1971—2020年華安縣日照時數(shù)變化特征分析

張建華 林詩詩 李奇松

摘要 根據(jù)華安國家氣象觀測站1971—2020年日照時數(shù)資料，采用線性傾向估計法、積距平法及山本法，分析華安縣這50 a日照時數(shù)變化特征。結(jié)果表明：華安縣這50 a日照時數(shù)總體呈下降趨勢，氣候傾向率-22.9 h/10 a，夏秋冬季呈下降趨勢，冬季趨于緩慢上升;秋季變化振幅最大，冬季最小;月平均日照時數(shù)呈單峰型分布，7月最多213.8 h，2月最少95.4 h;1980年出現(xiàn)強突變，1991年出現(xiàn)突變。

關(guān)鍵詞 日照時數(shù);變化特征;突變檢驗

中圖分類號：P459 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）03–0090–02

氣候變化會引起大氣物理及化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進而影響太陽輻射能量變化， 探討氣候變化對日照時數(shù)影響具有重要意義[1]。日照時數(shù)是反映太陽輻射時間長短的氣候指標(biāo)，可表征氣候變化， 而氣候變化是全球變化研究的核心問題和重要內(nèi)容[2]。通過對華安縣日照時數(shù)單因子進行分析， 找出年際、季度、月等不同時間尺度氣候的變化特征， 通過對異常年份的分析， 為華安縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)充分利用日照條件提供技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)域及資料

華安縣位于福建省南部，漳州市西北端，是閩南地區(qū)地勢較高縣，地處南亞熱帶和中亞熱帶過渡地帶，年平均氣溫20.8℃，年均降水1 649.7 mm，全年日照1 721.3 h，溫和多雨，無霜期達329 d。采用華安縣國家氣象觀測站1971—2020年逐月日照時數(shù)資料，按照氣候?qū)W上四季劃分標(biāo)準(zhǔn)：3—5月為春季， 6—8月為夏季，9—11為月秋季，12—2月為冬季，對觀測資料求和得到四季和年數(shù)據(jù)資料。

2 分析方法

（1）線性傾向估計法。利用一元線性回歸方程表示氣溫變化趨勢，即y=ax+b，a為回歸系數(shù)，b為回歸常數(shù);回歸系數(shù)a的符號表示變量y趨勢傾向，a>0，說明y呈上升趨勢;a<0，說明y呈下降趨勢。a值反映上升或下降速率，即表示上升或下降傾向度。

（2）Yamamoto（山本法）。從氣候信息與氣候噪聲兩部分討論突變問題。對觀測時間序列x，人為主觀設(shè)置某一時刻為基準(zhǔn)點，在基準(zhǔn)點前后樣本量分別為n1和n2兩段子序列x1和x2，其均值分別為X 1和X 2，通過兩序列均值和標(biāo)準(zhǔn)差s1與s2定義信噪比：

若RSN=1.0，則相當(dāng)于t統(tǒng)計量的計算值大于取信度為0.01時的查表值tα，即|t計|>tα，說明基準(zhǔn)點前后兩段子序列n1和n2均值X 1和X 2存在顯著性差異，認(rèn)為在該基準(zhǔn)點發(fā)生突變。若RSN>2.0，相當(dāng)于|t計|>6.324，超過信度α=0.0001顯著性水平，可認(rèn)為在基準(zhǔn)點出現(xiàn)強突變。

（3）累積距平是一種由曲線直觀判斷變化趨勢的常用方法。累積距平曲線呈上升趨勢，表示距平值增加，呈下降趨勢則表示距平值減小。從曲線明顯上下起伏，可判斷其長期顯著演變趨勢及持續(xù)性變化，甚至可診斷出發(fā)生突變的大致時間。

3 結(jié)果分析

3.1 年日照時數(shù)年際變化特征

1971—2020年華安縣50 a平均日照時數(shù)1 759.7 h，近50 a日照時數(shù)整體呈明顯下降趨勢，氣候傾向率為-22.9 h/10 a（圖1）。50 a來日照時數(shù)最多值在1971年為2 224.7 h，最少值在1983年，1 411.4 h，最多值與最小值差813.3 h。

3.2 日照時數(shù)累積距平分析

分析華安縣1971—2020年日照時數(shù)累積距平，50 a日照時數(shù)累計距平整體上為正值，其變化經(jīng)歷四次明顯的波動異常。從整體看，年日照時數(shù)在1971—1980年呈波動上升趨勢，1981—1990年則趨于下降，之后1991—2004年為波動上升階段，2005—2016年總體呈波動下降階段，2017—2020年呈上升階段。

3.3 日照時數(shù)月分布特征

1971—2020年華安縣各月平均日照時數(shù)為90～220 h，平均日照時數(shù)146.6 h，月平均日照時數(shù)變化呈單峰型分布。日照時數(shù)2—5月逐漸增多，7月達到全年日照時數(shù)峰值，之后開始逐漸減少。1—6月平均日照時數(shù)較低，為90～150 h，其中，2月為一年中最低，僅95.4 h，比平均日照時數(shù)少51.0 h;7—12月平均日照時數(shù)為150～220 h，其中7月達到一年中最高值，為213.8 h，較平均值多67.4 h。

根據(jù)華安縣50 a各月日照時數(shù)，3、5、9、10月這4個月呈上升趨勢，以5月增幅最大，氣候傾向率為1.49 h/10 a;其余月份呈下降趨勢，12月下降趨勢最明顯，氣候傾向率-6.25 h/10 a，通過0.1顯著性檢驗;4月減少最不明顯，氣候傾向率為-0.04 h/10 a。

3.4 季日照變化特征

近50 a華安縣夏、秋、冬季日照時數(shù)與年日照時數(shù)呈現(xiàn)相同的減少趨勢，春季日照時數(shù)則呈小幅度增加趨勢，春、夏、秋、冬各季氣候傾向率分別為0.9、-33.1、-14.9、-15.8 h/10 a，以夏季日照時數(shù)減少最快。華安縣秋季日照時數(shù)變化振幅最高，其中，最多年份在2019年為702.3 h，最少年份為2016年為336.4 h;春夏季次之，分別為358.6、346.1 h;冬季最小為259.6 h。

3.5 日照時數(shù)突變分析

山本法Fortran程序計算出信噪比Rsn，其中，n=50、IH=5、nyear=1971。1981、1990、1991及1996年4 a信噪比超過0.01顯著性水平，信噪比值為1.07、1.67、1.99和1.25，1980年信噪比超過0.001顯著性水平為2.42（圖2）。結(jié)合累積距平分析，說明華安縣1971—2020年日照時數(shù)在1980年出現(xiàn)強突變，1991年出現(xiàn)突變。

4 結(jié)論

（1）1971—2020年華安縣平均日照時數(shù)1 759.7 h，整體呈下降趨勢，下降速率22.9 h/10 a。夏秋冬季日照時數(shù)呈下降趨勢，以夏季降幅最大，平均以33.1 h/10 a速率減少，其次是秋冬季，而春季則呈緩慢上升趨勢。

（2）1971—2020年華安縣各月平均日照時數(shù)146.6 h，近50 a月平均日照時數(shù)呈單峰型分布。日照時數(shù)從2月最低值（95.4 h）到6月逐漸增多，7月達全年日照時數(shù)峰值，為213.8 h，之后開始逐漸減少;除3、5、9、10月這4個月呈上升趨勢外，其余月份呈下降趨勢，12月日照時數(shù)下降趨勢最明顯，氣候傾向率-6.25 h/10 a，通過0.1顯著性檢驗，4月減少最不明顯，氣候傾向率為-0.04 h/10 a。

（3）1971—2020年間，華安縣日照時數(shù)在1980年存在強突變，1991年出現(xiàn)突變。

參考文獻

[1] 劉闖，?？?，邵兵，等.桓仁地區(qū)近56年來日照變化特征分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（4）：2025-2027，2058.

[2] 董飛，楊佳，吳福杰，等.熊岳地區(qū)日照時數(shù)變化趨勢分析[J].遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 2013，15（1）：33-35，38.

責(zé)任編輯：黃艷飛