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        烏魯木齊市人工日照時(shí)數(shù)變化特征分析

        2019-10-08 04:59:02伏曉慧陳夢(mèng)嬌沙曼曼
        農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2019年16期
        關(guān)鍵詞:突變變化特征烏魯木齊

        伏曉慧 陳夢(mèng)嬌 沙曼曼

        摘 要:利用烏魯木齊市1976—2018年逐月日照時(shí)數(shù),運(yùn)用線性趨勢(shì)分析、相關(guān)分析、回歸及Mann-Kendall檢驗(yàn)方法,研究該要素變化特征及規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn):烏魯木齊市年平均日照時(shí)數(shù)呈較顯著的上升趨勢(shì),增加速率達(dá)到69.97h/10a;四季也呈增加趨勢(shì),但增加速率不同,其中春季增加速率最大。年平均日照時(shí)數(shù)突變時(shí)間發(fā)生在2006年,春季和夏季發(fā)生在2004年,秋季在2006年,冬季出現(xiàn)突變年較晚,在2013年,年和四季在突變年后均表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。

        關(guān)鍵詞:烏魯木齊;近43年日照時(shí)數(shù);變化特征;突變

        中圖分類號(hào):S16 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        DOI:10.19754/j.nyyjs.20190830062

        隨著全球氣候變暖,各種氣象要素也隨之發(fā)生了明顯變化,極端性天氣發(fā)生頻率逐漸增多,區(qū)域性氣候變化逐漸引起了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的普遍關(guān)注。太陽能作為一種綠色可再生資源受到社會(huì)各界的高度關(guān)注。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛快發(fā)展,工業(yè)化程度越來越高,人類對(duì)能源的需求也越來越大,能源問題制約著全球經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)速度。因此對(duì)太陽能的合理開發(fā)、利用,越來越受到世界各國(guó)的關(guān)注。日照時(shí)數(shù)作為太陽輻射最直觀表現(xiàn)之一,對(duì)各地天氣和氣候的變化和形成起到重要作用。研究日照時(shí)數(shù)的變化和規(guī)律對(duì)城市建設(shè)、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)布局等具有十分重要的意義。任國(guó)玉等[1]指出,近50年我國(guó)日照時(shí)數(shù)呈明顯減少趨勢(shì),還存在明顯的季節(jié)性差異,冬、夏季減少趨勢(shì)明顯大于其他兩季。陳少勇等[2]研究表明西北地區(qū)日照時(shí)數(shù)從東南向西北減少,大部分地區(qū)呈顯著的減小趨勢(shì)。禹樸家等[3]指出新疆天山北坡也呈現(xiàn)減少趨勢(shì),1986年為突變年,前期偏多,后期偏少。烏魯木齊市位于中國(guó)西北部,屬中溫帶大陸性干旱氣候,作為新疆維吾爾自治區(qū)首府,許多專家對(duì)該區(qū)域的氣候變化進(jìn)行了大量研究[4-9]。但是對(duì)烏魯木齊市日照時(shí)數(shù)變化研究卻很少。因此,研究該區(qū)域日照時(shí)數(shù)的變化及規(guī)律,為合理開發(fā)、利用太陽能提供數(shù)據(jù)支撐。

        1 資料與方法

        1.1 ?資料來源

        選用來自新疆氣象信息中心提供的烏魯木齊國(guó)家基本氣象站1976—2016年逐日日照時(shí)數(shù),通過嚴(yán)格質(zhì)量控制。季節(jié)劃分標(biāo)準(zhǔn):春季3—5月,夏季6—8月,秋季9—11月,冬季為12月—翌年2月。烏魯木齊國(guó)家基本氣象站始建1951年,共遷站4次,本文以第3次搬遷(1976年)為研究時(shí)段的起始時(shí)間。

        1.2 研究方法

        采用線性趨勢(shì)分析、相關(guān)分析、回歸分析等方法研究烏魯木齊市日照時(shí)數(shù)的變化特征及規(guī)律,采用Mann-Kendall(簡(jiǎn)稱M-K)檢驗(yàn)方法對(duì)年、四季日照時(shí)數(shù)進(jìn)行突變分析,為了檢驗(yàn)該要素轉(zhuǎn)折是否達(dá)到突變標(biāo)準(zhǔn),對(duì)突變點(diǎn)進(jìn)行t檢驗(yàn)。

        2 日照時(shí)數(shù)變化特征

        2.1 年際變化特征

        1976—2018年烏魯木齊市年平均日照時(shí)數(shù)為2652.0h,最多年出現(xiàn)在2008年,日照時(shí)數(shù)達(dá)到3093.3h,最少年出現(xiàn)在1998年,僅為2217.6h,極差達(dá)到875.7h,說明該地日照時(shí)數(shù)年際變化較大。從圖1可知,烏魯木齊市年平均日照時(shí)數(shù)變化呈增加趨勢(shì),達(dá)到69.97h/10a,通過0.01的顯著性檢驗(yàn),說明該地年日照時(shí)數(shù)增加較顯著。從變化曲線可知有22a偏低于歷年平均值,其中1987—2005年均偏低歷年平均值,偏多年份集中出現(xiàn)在2005年以后,這可能與天空狀況和大氣受污染程度有關(guān),有待于進(jìn)一步研究和探討。

        2.2 ?季節(jié)變化特征

        由圖2可以看出,烏魯木齊四季日照時(shí)數(shù)均呈增加趨勢(shì),表現(xiàn)為:春季>夏季>秋季>冬季,氣候傾向率為30.06h/10a、18.16h/10a、17.32h/10a、4.4h/10a,其中春季和夏季通過0.01的顯著性檢驗(yàn),秋季通過0.05的顯著性檢驗(yàn),冬季沒有顯著性檢驗(yàn),說明冬季日照時(shí)數(shù)增加的不明顯。從增長(zhǎng)速率可知春季增加的最明顯,夏季和秋季變化基本一致,冬季增加最小,因此,春季日照時(shí)數(shù)的變化對(duì)年日照時(shí)數(shù)變化貢獻(xiàn)最大,冬季貢獻(xiàn)最小。同時(shí)從最多年和最少年變化可知,春季日照時(shí)數(shù)變化幅度最大,極差達(dá)到346.0h,其次是冬季,為283.5h,最小的是夏季,僅為219.4h。

        2.3 月變化特征

        從圖3可知,近43a烏魯木齊市月日照時(shí)數(shù)變化呈單峰型,從1月開始逐漸增加到7月達(dá)到最大值,達(dá)到307.9h,其中從3—4月增加最明顯,增加了59.4h,5—6月增加最小,僅增加了0.7h;然后從7—12月開始逐漸減小,到12月達(dá)到最小,僅有89.9h,占7月日照時(shí)數(shù)的29.2%,其中7—8月減小最少,僅減少了3.4h,10—11月減少最明顯,達(dá)到95.3h。

        3 突變分析

        為了研究烏魯木齊市日照時(shí)數(shù)在較長(zhǎng)時(shí)間序列內(nèi)的變化特征,利用M-K方法(Uα= ±2.56)分析該地日照時(shí)數(shù)的氣候突變時(shí)間。從圖4可知,烏魯木齊市UF曲線從1976年開始呈波動(dòng)下降趨勢(shì),到1999年達(dá)到最低值,然后又開始呈上升趨勢(shì),和UB相交于2006年,利用t檢驗(yàn)對(duì)該年進(jìn)行突變檢驗(yàn),通過顯著性檢驗(yàn)(P<0.001),即2006年是烏魯木齊市日照時(shí)數(shù)逐漸增多的突變年,預(yù)計(jì)這種上升趨勢(shì)在未來仍持續(xù)。對(duì)四季同樣進(jìn)行突變分析(圖略),春季和夏季突變年均出現(xiàn)在2004年,秋季突變發(fā)生在2006年,冬季在2013年,四季均通過顯著性檢驗(yàn)。

        4 小結(jié)

        近43年烏魯木齊市年平均日照時(shí)數(shù)呈顯著的增加趨勢(shì),增加速率達(dá)到69.97h/10a;四季同樣呈增加趨勢(shì),但是增加趨勢(shì)不一致,其中春季增加最大,冬季增加最小,因此,春季日照時(shí)數(shù)的變化對(duì)年日照時(shí)數(shù)變化貢獻(xiàn)最大,冬季貢獻(xiàn)最小。

        烏魯木齊市月平均日照時(shí)數(shù)呈單峰型變化,其中7月日照時(shí)數(shù)最大,12月最小。

        利用M-K法對(duì)烏魯木齊市日照時(shí)數(shù)進(jìn)行突變分析,發(fā)現(xiàn)年平均日照時(shí)數(shù)在2006年發(fā)生突變;春季和夏季突變年均出現(xiàn)在2004年,秋季突變發(fā)生在2006年,冬季在2013年,年和四季均通過顯著性檢驗(yàn)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 任國(guó)玉,郭軍,許銘志,等.近50年中國(guó)地面氣候變化基本特征[J].氣象學(xué)報(bào),2005,63(6):942-952.

        [2] 陳少勇,張康林,邢曉賓,等.中國(guó)西北地區(qū)近47a日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征[J].自然資源學(xué)報(bào),2010,25(7):1142-1152.

        [3] 禹樸家,徐海量,侯亮,等.新疆天山北坡日照時(shí)數(shù)變化特征[J].山地學(xué)報(bào),2011,29 (1):43-49.

        [4] 劉盛梅,成鵬.烏魯木齊地區(qū)近50年來平均氣溫及極端氣溫變化特征[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2011,25(6):138-146.

        [5] 成鵬.烏魯木齊地區(qū)近50年降水特征分析[J].干旱區(qū)地理,2010,33(4):580-587.

        [6] 楊霞,趙逸舟,李圓圓,等.烏魯木齊極端天氣事件及其區(qū)域氣候變化的聯(lián)系[J].干旱區(qū)地理,2009,32(6):868-873.

        [7] 韓文堂,陳學(xué)剛,孫蓉花.烏魯木齊城市化進(jìn)程對(duì)局地氣候變化的影響研究[J].沙漠與綠洲氣象,2016,10(6):54-58.

        [8] 瓦力江·瓦黑提,任國(guó)玉,孫秀寶.烏魯木齊城市熱島強(qiáng)度的日變化和季節(jié)變化[J].沙漠與綠洲氣象,2018,12(1):21-28.

        [9] 鄭玉萍.烏魯木齊市北部農(nóng)區(qū)近53年來日照時(shí)數(shù)變化分析[J].沙漠與綠洲氣象,2017,11(6):40-45

        作者簡(jiǎn)介:伏曉慧(1978-),女,工程師。研究方向:災(zāi)害性天氣變化。

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