荊州市荊州區(qū)近40年日照資源特征分析

劉詩(shī)慧 李子豪 楊青青 葉佩

摘要：本文利用荊州市荊州區(qū)1981-2020年日照時(shí)數(shù)日照時(shí)數(shù)觀測(cè)數(shù)據(jù)資料，采用了氣象統(tǒng)計(jì)分析方法討論了荊州區(qū)近40年的日照時(shí)數(shù)年、季節(jié)、月變化特征以及日照時(shí)數(shù)的年代際變化趨勢(shì)。主要得出以下初步結(jié)論：荊州區(qū)的年總?cè)照諘r(shí)數(shù)平均為1630.3h。四季中，夏季的日照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)554.7h，其次是春季408.3h、秋季392.1h，最短為秋季275.2h。日照時(shí)數(shù)月平均為135.9h，其中8月為全年日照時(shí)數(shù)最高值。1981-2020年年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)呈減少趨勢(shì)，年日照時(shí)數(shù)在2000年發(fā)生了突變。20世紀(jì)80年代日照時(shí)數(shù)偏多，90年代開始日照時(shí)數(shù)明顯下降。四季中秋季日照時(shí)數(shù)下降的趨勢(shì)最為明顯，春季相對(duì)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：日照時(shí)數(shù);變化趨勢(shì)

1.引言

太陽(yáng)輻射是地球上一切動(dòng)植物的能量源泉，是影響地球氣候環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)力。日照是太陽(yáng)輻射最為直觀的表現(xiàn)。荊州地處江漢平原中心，深入開展日照時(shí)數(shù)的時(shí)間分布規(guī)律以及變化趨勢(shì)研究不僅僅對(duì)本地區(qū)的氣候背景以及氣候變化有著非常重要的作用，而且對(duì)于現(xiàn)在提倡的低碳新能源的開發(fā)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的合理布局以及調(diào)控、旅游資源的開發(fā)乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)的向前推動(dòng)、發(fā)展等也有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.資料與方法

2.1數(shù)據(jù)來(lái)源

日照時(shí)數(shù)資料來(lái)自荊州市觀測(cè)站1981-2020年逐月日照時(shí)數(shù)資料。其中逐季度的日照時(shí)數(shù)劃分標(biāo)準(zhǔn)為：春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）、冬季（12-次年的2月）。

2.2研究方法

1.線性傾向估計(jì)與檢驗(yàn)。采用線性傾向分析計(jì)算出相關(guān)的氣象要素的變化趨勢(shì)計(jì)算相關(guān)氣候要素的變化趨勢(shì)，其步驟如下：用xi表示樣本數(shù)量為n的某一種氣候變量，用ti表示與xi相對(duì)應(yīng)的時(shí)間，由此建立一個(gè)一元線性回歸方程，公式如下：

圖1為荊州區(qū)近40年來(lái)平均日照時(shí)數(shù)年際變化趨勢(shì)圖。荊州區(qū)年日照平均值為1630.3h。年日照時(shí)數(shù)隨時(shí)間的變化呈下降趨勢(shì)，傾向率為-48.0h/10a。由5年滑動(dòng)平均曲線可以看出荊州區(qū)近40年來(lái)日照時(shí)數(shù)變化大致分為兩個(gè)階段：一是1981-2007年日照時(shí)數(shù)的逐年減少，二是2008-2018年日照時(shí)數(shù)的逐年增多。且在1997-2012年日照時(shí)數(shù)均在均值之下。

3.2日照時(shí)數(shù)的季節(jié)分布

通過圖2直觀的反應(yīng)出荊州區(qū)四季的日照時(shí)數(shù)變化皆呈下降趨勢(shì)，但也有波動(dòng)的明顯差異。主要表現(xiàn)為春季的傾向率為-3.5h/10a，夏季-14.6h/10a，秋季-18.7h/10a，冬季-11.1h/10a。各季日照時(shí)數(shù)變化特征為：秋季>夏季>冬季>春季。其中四季之中平均日照時(shí)數(shù)多的為夏季554.7h，冬季季最少275.2h，兩者相差279.5h。

3.3日照時(shí)數(shù)的月變化

由圖3分析可得，全年月平均日照時(shí)數(shù)呈單峰波動(dòng)，波峰處于7、8兩月，8月日照時(shí)數(shù)全年最高（205.8h），7月次之（200.6h），遠(yuǎn)大于全年月均值135.9h，由于7，8月正處于夏季氣溫較高且晝長(zhǎng)夜短，所以日照時(shí)間表現(xiàn)充足，平均每天日照時(shí)數(shù)達(dá)6.4-6.6h。而2月為全年最低（84.1h），極差高達(dá)121.7h，全月每天的平均日照時(shí)長(zhǎng)僅為3h。6月（148.4h）前后日照時(shí)數(shù)先輕微減少后大幅增加，根據(jù)荊州區(qū)所處的地理環(huán)境，受梅雨季節(jié)的影響，6月份陰雨天氣較多。

4.日照時(shí)數(shù)的突變性檢驗(yàn)分析

采用滑動(dòng)t檢驗(yàn)法對(duì)1981-2020年荊州區(qū)逐年日照時(shí)數(shù)時(shí)間序列進(jìn)行了突變分析。為了方便計(jì)算分析本研究取n=40，當(dāng)兩個(gè)子序列長(zhǎng)度為n1=n2=20，給定顯著水平檢驗(yàn)a=0.05，t分布自由度按v=n1+n2-2=38。計(jì)算t=2.4，查表可得t0.05=2.02 ?|t|>t0.05，拒絕原假設(shè)，說(shuō)明在1981年-2020年這40年中日照時(shí)數(shù)明顯發(fā)生了突變，突變點(diǎn)分別為2000年。

5.結(jié)論與討論

近40年來(lái)荊州區(qū)多年的平均日照時(shí)數(shù)在1600h左右，年代際變化表現(xiàn)顯著。其中年日照時(shí)數(shù)最高為1978年達(dá)到了1385h，年日照時(shí)數(shù)最低為2005年的1116h。四季之中夏季的日照最為豐富，日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)達(dá)554.7h，春季、秋季次之，分別為408.3h、392.1h，冬季日照時(shí)數(shù)最少為275.2h。荊州區(qū)全年日照時(shí)數(shù)最高為8月份的205.8h，最低為2月份的84.1h。全年日照時(shí)數(shù)以半年一個(gè)振蕩周期上下波動(dòng)。

1981年-2020年以來(lái)荊州區(qū)的日照時(shí)數(shù)呈明顯的下降趨勢(shì)。平均每十年減少33h。90年代以前日照時(shí)數(shù)更是顯著減少。各季日照時(shí)數(shù)均成負(fù)趨勢(shì)，其中秋季日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)最為強(qiáng)烈，每十年減少18.7h，而春季減少較為平緩，約為每十年3.6h。其原因除了自然因素外，與荊州區(qū)城市化發(fā)展和工業(yè)規(guī)模不斷增大，大氣中的污染物及氣溶膠和云量增多，增強(qiáng)了大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用，從而使得日照時(shí)數(shù)下降，非常值得有關(guān)生產(chǎn)部門注意。 此外，有關(guān)該區(qū)域光、溫、水等氣候資源的不同配置對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，有待于今后繼續(xù)深入研究。