張家口地區43年寡照日數特征分析

田晶

摘要 采用1972—2015 年 43 年的逐日日照資料，分析張家口地區寡照（逐日日照時數≤3 h）日數特征分析，結果表明：43年日照時數呈減少趨勢，光照條件壩上大于壩下；寡照日數總體呈上升趨勢，2000年后趨勢明顯；6年滑動平均分布曲線分為低值期和和上升期；43年寡照日數僅占全年日照的14.8%，各季略有差異：秋冬2季占全年寡照日數的57%，具有冬多春少的分布特點，寡照日數8—12月較多，特別是11—12月，日照時數過短對設施作物生長有不良影響；輕度和中度寡照次數變化曲線與6年滑動平均分析結果相比提前5年，重度寡照次數出現次數極少，主要在壩下南部4縣，各等級寡照次數均呈顯著的上升趨勢，輕度寡照事件（較顯著）發生次數明顯多于中度事件（顯著）次數。寡照天氣設施蔬果生長緩慢，灰霉病發病率增多，菜農要盡量延長蔬果見光時間，通過清潔棚膜增加透光度，進行棚內小氣候調控，加強蔬果病害監測防治，確保蔬果安全生產。

關鍵詞 寡照日數；不同等級寡照次數；河北張家口；1972—2015年

中圖分類號 P422.1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）16-0215-02

Abstract In this paper，the character of spare sunlight（daily sunlight hours≤3 hours） days was analyzed based on daily data in Zhangjiakou region from 1972 to 2015.The results showed that in the past 43 years，annual sunlight number decreased，the sunlight condition in Bashang region was better than that in Baxia region.The number of spare sunlight days generally showed an upward trend，and the trend was even more obvious since 2000；6-year moving average curve was divided into low value period and rising period.In recent 43 years，spare sunlight days accounted for only 14.8% of the total sunlight days，and there was a little difference in each season.The spare sunlight days in autumn and winter accounted for 57% of the annual days.The distribution of spare sunlight was more in winter and less in spring.There were more spare sunlight days between August and December，especially in November and December.Short duration of sunlight had adverse effects on the growth of the facility crops.The curves of spare sunlight in mild and moderate grade varied 5 years earlier than the 6-year moving average curve.The severe spare sunlight condition was very rare，mainly appeared in four county towns which were in the south of Baxia region.The upward trend for the number of spare sunlight in different grade was obvious，and the mild spare sunlight condition was more than the moderate ones.The facility crops growed more slowly and had higher Gray Mold disease incidence in the spare sunlight condition.Therefore，to ensure the safety of production，farmers should prolong the sunlight time of crops，improve the light transmittance through cleaning greenhouse film，adjust the greenhouse microclimate，strengthen the monitoring of crops diseases.

Key words spare sunlight days；the number of spare sunlight in different grade；Zhangjiakou Hebei；1972—2015

在全球增暖[1]的背景下，日照是表征太陽輻射強弱的一個重要因子[2]，與人類的生產活動、動植物的生長發育密切相關，更是農作物生長發育不可缺少的條件。受城市化進展、城市空氣污染等的影響，寡照天氣越來越被人重視，持續寡照天氣時光照不足，給農業也帶來影響，特別對設施農業生產會造成嚴重影響，成為影響設施農業生產的主要氣象災害之一。

魏瑞江最早提出日光溫室低溫寡照災害指標[3]并分析了低溫寡照下日光溫室小氣候的變化規律。近年來，國內學者在設施農業小氣候與外界的相互關系及災害防御方面取得了一定進展。魏瑞江等[4-5]研究了日光溫室小氣候特征及其與外界環境的關系，袁 靜等[6-7]研究了低溫寡照天氣對設施農業生產的影響。楊再強等[8-10]研究了日光溫室災害風險分析。

近年來張家口地區的寡照日數呈不斷增加趨勢，設施農業作為當地的優勢產業頻頻受災，特別是秋冬季連續寡照，寡照天氣條件下，設施作物無法有效獲得必需的光照環境，棚內溫度低、濕度大，作物生長緩慢、抗性降低，極易發生病害，導致蔬菜生長受阻，嚴重時導致死亡，造成嚴重損失，制約設施農業的進一步發展。截至目前，學術研究多以寡照最為嚴重的華北地區為重心，對冀北地區寡照的相關研究卻很少，因此研究張家口地區寡照日數的特征分析對本地農業生產布局的影響及防御顯的尤為迫切，對進一步增強“寡照”災害性天氣的認識和趨利避害具有重要的現實意義。

1 資料與方法

1.1 數據來源

由于1960—1971年大部分縣區先后建站不一，氣象數據缺失，本文采用張家口地區14個氣象觀測臺站1972—2015年逐日日照時數觀測資料。四季劃分：3—5 月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至次年2月為冬季。

1.2 研究方法

采用魏瑞江等[3]提出的設施農業寡照等級劃分方法，用以統計不同強度寡照事件的發生次數，將日照3 h作為臨界值，分為輕度、中度和重度3級。輕度寡照：連續 3 d無日照，或4 d中有3 d無日照且另外1 d日照時數≤3 h；中度寡照：連續4～7 d無日照或連續 7 d日照時數≤3 h；重度寡照：>7 d無日照或連續10 d以上日照時數≤3 h。采用Kendall秩相關系數顯著性檢驗[11]分析各等級寡照事件發生次數的長期變化趨勢。

2 結果與分析

2.1 日照時數變化特征

日照是影響作物生長發育的關鍵氣象因子，1972—2015年張家口地區14縣區年日照時數平均值2 587 h，最大為1986年，達2 805 h；最小為2003年，僅為2 285 h，日照時數呈減少趨勢。張家口地區兼有高原、山地、丘陵、河谷盆地等多種復雜地形，分為壩上、壩下和壩頭，光照受地形影響比較明顯[12]，壩頭一帶由于坡地對陽光有遮擋作用，日照相對較少，崇禮最少為2 537 h，壩上草原地勢開闊，陽光充足，日照時數相對較多，康保最多為2 795 h。

2.2 寡照日數的氣候特征

2.2.1 寡照日數年代際變化。1972—2015年張家口地區各年寡照日數變化如圖1所示。可以看出，寡照日數總體呈上升趨勢，70年代上下波動變化，80年代呈減少趨勢，1980年寡照日數下滑，80年代均低于均值，1987年達到最低值35 d，90年代波動緩慢上升，1992年突變后再呈減少趨勢，2000年后逐漸增多，前期呈增多趨勢且強度較弱，中期呈增多趨勢且強度較強，2010年達到頂峰，后期波動較大，2013年寡照日數低于均值，2014—2015年突增明顯，2015年達到最大值。寡照日數在70年代平均出現45 d，80年代平均出現40 d，90年代平均出現45 d，保持在年平均47 d以下，2000年之后平均寡照日數出現53 d，趨勢明顯上升，特別是2005年后（除2013年）較為頻繁。

通過寡照日數6年滑動平均分布曲線可將其劃分幾個階段：第一階段是20世紀70—90年代，年間平均寡照日數低于年均值，為低值期。改革開放初期，城市發展較慢，工業和交通運輸業發展受制，人為因素破壞環境較輕，霧霾天氣較少，寡照日數上升較慢。第二階段是2000年之后為上升期，年間平均寡照日數是53 d，高于年均值，2015年達到最大值，為64 d。隨著張家口地區經濟的全面發展，城鎮化進程加快，城市人口增長，工業交通運輸業快速發展，房地產開發，機動車輛增多，各種污染源不斷增加，從而使空氣中的總懸浮顆粒物濃度上升，霧霾增多，寡照日數也明顯上升，近2年平均寡照日數為60 d，表明張家口地區天氣正趨于惡性發展，空氣質量不斷惡化。

2.2.2 寡照日數季變化。與河北中南部相比，張家口地區寡照日數偏少，1972—2015年寡照日數僅占全年日照的14.8%，各季寡照日數略有差異。由表1可以看出，冬季平均寡照日數達18 d，占全年的33%，春季平均寡照日數為10 d，占全年的19%，秋、冬2季占全年的57%，張家口地區寡照日數具有冬多春少的分布特點。這是因為冬季冷空氣活動頻繁，多處于變性高壓脊中，均壓場穩定，空氣干燥，風力小，空氣中的粉塵、汽車尾氣不易擴散或稀釋，導致霧霾天氣出現，寡照日數增多。在春季多大風天氣，降水較為頻繁，帶有粉塵的空氣多經雨水沖刷，凈化空氣，進而減少霧霾的形成。

2.2.3 寡照日數月變化。張家口地區1972—2015年不同月份寡照日數明顯不同。其中，寡照日數最多的是8月，平均達5.0 d，其次是7月，平均寡照日數為4.6 d；寡照日數最少的是4月、5月，平均為3.2 d，其次是6月，平均寡照日數為3.3 d。寡照日數最高值出現在2012年12月，其次是 2011年11月，均為10 d，而最低值出現在1992年2月，僅為0.1 d。8—12月日照時數較少，特別是11—12月，日照時數過短對設施作物生長有不良影響。

根據張家口地區天氣個例的統計，由于天氣系統和地形的原因，7—8月張家口地區多處于高空冷渦的活動中，午后雷陣雨天氣出現的次數較多，雨水的沖刷對空氣凈化有利無弊，統計的寡照日數多為短歷時強降水下寡照日。秋冬過渡期冷空氣活動頻繁，日照時間短，靜風日數較多，容易形成霧霾天氣，這也是設施大棚育苗的關鍵期，受日照影響較大。

2.3 不同程度寡照變化特征

按前述寡照的統計標準，將日照3 d作為臨界值，分為輕度、中度和重度3級。采用Kendall秩相關系數顯著性檢驗分析各等級寡照事件發生次數的長期變化趨勢。

張家口地區14站點各等級寡照事件歷年總次數變化曲線如圖2所示，可以看出多年平均3個等級相比，輕度寡照次數≥中度寡照次數≥重度寡照次數，輕度寡照次數最多，出現了22.7次，中度寡照次數出現了11.0次，重度寡照次數出現不足1次。輕度和中度寡照次數1995年開始增多，這與6年滑動平均分析結果提前5年，重度寡照次數出現次數極少，主要在壩下南部4縣。

為分析1972—2015年各等級寡照次數變化趨勢，計算了Kendall秩相關系數并進行了顯著性檢驗（=0.05），結果表明各等級寡照次數均呈顯著的上升趨勢，輕度寡照事件（較顯著）發生次數明顯多于中度事件（顯著）次數。

3 結論與討論

（1）1972—2015年張家口地區14縣區日照時數呈現減少趨勢，光照條件壩上大于壩下，多年日照時數平均值為2 587 h。

（2）寡照日數6年滑動平均：第一階段是20世紀70—90年代，年間平均寡照日數低于年均值，為低值期。第二階段是2000年之后為上升期，年間平均寡照日數是53 d，高于年均值，2015年達到最大值，為64 d。

（3）1972—2015年寡照日數僅僅占全年日照的14.8%，各季寡照日數略有差異，冬季平均寡照日數達18 d，占全年的33%，春季平均寡照日數為10 d，占全年的19%，秋、冬2季占全年的57%，具有冬多春少的分布特點。不同月份寡照日數明顯不同，8—12月日照時數比較少，特別是11—12月寡照日數偏多，日照時間短對設施作物的生長有著直接的影響。

（4）輕度和中度寡照次數變化曲線與6年滑動平均分析結果相比提前5年，重度寡照次數出現次數極少，主要在壩下南部4縣。利用Kendall秩相關系數顯著性檢驗各等級寡照次數均呈顯著的上升趨勢，輕度寡照事件（較顯著）發生次數明顯多于中度事件（顯著）次數。

（5）雖然與河北中南部相比，張家口地區寡照日數偏少，但近幾年寡照天氣對本地設施生產影響甚大，設施蔬果生長緩慢，長勢偏弱，灰霉病發病率增多，對蔬果產量和品質造成嚴重影響；菜農要嚴格控制澆水，及時通風排濕，盡量延長蔬果見光時間，通過清潔棚膜增加透光度，還可通過懸掛燈泡、鋪設反光幕墻等增溫、補光、降濕措施，進行棚內小氣候調控，使用煙劑對溫室進行消毒，加強蔬果病害監測防治，確保蔬果安全生產。

4 參考文獻

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