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        貴州玉屏縣53 a日照時數(shù)變化特征分析

        2015-03-06 07:06:14吳麗華楊文雄
        中低緯山地氣象 2015年3期
        關鍵詞:云量玉屏距平

        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)

        對玉屏縣53 a日照時數(shù)變化分析得出: 53 a來日照時數(shù)呈顯著減少,趨勢為57.28 h/10 a。表現(xiàn)出3個主要下降時段,即20世紀70—80年代初期、80年代后期—90年代中期,2000年以后為第3個下降階段;四季日照時數(shù)均呈減少趨勢,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;夏季日出時間90年代之前多在05—06時,90年代以后推遲到06—07時,且隨年代變化這段時間的日照時數(shù)顯著減少;日照時數(shù)減少趨勢與總云量、降水量、降水日數(shù)、霧等視程障礙現(xiàn)象無關,可能與觀測站環(huán)境的改變以及大氣中懸浮的大氣氣溶膠的變化有關。

        日照時數(shù);氣候變化;貴州玉屏

        1 引言

        太陽輻射是地球上一切能量的主要來源,地球大氣中的許多化學過程和動力現(xiàn)象都是由此發(fā)生的。日照是太陽輻射最直觀的表現(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)日照時數(shù)也在發(fā)生著顯著變化。如李慧群等[1]在研究中國地區(qū)近50 a來日照時數(shù)的變化特征后指出“中國日照時數(shù)近50 a來呈現(xiàn)減少的趨勢,1980年前后有突變,日照時數(shù)總體上減少主要由于夏季日照時數(shù)的減少,南方趨勢更為明顯”。鄭小波等[2]通過對貴州45 a來日照變化的特征和成因分析,得出“45 a來貴州有約90%的臺站出現(xiàn)日照時數(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)日照時數(shù)變化特征也得出,華南地區(qū)年平均日照時數(shù)以-4.09h/a的速率顯著減少,高于全國平均值(-3.76 h/a)。本文擬通過對貴州省玉屏縣日照時數(shù)的演變特征和變化趨勢進行分析,為地方農(nóng)業(yè)種植結構調整,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)生產(chǎn)布局提供科學依據(jù)。

        2 資料和方法

        2.1 資料來源

        資料來源于貴州省玉屏氣象觀測站近53 a(1961—2013)暗筒式日照計觀測值。按1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年、2001—2010年計算年代值;按世界氣象組織對氣候基準年的規(guī)定,以1961—1990為第2個氣候基準年,1971—2000為第3個氣候基準年,1981—2010為第4個氣候基準年計算相應的氣候平均值;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)計和線性傾向方法,對日照時數(shù)進行5 a滑動平均處理后利用最小二乘法對逐年及四季平均日照時數(shù)進行一元線性擬合,采用Excel作出傾向曲線,計算傾向估計值,分析歷年、四季日照時數(shù)的氣候變化特征;用5個歷史年代和3個基準年資料分析各年代、各基準年的演變情況。

        3 結果與分析

        3.1 日照時數(shù)的變化趨勢

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

        圖1 1961—2013年玉屏縣逐年日照時數(shù)變化

        年代日照時數(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,玉屏縣日照時數(shù)在60年代最大,逐年代減少,到2000年代達到最小,兩個年代相差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年代轉為負距平;距平百分率以60年代最大,80年代最小。

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

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

        3.1.4 四季變化特征 ①逐年四季日照時數(shù)的變化特征。利用5 a滑動各季日照時數(shù),采用最小二乘法求出線性方程作線性擬合和相關分析(表3及圖2),玉屏縣各季日照時數(shù)均呈減少趨勢,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,春季未能通過顯著性檢驗,表明相關不顯著,夏、秋、冬季通過顯著性檢驗,表明相關顯著。

        圖2 1961—2013年玉屏縣逐年各季日照時數(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數(shù)平均值和距平百分率(表4)可以看出,玉屏縣日照時數(shù)夏季最大,其平均值為516.3 h,占全年日照時數(shù)的41%,秋季次之,平均值為312.8 h,占全年日照時數(shù)的25%,冬季最少,平均值為156.8 h,占全年日照時數(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?。桓髂甏募揪嗥桨俜致示憩F(xiàn)出在60—70年代為正距平,80年代后轉為負距平,夏季距平百分率年代變動最大,正距平與負距平絕對值為26.22%,秋、冬季次之,正距平與負距平絕對值分別為19.6%和19.51%,冬季最小,正距平與負距平絕對值分別為14.18%。

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

        ③夏季日出時間變化。從夏季05—09時各時日照時數(shù)的變化圖(圖3)可以看出,夏季05—09時各時段內日照時數(shù)均呈減少趨勢,以06—07時、07—08時減少趨勢最明顯,分別達到4.5 h/10 a和3.8 h/10 a;90年代后,各時日照時數(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,進入90年代后,最早日照記錄出現(xiàn)推遲到06—07時,且隨年代變化日照時數(shù)顯著減少。

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

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

        3.2.1 與平均總云量的關系 經(jīng)分析,53 a來玉屏縣總云量略呈下降趨勢,按理說日照時數(shù)應呈上升趨勢,但事實正相反,說明日照時數(shù)變化趨勢未受云量變化的影響。

        3.2.2 與降水量和降水日數(shù)的關系 經(jīng)分析(圖略),玉屏縣日照時數(shù)與年降水量無相關性,與降水日數(shù)呈負相關,但未通過信度為α=0.01的檢驗。

        3.2.3 與霧、霾等視程障礙現(xiàn)象的關系 通過分析(圖略),玉屏縣日照時數(shù)與年霧日數(shù)無相關性,與輕霧等視程障礙現(xiàn)象的總日數(shù)呈負相關,但未通過信度為α=0.01的檢驗,這表明,玉屏縣日照時數(shù)顯著減少與霧變化的關系不明顯。

        3.2.4 與日照紙藥品關系 筆者從事地面氣象觀測20多年,在20世紀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,經(jīng)過經(jīng)驗總結配制混合藥液涂出來的日照紙呈淺綠略偏黃一點,感光跡線清晰,浸漂過后日照紙呈灰白色,感光跡線均勻光滑,即使是日出或日落時段,跡線也能清晰可見;自90年代末開始使用新配發(fā)的赤血鹽、枸櫞酸鐵銨藥品,經(jīng)過反復試驗,所配制的混合藥液涂出來的日照紙呈深藍色,再也沒有達到80、90年代的顏色效果,感光跡線模糊,較弱光照時段沒感光跡線,浸漂過后日照紙呈灰藍色或浸藍色,部分感光跡線消退,特別在日出、日落時段尤其明顯。

        3.2.5 與環(huán)境和大氣氣溶膠的變化關系 自80年代后期開始,隨著城市的發(fā)展,玉屏縣氣象觀測站四周相繼建成了2~3層的居民樓房,可能造成對日出和日落日照記錄的影響;另一方面,自90年代后期開始,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,削減了太陽直射地面的強度,由此可能造成玉屏縣日照時數(shù)顯著減少。

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

        4 結論和討論

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

        ②各年代日照時數(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。

        ③四季日照時數(shù)均呈減少趨勢,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間90年代前主要出現(xiàn)在05—06時,90年代后主要出現(xiàn)在06—07時,即隨年代變化清晨日照時數(shù)出現(xiàn)的時間略有推遲。

        ⑤日照時數(shù)減少趨勢與總云量、降水量、降水日數(shù)、霧等視程障礙現(xiàn)象無關,可能與觀測站環(huán)境的改變以及大氣氣溶膠的變化有關系。

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

        [2] 鄭小波,羅宇翔,陳娟.貴州45 a來日照變化的特征和成因分析[A].貴州生態(tài)文明建設學術研究會論文集[C].101-105.

        [3] 伍紅雨,杜蕘東,潘蔚娟.近48 a華南日照時數(shù)變化特征[J].中山大學學報:自然科學版,2011,50(6):120-124.

        [4] 吳麗華,楊明,楊文雄.玉屏縣51 a降水事件變化趨勢及突變分析[J].貴州氣象,2010,34(增刊):141-142.

        [5] 施能.氣象統(tǒng)計預報[M].北京:氣象出版社,2009:16-17.

        [6] 黃嘉佑.氣象統(tǒng)計分析與預報方法(第三版)[M].北京:氣象出版社,2004:18-26.

        2014-08-25

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

        1003-6598(2015)03-0039-04

        P466

        B

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