肖昭偉 王 剛 陳統(tǒng)強 鄭亞娜天 周 虹

摘要利用?？诘孛嬲?971～2008年太陽總輻射和氣象資料,對?？谑刑柨傒椛涮卣鬟M行分析,結(jié)果表明:1971～2008年海口太陽總輻射以-248.467MJ/m2·a的速度減少,月變化與年變化趨勢一致。低云量、水汽壓是影響其太陽總輻射的主要氣候因子。太陽總輻射與氣溫關(guān)系達到置信度為0.001的極顯著水平。

關(guān)鍵詞太陽總輻射;變化特征;氣候因子;海南?？?/p>

中圖分類號 S161.1 文獻標識碼A文章編號 1007-5739(2009)21-0239-02

不同地區(qū)氣候的差異和季節(jié)的交替,主要是太陽輻射在各地分布不均和隨季節(jié)變化的結(jié)果。筆者利用海口地面站1971～2008年太陽總輻射(1979年、1980年缺測)、低云量、水汽壓、氣溫等資料進行統(tǒng)計分析,探討海口地區(qū)太陽總輻射的變化規(guī)律及其與氣候因子的關(guān)系,為合理開發(fā)利用太陽能提供依據(jù)。

1海口市太陽總輻射年變化特征

從?？谑刑柨傒椛渥兓€(見圖1)可以看出,?？谑刑柨傒椛渥畲笾禐?6 575.93 MJ/m2,出現(xiàn)在1984年;最小值為4 664.13 MJ/m2,出現(xiàn)在1990年。1971～1985年屬偏多年份;1986～2008年屬偏少年份,且呈波動變化。利用一元線性回歸方法對?？谑刑柨傒椛淠曜兓M行趨勢分析,得出其變化趨勢方程為Q=12 030.7-248.467t,通過α=0.01的顯著檢驗,變化趨勢率為-248.467MJ/m2·a,說明?？谑刑柨傒椛浣?6年來呈明顯減少趨勢。從3年滑動平均變化看,1971～1985年太陽總輻射處于多年平均值以上,1986～2008年太陽總輻射處于多年平均值以下,根據(jù)3年滑動平均變化曲線與平均值線判斷,1971～1985年屬偏多年份;1986～2008年屬偏少年份。按照2個時間序列樣本平均差是否顯著的T-檢驗法公式,X1、X2、S1、S2分別代表2個時間序列樣本的平均值、均方差的無偏估計值,n=N-m+1,N為時間序列樣本總數(shù),對m=2,3,…,N-2時,分別計算Tm值,對|Tm|最大值進行檢驗,若|Tm|≥tα=0.01(m+n-2),則判斷發(fā)生突變。根據(jù)此方法計算|Tm|最大值為19.36,突變點為1985年,突變后平均值比突變前平均值減少6 575.64 MJ/m2·a。

2?？谑刑柨傒椛湓伦兓卣?/p>

由?？谑袣v年各月太陽總輻射資料,根據(jù)一元線性方程y=a+bt,利用最小二乘法,求?？谑懈髟绿柨傒椛涞淖兓厔萋始坝^測值與擬合值的相關(guān)系數(shù),并繪制趨勢率、相關(guān)系數(shù)變化曲線(見圖2)。從圖2可以看出,?？谑懈髟绿柨傒椛渥兓厔萋示∮?,說明月總輻射呈減少趨勢,與年變化一致。在觀測值與擬合值方面,除11月外,其余月份兩者相關(guān)性在0.01水平上達顯著,4～9月變化趨勢率均小于-20MJ/m2·a,相對于4～9月,年初、年末各月太陽總輻射減少幅度稍小。

3?？谑刑柨傒椛渑c氣候因子的關(guān)系

3.1?？谑刑柨傒椛渑c云量、水汽壓的關(guān)系

太陽輻射的強弱與許多因子有關(guān),其中最主要的是太陽高度角和大氣透明度。當太陽高度角相等時,大氣透明度是決定太陽輻射的關(guān)鍵因子。根據(jù)資料對太陽總輻射與低云量、水汽壓進行相關(guān)分析,太陽總輻射與低云量、水汽壓的相關(guān)系數(shù)分別為-0.403、-0.404,通過置信度α=0.05 的顯著性檢驗。可見,隨低云量增多,對太陽輻射的削弱越大,到達地面的太陽輻射越少;水汽壓越大,說明大氣中水汽含量越多,對太陽輻射的削弱越大。從1971～2008年?？谑械驮屏孔兓?其變化趨勢為2.93份/10a,呈增多趨勢,與太陽總輻射呈明顯負相關(guān),這可能是由于城市發(fā)展而產(chǎn)生城市熱島效應,減弱城市低空大氣穩(wěn)定度,有利于垂直湍流的發(fā)展,易產(chǎn)生局部熱島環(huán)流,形成垂直上升氣流,有利于對流云形成,造成低云量偏多,導致太陽總輻射的減少。

3.2?？谑刑柨傒椛渑c氣溫的關(guān)系

空氣中的熱量主要來源于太陽輻射,太陽輻射到達地面后,一部分被反射,一部分被地面吸收,使地面增熱;地面再通過輻射、傳導和對流把熱傳給空氣,一般太陽輻射與氣溫呈正相關(guān)關(guān)系,即太陽輻射減少,地面吸收的熱量減少,氣溫降低;太陽輻射增多,氣溫就會升高。對?？谑刑柨傒椛渑c氣溫進行相關(guān)統(tǒng)計分析,計算出?？谑心晏柨傒椛渑c年平均氣溫、年平均最高氣溫、年平均最低氣溫的相關(guān)系數(shù)分別為-0.642、-0.543、-0.685,均通過置信度α=0.001的極顯著性檢驗。?？谑?971～2008年氣溫的變化趨勢為0.36℃/10a,呈升高趨勢,與太陽輻射的變化趨勢截然相反,到達地面的太陽輻射減少而氣溫升高,這是由于太陽輻射減少對地面的降溫作用遠遠小于城市熱島效應引起的升溫作用,才造成氣溫升高。

4結(jié)論與討論

海口市1971～2008年太陽總輻射呈明顯的減少趨勢,年變化趨勢率為-248.467MJ/m2·a。月太陽總輻射變化趨勢與年變化一致,4～9月太陽總輻射減少趨勢較大,變化趨勢率均小于-20MJ/m2·a。?？谑心晏柨傒椛渑c低云量、水汽壓存在明顯的反相關(guān)關(guān)系,說明?？谑械驮屏康脑黾?水汽壓增大是造成當?shù)靥柨傒椛錅p少的重要原因之一。太陽輻射減少,地面吸收的熱量減少,氣溫降低,而?？谑心晏柨傒椛錅p少,氣溫卻上升,說明海口市受城市熱島效應引起的地面升溫大大抵消因太陽輻射減少對地面的降溫。

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