吳麗華，楊文雄，鄧 岑

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000)

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貴州玉屏縣53 a日照時(shí)數(shù)變化特征分析

吳麗華，楊文雄，鄧 岑

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000)

對(duì)玉屏縣53 a日照時(shí)數(shù)變化分析得出： 53 a來(lái)日照時(shí)數(shù)呈顯著減少，趨勢(shì)為57.28 h/10 a。表現(xiàn)出3個(gè)主要下降時(shí)段，即20世紀(jì)70—80年代初期、80年代后期—90年代中期，2000年以后為第3個(gè)下降階段；四季日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)，夏季減少幅度最大，為30.94 h/10 a，春季減少幅度最小，為6.37 h/10 a；夏季日出時(shí)間90年代之前多在05—06時(shí)，90年代以后推遲到06—07時(shí)，且隨年代變化這段時(shí)間的日照時(shí)數(shù)顯著減少；日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)與總云量、降水量、降水日數(shù)、霧等視程障礙現(xiàn)象無(wú)關(guān)，可能與觀測(cè)站環(huán)境的改變以及大氣中懸浮的大氣氣溶膠的變化有關(guān)。

日照時(shí)數(shù)；氣候變化；貴州玉屏

1 引言

太陽(yáng)輻射是地球上一切能量的主要來(lái)源，地球大氣中的許多化學(xué)過(guò)程和動(dòng)力現(xiàn)象都是由此發(fā)生的。日照是太陽(yáng)輻射最直觀的表現(xiàn)，是重要的氣候因子，也是農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育不可缺少的條件。在全球氣候變暖的氣候條件下，各地區(qū)日照時(shí)數(shù)也在發(fā)生著顯著變化。如李慧群等[1]在研究中國(guó)地區(qū)近50 a來(lái)日照時(shí)數(shù)的變化特征后指出“中國(guó)日照時(shí)數(shù)近50 a來(lái)呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，1980年前后有突變，日照時(shí)數(shù)總體上減少主要由于夏季日照時(shí)數(shù)的減少，南方趨勢(shì)更為明顯”。鄭小波等[2]通過(guò)對(duì)貴州45 a來(lái)日照變化的特征和成因分析，得出“45 a來(lái)貴州有約90%的臺(tái)站出現(xiàn)日照時(shí)數(shù)減少現(xiàn)象，減少的氣候傾向率從-4.7 h/10 a～-14.4 h/10 a”；伍紅雨等[3]分析華南地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化特征也得出，華南地區(qū)年平均日照時(shí)數(shù)以-4.09h/a的速率顯著減少，高于全國(guó)平均值(-3.76 h/a)。本文擬通過(guò)對(duì)貴州省玉屏縣日照時(shí)數(shù)的演變特征和變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，為地方農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)生產(chǎn)布局提供科學(xué)依據(jù)。

2 資料和方法

2.1 資料來(lái)源

資料來(lái)源于貴州省玉屏氣象觀測(cè)站近53 a(1961—2013)暗筒式日照計(jì)觀測(cè)值。按1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年、2001—2010年計(jì)算年代值；按世界氣象組織對(duì)氣候基準(zhǔn)年的規(guī)定，以1961—1990為第2個(gè)氣候基準(zhǔn)年，1971—2000為第3個(gè)氣候基準(zhǔn)年，1981—2010為第4個(gè)氣候基準(zhǔn)年計(jì)算相應(yīng)的氣候平均值；按3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月劃分春、夏、秋、冬四季。

2.2 分析方法

用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和線性?xún)A向方法，對(duì)日照時(shí)數(shù)進(jìn)行5 a滑動(dòng)平均處理后利用最小二乘法對(duì)逐年及四季平均日照時(shí)數(shù)進(jìn)行一元線性擬合，采用Excel作出傾向曲線，計(jì)算傾向估計(jì)值，分析歷年、四季日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征；用5個(gè)歷史年代和3個(gè)基準(zhǔn)年資料分析各年代、各基準(zhǔn)年的演變情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)

3.1.1 年際變化 從圖1可以看出，玉屏縣53 a來(lái)日照時(shí)數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)，減少幅度達(dá)57.28 h/10 a，呈3個(gè)主要下降時(shí)段。20世紀(jì)70—80年代初期為第1個(gè)階梯下降時(shí)段、80年代后期—90年代中期為第2個(gè)階梯下降時(shí)段，2000年以來(lái)為第3個(gè)階梯下降時(shí)段；80年代中期以后，絕大多數(shù)年份日照時(shí)數(shù)在平均值以下；年最多日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)在1971年，為1 577.5 h，年最少日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)在2012年，為823.2 h，二者相差近1倍；5 a滑動(dòng)線性擬合方程為y=-5.728x+1 408.4，(y為日照時(shí)數(shù)，x為年份)，相關(guān)系數(shù)r=0.903，通過(guò)了置信度為99.9%的顯著性檢驗(yàn)。

圖1 1961—2013年玉屏縣逐年日照時(shí)數(shù)變化

年代日照時(shí)數(shù)/h距平百分率/%60年代1367087870年代1361083180年代1266307790年代11707-68400年代11600-769

3.1.2 年代際變化 由表1可見(jiàn)，玉屏縣日照時(shí)數(shù)在60年代最大，逐年代減少，到2000年代達(dá)到最小，兩個(gè)年代相差207 h，80年代和90年代為顯著減少年代，80年代比70年代減少94.7 h，90年代比80年代減少95.6 h；80年代前為正距平，90年代轉(zhuǎn)為負(fù)距平；距平百分率以60年代最大，80年代最小。

3.1.3 基準(zhǔn)年代變化 從表2可見(jiàn)，第2個(gè)基準(zhǔn)年的日照時(shí)數(shù)最多，其平均值高出多年平均值74.8 h，第4個(gè)基準(zhǔn)年日照時(shí)數(shù)最少，其平均值低于多年平均值57.6 h；變化幅度以第2個(gè)基準(zhǔn)年最大，距平百分率為5.95%，第3個(gè)基準(zhǔn)年最小，距平百分率為0.75%。

表2 1961—2010年玉屏縣各基準(zhǔn)年平均日照時(shí)數(shù)及平均距平百分率

3.1.4 四季變化特征 ①逐年四季日照時(shí)數(shù)的變化特征。利用5 a滑動(dòng)各季日照時(shí)數(shù)，采用最小二乘法求出線性方程作線性擬合和相關(guān)分析(表3及圖2)，玉屏縣各季日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)，以夏季減少幅度最大，春季減少幅度最小，春、夏、秋、冬各季減少幅度分別為6.37 h/10 a、30.94 h/10 a、8.95 h/10 a、7.86 h/10 a，給定信度α=0.001，春季未能通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明相關(guān)不顯著，夏、秋、冬季通過(guò)顯著性檢驗(yàn)，表明相關(guān)顯著。

圖2 1961—2013年玉屏縣逐年各季日照時(shí)數(shù)變化(a.春季；b.夏季；c.秋季；d.冬季)

②四季的年代變化。從各年代四季日照時(shí)數(shù)平均值和距平百分率(表4)可以看出，玉屏縣日照時(shí)數(shù)夏季最大，其平均值為516.3 h，占全年日照時(shí)數(shù)的41%，秋季次之，平均值為312.8 h，占全年日照時(shí)數(shù)的25%，冬季最少，平均值為156.8 h，占全年日照時(shí)數(shù)的12.5%。距平百分率以冬季最大，為10.84%，秋季次之，為5.92%，夏季最小，為-0.71%；各年代平均值，春季以60年代最大，80年代最小，夏季以60年代最大，90年代最小，秋、冬季均以70年代最大，2000年代最小；各年代四季距平百分率均表現(xiàn)出在60—70年代為正距平，80年代后轉(zhuǎn)為負(fù)距平，夏季距平百分率年代變動(dòng)最大，正距平與負(fù)距平絕對(duì)值為26.22%，秋、冬季次之，正距平與負(fù)距平絕對(duì)值分別為19.6%和19.51%，冬季最小，正距平與負(fù)距平絕對(duì)值分別為14.18%。

表4 1961—2010年玉屏縣各年代四季平均日照時(shí)數(shù)及平均距平百分率

③夏季日出時(shí)間變化。從夏季05—09時(shí)各時(shí)日照時(shí)數(shù)的變化圖(圖3)可以看出，夏季05—09時(shí)各時(shí)段內(nèi)日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)，以06—07時(shí)、07—08時(shí)減少趨勢(shì)最明顯，分別達(dá)到4.5 h/10 a和3.8 h/10 a；90年代后，各時(shí)日照時(shí)數(shù)均低于50 a平均值；60年代、70年代最早日照記錄大多出現(xiàn)在05—06時(shí)，進(jìn)入90年代后，最早日照記錄出現(xiàn)推遲到06—07時(shí)，且隨年代變化日照時(shí)數(shù)顯著減少。

圖3 1964—2013年玉屏縣逐年夏季05—09時(shí)日照時(shí)數(shù)變化

3.2 日照時(shí)數(shù)與總云量，降水量、降水日數(shù)及霧、輕霧等視程障礙現(xiàn)象的關(guān)系

3.2.1 與平均總云量的關(guān)系 經(jīng)分析，53 a來(lái)玉屏縣總云量略呈下降趨勢(shì)，按理說(shuō)日照時(shí)數(shù)應(yīng)呈上升趨勢(shì)，但事實(shí)正相反，說(shuō)明日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)未受云量變化的影響。

3.2.2 與降水量和降水日數(shù)的關(guān)系 經(jīng)分析(圖略)，玉屏縣日照時(shí)數(shù)與年降水量無(wú)相關(guān)性，與降水日數(shù)呈負(fù)相關(guān)，但未通過(guò)信度為α=0.01的檢驗(yàn)。

3.2.3 與霧、霾等視程障礙現(xiàn)象的關(guān)系 通過(guò)分析(圖略)，玉屏縣日照時(shí)數(shù)與年霧日數(shù)無(wú)相關(guān)性，與輕霧等視程障礙現(xiàn)象的總?cè)諗?shù)呈負(fù)相關(guān)，但未通過(guò)信度為α=0.01的檢驗(yàn)，這表明，玉屏縣日照時(shí)數(shù)顯著減少與霧變化的關(guān)系不明顯。

3.2.4 與日照紙藥品關(guān)系 筆者從事地面氣象觀測(cè)20多年，在20世紀(jì)80、90年代，使用配發(fā)的赤血鹽、枸櫞酸鐵銨以規(guī)定的基本比例為基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)配制混合藥液涂出來(lái)的日照紙呈淺綠略偏黃一點(diǎn)，感光跡線清晰，浸漂過(guò)后日照紙呈灰白色，感光跡線均勻光滑，即使是日出或日落時(shí)段，跡線也能清晰可見(jiàn)；自90年代末開(kāi)始使用新配發(fā)的赤血鹽、枸櫞酸鐵銨藥品，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，所配制的混合藥液涂出來(lái)的日照紙呈深藍(lán)色，再也沒(méi)有達(dá)到80、90年代的顏色效果，感光跡線模糊，較弱光照時(shí)段沒(méi)感光跡線，浸漂過(guò)后日照紙呈灰藍(lán)色或浸藍(lán)色，部分感光跡線消退，特別在日出、日落時(shí)段尤其明顯。

3.2.5 與環(huán)境和大氣氣溶膠的變化關(guān)系 自80年代后期開(kāi)始，隨著城市的發(fā)展，玉屏縣氣象觀測(cè)站四周相繼建成了2～3層的居民樓房，可能造成對(duì)日出和日落日照記錄的影響；另一方面，自90年代后期開(kāi)始，在玉屏縣的大龍鎮(zhèn)、新店鄉(xiāng)先后建成了幾十家高能耗企業(yè)，增加了大氣中懸浮的大氣氣溶膠含量，削減了太陽(yáng)直射地面的強(qiáng)度，由此可能造成玉屏縣日照時(shí)數(shù)顯著減少。

通過(guò)以上分析，玉屏縣日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)與總云量、降水量、降水日數(shù)、霧及輕霧等視程障礙現(xiàn)象無(wú)關(guān)，可能與觀測(cè)站環(huán)境的改變以及大氣中懸浮的大氣氣溶膠的變化有關(guān)系。

4 結(jié)論和討論

①玉屏縣53 a來(lái)日照時(shí)數(shù)呈顯著減少趨勢(shì)，減少幅度達(dá)57.28 h/10 a，呈3個(gè)階梯下降時(shí)段，即20世紀(jì)70—80年代初期，80年代后期—90年代中期，2000年代以來(lái)。80年代中期以后，絕多數(shù)年份日照時(shí)數(shù)均在53 a平均值以下。

②各年代日照時(shí)數(shù)以60年代最大，以后逐年代減少，到2000年代最小，兩年代相差207 h。

③四季日照時(shí)數(shù)均呈減少趨勢(shì)，夏季減少幅度最大，為30.94 h/10 a，春季減少幅度最小，為6.37 h/10 a。

④夏季記錄到的日出時(shí)間90年代前主要出現(xiàn)在05—06時(shí)，90年代后主要出現(xiàn)在06—07時(shí)，即隨年代變化清晨日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)的時(shí)間略有推遲。

⑤日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)與總云量、降水量、降水日數(shù)、霧等視程障礙現(xiàn)象無(wú)關(guān)，可能與觀測(cè)站環(huán)境的改變以及大氣氣溶膠的變化有關(guān)系。

[1] 李慧群，付遵濤，聞新宇，等.中國(guó)地區(qū)日照時(shí)數(shù)近50 a來(lái)的變化特征[J].氣候與環(huán)境研究，2013，18(2)：203-209.

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2014-08-25

吳麗華(1964—)，女(侗族)，工程師，主要從事決策氣象服務(wù)及氣候應(yīng)用工作。

1003-6598(2015)03-0039-04

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