1961—2015年海東市日照時(shí)數(shù)變化特征分析

裴玉芳　祁棟林　張啟發(fā)

摘要 利用1961—2015年青海省海東市5個(gè)氣象站日照時(shí)數(shù)月資料，通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和突變檢驗(yàn)等方法，對(duì)海東市日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：青海省海東市日照時(shí)數(shù)月際和季節(jié)變化明顯，月際變化表現(xiàn)為三峰型分布，春夏季最大，秋季最小；在近55年來(lái)年、生長(zhǎng)季和四季日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)出減少的年際變化特征，尤其是年、冬、夏和生長(zhǎng)季下降趨勢(shì)顯著，1990年前后年日照時(shí)數(shù)由明顯偏多變?yōu)槊黠@偏少。海東市年日照時(shí)數(shù)在2002年發(fā)生突變。

關(guān)鍵詞 日照時(shí)數(shù)；變異系數(shù)；突變檢驗(yàn)；變化特征；青海海東；1961—2015年

中圖分類號(hào) P422.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）03-0207-03

日照是太陽(yáng)活動(dòng)最重要的表現(xiàn)形式，不僅是氣候資源的重要組成部分，而且是氣候變化的主要影響因子[1]。鑒于日照時(shí)數(shù)的重要性，近年來(lái)國(guó)內(nèi)不少學(xué)者就不同區(qū)域日照時(shí)數(shù)的變化及其影響因素進(jìn)行了分析研究[2-3]，而對(duì)青藏高原日照時(shí)數(shù)變化的研究大部分集中在高原主體上[4-8]，對(duì)于高原東部地區(qū)尤其是海東市日照時(shí)數(shù)演變規(guī)律及原因的研究還較少，無(wú)法了解海東市日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化的特征及其成因。

海東市位于青藏高原和黃土高原的過(guò)渡地帶，是青海省主要的工農(nóng)業(yè)區(qū)和人口積聚區(qū)，屬高原大陸性氣候，近年來(lái)氣候變化明顯，使得干旱日益顯著，氣候環(huán)境日益嚴(yán)峻，對(duì)生態(tài)環(huán)境、人們的生產(chǎn)生活產(chǎn)生重大影響。本文擬對(duì)海東市近55年來(lái)（1961—2015年）年、季、月日照時(shí)數(shù)的分布規(guī)律和變化趨勢(shì)進(jìn)行全面分析，不僅對(duì)認(rèn)識(shí)該地區(qū)氣候背景狀況和氣候資源變化有重要作用，而且對(duì)海東市利用清潔能源、合理布局農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、旅游資源開(kāi)發(fā)乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展等也具有重要意義。

1 資料與方法

所用資料由青海省氣候中心提供，為青海省海東市5個(gè)氣象站（民和、樂(lè)都、化隆、循化和互助）1961—2015年日照時(shí)數(shù)月資料。用算術(shù)平均值代表海東市。季節(jié)劃分：以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季，其中5—9月為生長(zhǎng)季。采用線性傾向估計(jì)法[9]和變異系數(shù)[9]來(lái)分別描述日照時(shí)數(shù)的總體趨勢(shì)和變化穩(wěn)定性，采用Mann-Kendall突變檢驗(yàn)[9]分析檢測(cè)日照時(shí)數(shù)的氣候突變情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 日照時(shí)數(shù)的月際和季節(jié)變化

圖1給出了海東市日照時(shí)數(shù)的月際和季節(jié)變化。可以看出，海東市月平均日照時(shí)數(shù)在182.5～239.0 h之間，分布規(guī)律表現(xiàn)為三峰型分布，一年中5月、8月和12月為日照時(shí)數(shù)的相對(duì)高值期，2月、6月和9月是相對(duì)低值期。2—4月逐月逐漸增加，5月達(dá)全年最大，以后逐月波動(dòng)下降，3—8月是全年日照時(shí)數(shù)最大的6個(gè)月，占全年的比例約52.0%。一年中變異系數(shù)在0.08～0.15之間，6—10月變異系數(shù)均在0.10以上，9月和10月為最大，4月最小。

春、夏、秋、冬季平均日照時(shí)數(shù)分別為692.0、692.7、595.8、619.9 h，占全年的比例分別為26.6%、26.6%、22.9%和23.8%，變異系數(shù)分別為0.05、0.07、0.09和0.07。可以看出，海東市日照時(shí)數(shù)存在明顯的季節(jié)變化，春夏季最大，冬季次之，秋季最小；而變異系數(shù)在秋季最大，冬夏季次之，春季最小。

2.2 日照時(shí)數(shù)的年際變化

由圖2可以看出，近55年來(lái)，海東市年日照時(shí)數(shù)以36.6 h/10年速率極顯著下降，并呈現(xiàn)出階段性變化的特征。海東市年平均日照時(shí)數(shù)為2 600.4 h，變異系數(shù)為0.04，最大為2 846.1 h，出現(xiàn)在1963年，最小為2 399.4 h，出現(xiàn)在1989年，最大和最小值兩者相差446.7 h，占?xì)v年平均值的17.2%，表明其年日照時(shí)數(shù)年際變化振幅較大。1990年以前日照時(shí)數(shù)多在均值以上，為偏多期，1990年以后年日照時(shí)數(shù)多在均值以下，為偏少期。生長(zhǎng)季日照時(shí)數(shù)以14.7 h/10年速率顯著下降，多年平均為1 114.2 h，最大值出現(xiàn)在1990年（1 276.1 h），最小值為978.5 h，出現(xiàn)在2009年。

海東市春、夏、秋、冬季日照時(shí)數(shù)均呈下降趨勢(shì)，變化速率分別為-0.01、-11.6、-8.6、-16.4 h/10年，各季最大值分別為769.7、781.3、714.6、727.1 h，分別出現(xiàn)在2008年、1990年、1972年和1963年；最小值分別為620.2、596.4、480.2、508.2 h，分別出現(xiàn)在1992年、1989年、2014年和2012年，最大和最小值相差分別149.5、184.9、234.4、218.9 h，分別占多年平均值的21.6%、26.7%、39.3%和35.3%，冬季通過(guò)0.001的顯著性檢驗(yàn)，夏季通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，春秋季未通過(guò)0.05的顯著性檢驗(yàn)，表明冬夏季日照時(shí)數(shù)下降造成海東市年日照時(shí)數(shù)顯著減小。

從表1可以看出青海省海東市月日照時(shí)數(shù)的年際變化特點(diǎn)。從氣候傾向率來(lái)看，海東市各月日照時(shí)數(shù)除4月外其他月份均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，變化速率各異，11月至翌年2月和6月通過(guò)0.05以上的顯著性檢驗(yàn)，其他月份日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)不明顯，減幅最大的是12月，為6.7 h/10年。

2.3 日照時(shí)數(shù)的年代際變化

從海東市年和四季日照時(shí)數(shù)年代際距平變化（表2）來(lái)看，年、秋季和冬季20世紀(jì)60—90年代均為正距平，21世紀(jì)00年代為負(fù)距平。春季20世紀(jì)60—70年代和21世紀(jì)00年代為正距平，20世紀(jì)80—90年代為負(fù)距平，而夏季20世紀(jì)60—70年代和90年代為正距平，20世紀(jì)80年代和21世紀(jì)00年代為負(fù)距平，20世紀(jì)70年代以后呈現(xiàn)逐步下降趨勢(shì)，而冬夏季從20世紀(jì)60年代開(kāi)始一直處于減少趨勢(shì)。

2.4 日照時(shí)數(shù)突變特征分析

為了了解海東市日照時(shí)數(shù)的突變情況，對(duì)近55年年時(shí)間序列進(jìn)行了M-K法突變檢驗(yàn)（圖3）。從年日照時(shí)數(shù)M-K檢驗(yàn)曲線圖可以看出：海東市年日照時(shí)數(shù)1961年開(kāi)始波動(dòng)下降，1975進(jìn)入短期上升趨勢(shì)，進(jìn)入20世紀(jì)80年代日照時(shí)數(shù)開(kāi)始逐漸下降，90年代中到21世紀(jì)初為上升趨勢(shì)，以后進(jìn)入快速減少階段。根據(jù)UF和UB曲線交點(diǎn)的位置，確定突變開(kāi)始的具體時(shí)間是1995年。春季日照時(shí)數(shù)20世紀(jì)60年代中期至70年代末為上升趨勢(shì)，進(jìn)入80年代轉(zhuǎn)入下降階段，UF和UB曲線交點(diǎn)的位置在2002年之間，2006年后下降趨勢(shì)通過(guò)0.05的顯著性。突變前、后日照時(shí)數(shù)平均分別為2 632.4、2 497.1 h，相差為135.3 h，對(duì)突變前后進(jìn)行均值統(tǒng)計(jì)t檢驗(yàn)，t=4.21>t0.05，表明突變前后日照時(shí)數(shù)均值有顯著性差異。

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)1961—2015年青海省海東市日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征分析，得出如下結(jié)論：

（1）青海省海東市日照時(shí)數(shù)月際和季節(jié)變化特征明顯，月際變化表現(xiàn)為三峰型分布；四季中，春、夏季最大，秋季最小。

（2）近55年來(lái)，青海省海東市日照時(shí)數(shù)在年、生長(zhǎng)季和冬夏季均呈現(xiàn)出顯著的減少趨勢(shì)，1990年前后日照時(shí)數(shù)由明顯偏多變?yōu)槊黠@偏少。

（3）海東市年日照時(shí)數(shù)在2002年發(fā)生突變，2006年后下降趨勢(shì)顯著。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 趙東，羅勇，高歌，等.1961年至2007年中國(guó)日照的演變及其關(guān)鍵氣候特征[J].資源科學(xué)，2010，32（4）：701-711.

[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] 李雪，鄭新江，咸迪，等.中國(guó)黑戈壁地區(qū)日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化及影響因素[J].干旱氣象，2013，31（3）：471-475.

[4] 華維，范廣洲，周定文，等.青藏高原四季日照時(shí)數(shù)年際、年代際變化趨勢(shì)分析[J].自然資源學(xué)報(bào)，2009，24（10）：1810-1817.

[5] 李躍清.近40年青藏高原東側(cè)地區(qū)云、日照、溫度及日較差的分析[J].高原氣象，2002，21（3）：327-331.

[6] 劉義花，汪青春，王振宇，等.1971—2007年青海省日照時(shí)數(shù)的時(shí)空分布特征[J].資源科學(xué)，2011，33（5）：1010-1016.

[7] 杜軍，邊多，胡軍，等.西藏近35年日照時(shí)數(shù)的變化特征及其影響因素[J].地理學(xué)報(bào)，2007，62（5）：492-500.

[8] 黃勝，馬占良.近50年西寧市日照時(shí)數(shù)變化規(guī)律分析[J].高原氣象，2011，30（5）：1422-1425.

[9] 魏鳳英.現(xiàn)代氣象統(tǒng)計(jì)診斷與預(yù)測(cè)技術(shù)[M].北京：氣象出版社，2007：1-296.