荊州市荊州區近40年日照資源特征分析

劉詩慧 李子豪 楊青青 葉佩

摘要：本文利用荊州市荊州區1981-2020年日照時數日照時數觀測數據資料，采用了氣象統計分析方法討論了荊州區近40年的日照時數年、季節、月變化特征以及日照時數的年代際變化趨勢。主要得出以下初步結論：荊州區的年總日照時數平均為1630.3h。四季中，夏季的日照時數最長長達554.7h，其次是春季408.3h、秋季392.1h，最短為秋季275.2h。日照時數月平均為135.9h，其中8月為全年日照時數最高值。1981-2020年年日照時數變化趨勢呈減少趨勢，年日照時數在2000年發生了突變。20世紀80年代日照時數偏多，90年代開始日照時數明顯下降。四季中秋季日照時數下降的趨勢最為明顯，春季相對穩定。

關鍵詞：日照時數;變化趨勢

1.引言

太陽輻射是地球上一切動植物的能量源泉，是影響地球氣候環境變化的主要驅動力。日照是太陽輻射最為直觀的表現。荊州地處江漢平原中心，深入開展日照時數的時間分布規律以及變化趨勢研究不僅僅對本地區的氣候背景以及氣候變化有著非常重要的作用，而且對于現在提倡的低碳新能源的開發、農業生產的合理布局以及調控、旅游資源的開發乃至社會經濟的向前推動、發展等也有著極其重要的現實意義。

2.資料與方法

2.1數據來源

日照時數資料來自荊州市觀測站1981-2020年逐月日照時數資料。其中逐季度的日照時數劃分標準為：春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）、冬季（12-次年的2月）。

2.2研究方法

1.線性傾向估計與檢驗。采用線性傾向分析計算出相關的氣象要素的變化趨勢計算相關氣候要素的變化趨勢，其步驟如下：用xi表示樣本數量為n的某一種氣候變量，用ti表示與xi相對應的時間，由此建立一個一元線性回歸方程，公式如下：

圖1為荊州區近40年來平均日照時數年際變化趨勢圖。荊州區年日照平均值為1630.3h。年日照時數隨時間的變化呈下降趨勢，傾向率為-48.0h/10a。由5年滑動平均曲線可以看出荊州區近40年來日照時數變化大致分為兩個階段：一是1981-2007年日照時數的逐年減少，二是2008-2018年日照時數的逐年增多。且在1997-2012年日照時數均在均值之下。

3.2日照時數的季節分布

通過圖2直觀的反應出荊州區四季的日照時數變化皆呈下降趨勢，但也有波動的明顯差異。主要表現為春季的傾向率為-3.5h/10a，夏季-14.6h/10a，秋季-18.7h/10a，冬季-11.1h/10a。各季日照時數變化特征為：秋季>夏季>冬季>春季。其中四季之中平均日照時數多的為夏季554.7h，冬季季最少275.2h，兩者相差279.5h。

3.3日照時數的月變化

由圖3分析可得，全年月平均日照時數呈單峰波動，波峰處于7、8兩月，8月日照時數全年最高（205.8h），7月次之（200.6h），遠大于全年月均值135.9h，由于7，8月正處于夏季氣溫較高且晝長夜短，所以日照時間表現充足，平均每天日照時數達6.4-6.6h。而2月為全年最低（84.1h），極差高達121.7h，全月每天的平均日照時長僅為3h。6月（148.4h）前后日照時數先輕微減少后大幅增加，根據荊州區所處的地理環境，受梅雨季節的影響，6月份陰雨天氣較多。

4.日照時數的突變性檢驗分析

采用滑動t檢驗法對1981-2020年荊州區逐年日照時數時間序列進行了突變分析。為了方便計算分析本研究取n=40，當兩個子序列長度為n1=n2=20，給定顯著水平檢驗a=0.05，t分布自由度按v=n1+n2-2=38。計算t=2.4，查表可得t0.05=2.02 ?|t|>t0.05，拒絕原假設，說明在1981年-2020年這40年中日照時數明顯發生了突變，突變點分別為2000年。

5.結論與討論

近40年來荊州區多年的平均日照時數在1600h左右，年代際變化表現顯著。其中年日照時數最高為1978年達到了1385h，年日照時數最低為2005年的1116h。四季之中夏季的日照最為豐富，日照時數長達554.7h，春季、秋季次之，分別為408.3h、392.1h，冬季日照時數最少為275.2h。荊州區全年日照時數最高為8月份的205.8h，最低為2月份的84.1h。全年日照時數以半年一個振蕩周期上下波動。

1981年-2020年以來荊州區的日照時數呈明顯的下降趨勢。平均每十年減少33h。90年代以前日照時數更是顯著減少。各季日照時數均成負趨勢，其中秋季日照時數減少趨勢最為強烈，每十年減少18.7h，而春季減少較為平緩，約為每十年3.6h。其原因除了自然因素外，與荊州區城市化發展和工業規模不斷增大，大氣中的污染物及氣溶膠和云量增多，增強了大氣對太陽輻射的削弱作用，從而使得日照時數下降，非常值得有關生產部門注意。 此外，有關該區域光、溫、水等氣候資源的不同配置對作物生長的影響，有待于今后繼續深入研究。