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        南靖縣近65年日照變化特征分析

        2021-12-22 11:09:18李雙錦王麗玉
        黑龍江糧食 2021年11期
        關(guān)鍵詞:南靖縣交叉點(diǎn)距平

        □ 李雙錦 王麗玉 李 昕

        (1.福建省氣象信息中心,福建 福州 350008;2.福建省氣象臺,福建 福州 350008;3.成都信息工程大學(xué),四川 成都 610225)

        日照時數(shù),即地面實(shí)際暴露于陽光下受到照射的小時數(shù),是表征太陽輻射強(qiáng)度的氣象要素之一,也是形成氣候的重要因素,與人們的日常生產(chǎn)生活、動植物的生長發(fā)育等密切相關(guān)。因此,日照時長對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的部署和當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)建設(shè)有著顯著的影響。南靖縣位于福建省漳州市西北部,光、溫、水等農(nóng)業(yè)氣候資源豐富。作為福建的地州之一,自然環(huán)境條件良好,可以發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),尤其是全縣日照充足,對農(nóng)業(yè)、亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物、林木和部分熱帶作物的發(fā)展十分有利。因此,隨著全球氣候不斷變化的影響,研究該縣的氣候特征和日照變化趨勢是必要的,這對研究其他要素的變化也是有一定的指導(dǎo)意義的,也可為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

        一、資料選取與分析方法

        選取南靖縣1956-2020年共65年日照觀測資料,對日照時數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、整理,整理出月、季、年的日照時長序列。并且以3~5月、6~8月、9~11月、12月至次年2月分別代表春、夏、秋、冬四季。利用線性回歸法、滑動平均及累積距平法,分析日照時數(shù)序列的線性趨勢傾向率和變化趨勢,用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行日照時數(shù)突變分析[1]。

        二、結(jié)果與分析

        (一)年日照時長序列變化特征分析

        根據(jù)南靖縣年日照時長變化曲線和線性趨勢圖分析,可以發(fā)現(xiàn),近65年來,南靖縣的日照時長呈不斷下降的形勢。氣候傾向率為-61.709h/10a,1956-2020年南靖縣年日照時數(shù)減少401.1h。日照時數(shù)年間差異較大,1963年峰值為2451.9h,2016年谷值為1505.9h,相差946h,是大多數(shù)年份的61.4%,多年平均值為1887.8h。

        從年際變化來看,20世紀(jì)50-70年代以正距平為主(1970年、1973年、1975年為負(fù)距平)。20世紀(jì)50-70年代平均日照時數(shù)高于多年平均水平,20世紀(jì)60年代平均日照時數(shù)為各年代平均日照時數(shù)最大值,達(dá)到2119.8h。從日照時長的年變化趨勢來看,20世紀(jì)60、70年代日照時數(shù)變化振幅比較大,分別為623.4、548.7h,而60、80、90、年代以及21世 紀(jì)10、20年代日照時數(shù)變化振幅分別為297.9、428.2、366.9、471.6、410.6h。

        累積距平分析。根據(jù)累積距平法分析,南靖縣日照時數(shù)可大體劃分為連個階段,1956-1980年為多照階段;1981-2020年寡照階段。2個階段的平均日照時數(shù)相差226.3h。

        (二)季節(jié)日照時數(shù)序列變化特征分析

        從南靖縣近65年來的四季日照時數(shù)變化來看,可以看出春、夏、秋、冬四季日照時數(shù)均呈現(xiàn)遞減的趨勢,氣候傾向率分別為-12.065h/10a、-18.16h/10a、-17.307h/10a、-11.621h/10a。春季(3-5月)的日照時數(shù)變化為211~582.7h,標(biāo)準(zhǔn)偏差為79.8h,平均為347.7h;夏季(6-8月)日照時數(shù)變化為389.5~823.4h,標(biāo)準(zhǔn)偏差為73.6,平均為599h;秋季(9-11月)日照時數(shù)變化為350.9~723.6h,標(biāo)準(zhǔn)偏差為76.7,平均為545.6h;冬季(12-2月)日照時數(shù)變化為220.9~592.9h,標(biāo)準(zhǔn)偏差為80.5,平均為398.3h。

        運(yùn)用累積距平方法分析日照變化趨勢??梢钥闯?,四個季節(jié)的累積距平曲線整體處于單峰波動狀態(tài)。根據(jù)春季日照時數(shù)的累積距平曲線變化,可以發(fā)現(xiàn),1956-1977年南靖縣日照偏多期(其中1974-1976年斷時段較小減少),1978-2020年呈持續(xù)減少趨勢,1993-2020年日照時數(shù)變化不明顯,呈現(xiàn)穩(wěn)定下滑的趨勢。根據(jù)夏季日照時數(shù)的累積距平曲線變化,不難看出,1956-1991年夏季為日照時數(shù)偏多期,而1971-1984年的夏季日照時數(shù)出現(xiàn)相對穩(wěn)定的不斷減少,但是,日照時數(shù)變化趨勢不明顯。1992-2020年為日照時數(shù)減少期累積距平減幅較大,日照時數(shù)已經(jīng)大大減少。根據(jù)秋季日照時數(shù)的累積距平曲線變化可知,1956-1980年為多照期,1971-1975短時間減少趨勢,1981年開始,南靖日照呈遞減趨勢變化,其中1991-1995年短時間段日照時數(shù)增多趨勢。根據(jù)冬季日照時數(shù)的累積距平曲線變化,可知,1956-1980年累積距平曲線增幅較大,日照時數(shù)明顯遞增,期間1972-1975年出現(xiàn)短暫減少趨勢。1981年開始為寡照期,在20世紀(jì)80年代初中期日照時數(shù)發(fā)生明顯減少趨勢,1985-1986年出現(xiàn)短時間的增加趨勢,此后呈持續(xù)減少趨勢變化,2018年表現(xiàn)為增加趨勢。

        (三)日照時數(shù)的突變檢驗(yàn)分析

        氣候突變是指在較短的時間內(nèi)從一種相對穩(wěn)定的氣候狀態(tài)向另一種氣候狀態(tài)快速轉(zhuǎn)變,表現(xiàn)出氣候系統(tǒng)的非線性特征。由圖1可知,南靖縣日照時數(shù)1962-1965年呈增加趨勢,從1964年一直呈下降趨勢,UF和UB線在1975年附近發(fā)生交叉,交叉點(diǎn)處于a=0.05的兩條信度線之間,UF線自交叉點(diǎn)后穩(wěn)步下降并穿越-1.96的信度線,可見,1975年年日照時數(shù)發(fā)生減少突變。日照向著減少的方向變化。

        圖1為南靖縣1956-2020年四季日照時數(shù)Mann-Kendal突變檢驗(yàn)曲線。由圖1a可知,南靖縣春季日照時數(shù)在1958-1959年、1963-1974年呈增加趨勢,1975年以來呈減少趨勢,UF和UB線在1969年發(fā)生交叉點(diǎn),交叉點(diǎn)處于a=0.05的置信區(qū)間內(nèi),UF線自交點(diǎn)后穩(wěn)步下降并穿過a=0.05顯著檢驗(yàn)性邊界,可見春季日照時數(shù)在1969年發(fā)生一次日照時數(shù)減少突變。由圖1b可知,夏季日照時數(shù)總體上呈減少趨勢,UF和UB線在1975年附近發(fā)生交叉,交叉點(diǎn)處于a=0.05的置信區(qū)間內(nèi),UF線自交叉點(diǎn)后逐步下降并下沖-1.96的信度線,可見夏季日照時數(shù)在1975左右發(fā)生了一次日照減少突變。由圖1c可知,秋季日照時數(shù)變化情況要復(fù)雜的多。在置信區(qū)間內(nèi)交叉點(diǎn)較多,都集中在20世紀(jì)70年中期到80年代初期,分別為1974-1977年有4個交叉點(diǎn)及1981年一個交點(diǎn),這里主要討論UF和UB相交于1981年的交點(diǎn),自交點(diǎn)后UF值一直減少并穿過信度線的下邊界,可見秋季在1981年左右發(fā)生了日照時數(shù)減少的突變。由圖1d可知,冬季日照時數(shù)在1967年前呈增加趨勢,之后日照至2020年日照時數(shù)呈減少趨勢,UF和UB線在1979年附近發(fā)生交叉,交叉點(diǎn)處于a=0.05的置信區(qū)間內(nèi),可見冬季日照時數(shù)在1979年左右發(fā)生以此日照減少突變。

        三、日照變化對水稻生產(chǎn)的影響

        南靖縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候,主要農(nóng)作物為水稻。根據(jù)上述研究,1956-2020年,南靖縣的日照時長有明顯減少的變化趨勢。這些變化對水稻產(chǎn)量的影響體現(xiàn)在幾個方面:一方面,光照不足會導(dǎo)致作物光合作用減弱,養(yǎng)分積累減少;另一方面水稻的結(jié)實(shí)率和千粒重急劇下降,最終導(dǎo)致水稻產(chǎn)量的嚴(yán)重下降。因此,不斷減少的日照時長對水稻的生長有著極其不利的影響。

        四、結(jié)語

        (1)南靖1956-2020年日照時數(shù)呈明顯下降趨勢,近65年,南靖縣日照時數(shù)減少了近401.1個小時,20世紀(jì)60年代的日照時數(shù)最多,較其他多年平均偏多30%,另外,南靖縣近65年日照時數(shù)年際變化幅度較大,最多年和最少年相差達(dá)960h。

        (2)四個季節(jié)的日照時長變化與年日照時數(shù)變化基本相似,均呈現(xiàn)不斷減少的變化趨勢。夏秋兩季減少得多,春冬兩季減少得少。

        (3)南靖縣日照時數(shù)的減少會給水稻生長帶來非常嚴(yán)重的不良影響,造成水稻光合作用下降,養(yǎng)分積累減少,還會造成水稻的結(jié)實(shí)率和千粒重大幅度降低,最終導(dǎo)致水稻的減產(chǎn)。

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