保定市近55a日照時數的變化特征及影響因子分析

李玉娥，李忠琦，王紅雁

（1.保定市氣象局，河北 保定 071000；2.大興安嶺地區氣象局，黑龍江 加格達奇 165000；3.龍江縣氣象局，黑龍江 龍江 161100）

保定市近55a日照時數的變化特征及影響因子分析

李玉娥1，李忠琦2，王紅雁3

（1.保定市氣象局，河北 保定 071000；2.大興安嶺地區氣象局，黑龍江 加格達奇 165000；3.龍江縣氣象局，黑龍江 龍江 161100）

利用保定市1955～2009年的日照、云量、霧、沙塵等資料，采用統計學的方法，分析日照時數的變化特征及影響因子。結果表明：近55 a年日照時數呈減少趨勢，其趨勢變化率為-103.9 h／10 a，四季日照時數也均呈現下降特征，保定市的日照時數5月份最多，12月最少。影響保定市日照時數減少的主要原因是14：00總云量的增多，以及霧、輕霧日數增多導致能見度的下降。

日照時數；趨勢；總云量；能見度

1 引言

日照時數表示一個地方直接受太陽光照射的實有時數，是太陽輻射最直接的表現，受云、霧、空氣污染物等多種因素影響。張秀艷[1]等對虎林市日照時數的變化特征及其與云量的關系進行了分析。李躍清[2]認為青藏高原東側的日照和云量的變化是春夏季氣溫變化的重要原因。由于日照受諸多要素的影響，不同地區日照的變化特征具有明顯的差異。覃崢嶸[3]分析了南寧日照時數減少的成因，找出了夏季日照時數的減少與降水量、廢氣排放總量的關系。Shaw Chen Liu等人[4]分析了臺灣地區日照時數的變化特征，認為日照減少的主要原因是人類排放氣溶膠的增加導致云量的增加。本文利用保定市長達55 a的日照時數資料，分析了保定市日照時數的變化規律及其主要影響因子。

2 資料和方法

2.1 資料選取

保定市1955～2009年的逐日日照時數、總低云量、霧、輕霧、煙、霾、浮塵、揚沙等常規觀測資料。季節劃分：春季為3～5月，夏季為6～8月，秋季為9～11月，冬季12～2月。

2.2 計算方法

采用線性趨勢分析來估算相關要素的氣候變化趨勢，表示為：yt=a1ti+a0,式中yi為ti時刻的要素值的趨勢方程估計量，ti為時間序號。把一階系數a1乘以10稱為該要素變化傾向率(或變化率)，如果為日照時數，則單位為：h／10 a。 a1可以用最小二乘法求得。日照時數是呈上升趨勢還是下降趨勢取決于a的符號，即傾向值，正為上升，負為下降。趨勢是否顯著用ti與Si之間的相關系數來判定，超過0.05顯著性水平則認為趨勢顯著。

應用累積距平法,繪制累積距平曲線，可對日照時數突變進行簡要分析。對于時間序列y，其某一時刻t的累積距平表示為：(i=1，2，…，n)，其中為多年平均值，n個時刻的累積距平值全部算出，即可繪制累積距平曲線，進行趨勢分析，判斷其長期顯著的演變趨勢及持續性變化，并可診斷出發生突變的大致時間。

3 日照時數變化特征

3.1 保定市日照時數的年際變化特征

保定市近55 a日照時數呈減少趨勢(見圖1)，其趨勢變化率為-103.9 h／10 a，55 a減少了571 h，減少趨勢非常明顯，并呈現出階段性，從90年代后日照時數呈現出快速減少趨勢。保定多年平均日照時數為2 511 h，但日照時數年際變化振幅較大，最高值出現在1965年為3 040 h,最低值出現在2008年僅為2 025 h，為有氣象記錄以來日照時數最少的年份。年日照時數極差達1 015 h。

通過日照時數累積距平變化趨勢來看 (見圖2)，1955～1971年、1984～1989年為日照偏多期，1995～2009年為快速減少階段。可以看出在1995年左右保定市日照時數發生了突變，并從1995年開始，減少速率明顯加快。從20世紀50年代到現在，年日照時數大約減少了25%左右。

圖1 保定1955～2009年日照時數變化曲線及趨勢

圖2 保定1955～2009年日照時數累積距平

3.2 保定市各季日照時數的年際變化特征

保定市各季日照時數的分布情況是：春季日照時數最多，其次是夏季、秋季，冬季日照時數最少。四季日照時數的年際變化均呈現下降特征（見圖3），夏季日照時數減少最為明顯，減少率為31.7 h/10 a，春季日照時數減少率最小，只有13.5 h/10 a，這恰好與春季日照時數最多相對應，表明日照時數多的季節，日照的減少率和變化幅度較小。

3.3 保定市逐月平均日照時數的變化特征

圖3 保定1955～2009年各季日照時數變化

保定市55 a各月平均日照時數見圖4，其中5月份最多，達到274.5 h，12月份日照時數最少，只有159.1 h，變化幅度達115.4 h。這與可照時數的最大值出現的月份不一致，主要是由于保定市6～8月是雨季，年降水量的70%出現在這一時段，云量多，影響了日照。圖5所示，保定市日照百分率5月份最大，為61.8%，7月份最小，只有46.3%。

圖4 保定1955～2009年逐月平均日照時數變化

圖5 保定1955～2009年逐月平均日照百分率

4 影響日照時數變化的因子分析

影響日照時數變化的因子有很多，云量、大氣透明度等是影響日照時數的重要因子。對于本文所討論的時間尺度而言，影響日照時數最重要的因子是大氣中云的變化和大氣透明度。大氣透明度是表征大氣對太陽輻射透明度的一個參數，是受大氣中的水汽含量以及大氣氣溶膠含量等因子影響，天氣現象中的霧、輕霧、煙、霾、浮塵、揚沙等影響能見度的現象是與大氣中水汽含量及氣溶膠量值最為密切的因子。因此，本文選取了保定市1955～2009年總云量、低云量、能見度、煙、霧、浮塵、揚沙日數等參數，來分析影響保定市日照減少的可能因素。首先計算了所選因子與年日照時數的線性相關系數。發現14：00年平均總云量與年總照時數的線性相關系數絕對值最大，達到了-0.613，可見總云量是影響日照時數的最重要因子。除低云量外其它因子與日照時數的相關系數也超過0.36，均可以通過置信度為0.01的檢驗，表明它們存在著明顯的線性相關。下面分別討論一下它們各自對日照時數的影響。

表1 各要素與年日照時數的線性相關系數

4.1 云對日照時數的影響

云對日照時數的影響主要體現在總云量上，14：00年平均低云量與年日照時數線性相關性很小，只有0.02,通不過檢驗，或者說14：00年平均低云量與年總日照時數不存在線性相關性，故這里不予討論。而14：00平均總云量與日照時數存在明顯的負相關，近55 a來，保定市總云量呈現增多的趨勢（見圖6），55 a來增加了0.5成左右，平均增長率為0.09成/10 a。從而影響光照，使日照時數減少。對比圖1和圖6看出，進入本世紀以來，總云量快速增多，正好與日照時數的快速下降階段相對應。所以，可以斷定總云量是是影響日照時數的最重要因子之一。

圖6 保定1955～2009年14∶00年平均總云量變化

4.2 輕霧、霧、能見度對日照時數的影響

霧、輕霧日數、能見度是表征大氣透明度的重要因子，它們與日照時數存在著明顯的線性相關，霧、輕霧日數呈增多趨勢，見圖7,平均每10 a增長12 d，致使年平均能見度呈下降趨勢，下降率達到0.63 km/10 a。對比圖1、7、8可以發現：70年代中期至80年代中期，霧、輕霧日數偏多，平均能見度偏低，與該時期日照時數偏少是相對應的，可見，霧、輕霧日數、能見度也是影響日照時數的重要因子。

圖7 保定1955～2009年霧、輕霧日數變化

圖8 保定1955～2009年平均能見度的變化

4.3 煙、霾、浮塵、揚沙日數對日照時數的影響

煙、霾、浮塵、揚沙總日數近55 a呈現出快速減少的趨勢，減少率為38 d/10 a,55 a總日數下降了200多天，與日照時數減少趨勢一致，表現出明顯的線性正相關。從理論上說煙、浮塵和揚沙日數的減少，有利于日照時數的增多，但現實正好相反。這可以從兩個方面作出解釋：其一、煙、霾、浮塵、揚沙這些天氣現象在保定一般不會造成比較低的能見度，對日照影響很小；其二、煙、霾、浮塵、揚沙這些“干塵”現象出現的日數與輕霧、霧這些和水汽有關的天氣現象有明顯的線性負相關，相關系數達到-0.55,置信度超過0.01,也就是說煙、霾、浮塵、揚沙這些“干塵”現象日數的減少，意味著輕霧、霧這些濕現象日數的增多，從而引起日照時數的減少。因此，煙、浮塵、揚沙總日數的變化不是造成保定市日照時數顯著減少的主要原因。

5 結論

保定市近55 a日照時數呈減少趨勢，其趨勢變化率為-103.9 h／10 a。四季日照時數也均呈現下降特征，夏季日照時數減少率最大，春季減少率最小。保定市的日照時數5月份最多，12月最少，與可照時數的分布有一定的差異，7月日照百分率最小，其主要原因是保定市6～8月是雨季，云量多，對日照造成很大影響。

影響保定市日照時數減少的主要因子是總云量、霧、輕霧日數和能見度。近55 a來保定14：00總云量增多趨勢，以及霧、輕霧日數的增多，導致能見度下降，造成了保定日照時數減少的趨勢。

[1]張秀艷，宋玉華，樸虎.虎林市近40a日照時數的變化特征[J].黑龍江氣象，2009，26（3）：27-28.

[2]李躍清.近40年青藏高原東側地區云、日照、溫度及日較差的分析[J].高原氣象，2002，21(3)：327-332.

[3]覃崢嶸.南寧日照時數減少的氣候特征及成因分析[J].廣西氣象，1999，20(2)：38-40.

[4]Shaw Chen Liu，Chung Ho Wang，Chein Jung Shiu，et a1.Reduction in sunshine duration over Taiwan：causes and implications[J].Terrestrial。 Atmospheric and Oceanic Sciences，2002，13(4)：523-545.

P414.5+1

A

1002-252X(2010)03-0014-04

2010-6-6

李玉娥，（1968-），女，河北省易縣人，成都信息工程學院，本科生，工程師.