照時(shí)數(shù)隨晝降水量的增加而減少不明顯。就四季而言，冬季日照時(shí)數(shù)與降水量存在正相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)為0.129；春季、夏季和秋季的日照時(shí)數(shù)與降水量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.113、-0.200、-0.230，說(shuō)明四季的日照時(shí)數(shù)與降水量的相關(guān)關(guān)系并不明顯。

利用SPSS分析總云量、低云量與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)總云量、低云量與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為-0.519、-0.328，總云量對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響較大，與日照時(shí)數(shù)成顯著相關(guān)關(guān)系。四季變化中，冬季、春季、夏季和秋季的總云量與日照時(shí)數(shù)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)分別為 -0.165、-0.459、-0.803、-0.453，其中夏季總云量與日照時(shí)數(shù)變化高度相關(guān)，春季、秋季總云量與日照時(shí)數(shù)變化相關(guān)度低。四季中低云量與日照時(shí)數(shù)均存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，冬季、春季、夏季和秋季的低云量與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)系數(shù)分別為 -0.172、-0.378、-0.562、-0.479，從系數(shù)值來(lái)看，相關(guān)程度不如總云量明顯，僅夏季的相關(guān)程度達(dá)到顯著相關(guān)。由此可見(jiàn)，1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)的增加是由云量減少而引起的，降水對(duì)久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化影響不大。

6 結(jié)論

通過(guò)以上分析，得出1963—2016年久治地區(qū)的日照時(shí)數(shù)變化具有以下特點(diǎn)：

（1）1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢(shì)，其變化傾向率為10.343 h/10年。20世紀(jì)60年代是日照時(shí)數(shù)偏少期，之后日照時(shí)數(shù)都較60年代有所增加，90年代日照時(shí)數(shù)略有減少，21世紀(jì)日照時(shí)數(shù)增加明顯。

（2）四季日照時(shí)數(shù)變化各不相同。各季市日照時(shí)數(shù)同年日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)一致，均呈增加趨勢(shì)，春季、夏季、秋季和冬季的日照時(shí)數(shù)變化傾向率分別為1.395、1.510、5.609、1.586 h/10年。冬季對(duì)年日照時(shí)數(shù)增加的貢獻(xiàn)最大，秋季次之。

（3）各月日照時(shí)數(shù)變化各不相同，12月日照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)222.4 h；1月次之。9月日照時(shí)數(shù)最短，只有153.4 h，6月次之。1月、4月和10月的日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，變化傾向率為-0.600、-0.475、-0.422 h/10年。其他月份的日照時(shí)數(shù)均呈增加趨勢(shì)，其中9月日照時(shí)數(shù)增加最明顯，5月次之，9月和5月的變化傾向率為5.065、1.741 h/10年。

（4）由SPSS分析得知，晝降水量和日照時(shí)數(shù)存在微弱的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明日照時(shí)數(shù)隨晝降水量的增加而減少不明顯。除冬季日照時(shí)數(shù)與降水量成正相關(guān)關(guān)系外，其他3個(gè)季節(jié)的日照時(shí)數(shù)與降水量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，四季日照時(shí)數(shù)與降水量的相關(guān)關(guān)系并不明顯?？傇屏?、低云量與日照時(shí)數(shù)成負(fù)相關(guān)關(guān)系，總云量對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響較大，與日照時(shí)數(shù)成顯著相關(guān)關(guān)系；四季的日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量均成負(fù)相關(guān)關(guān)系。

（5）通過(guò)M-K檢驗(yàn)和累積距平結(jié)果表明，久治地區(qū)的日照時(shí)數(shù)從1985年發(fā)生了突變。

（6）1963—2016年久治地區(qū)日照時(shí)數(shù)在1964年、1979年、1989年出現(xiàn)異常；春季出現(xiàn)2次正異常和2次負(fù)異常；夏季只出現(xiàn)1次負(fù)異常；冬季出現(xiàn)3次正異常。

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