氣象探測(cè)環(huán)境對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響分析

劉 燕

(河南省安陽(yáng)市氣象局，河南安陽(yáng) 455000)

氣象探測(cè)環(huán)境對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響分析

劉 燕

(河南省安陽(yáng)市氣象局，河南安陽(yáng) 455000)

首先簡(jiǎn)單介紹了影響日照時(shí)數(shù)的原因，再根據(jù)河南省119個(gè)自動(dòng)氣象站2014年逐日的日照記錄，選取其在冬至、春分、夏至、秋分附近全省都晴天無(wú)云天氣的日照記錄為依據(jù)，以這些自動(dòng)站探測(cè)環(huán)境評(píng)分為探測(cè)環(huán)境狀況的參考，利用線性擬合方法分析它們的相關(guān)性，分別得出它們?cè)诖杭尽⑾募尽⑶锛尽⒍镜臄M合曲線及相關(guān)系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，日照時(shí)數(shù)在冬季受探測(cè)環(huán)境影響最大，春季、秋季次之，而夏季由于太陽(yáng)高度角比較高，日照時(shí)數(shù)受探測(cè)環(huán)境影響不大。并進(jìn)一步闡述了氣象探測(cè)環(huán)境受破壞的原因及探測(cè)環(huán)境保護(hù)的對(duì)策，對(duì)引起社會(huì)各界更好地做好氣象探測(cè)環(huán)境和設(shè)施保護(hù)工作、合理開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源具有一定的社會(huì)意義。

日照時(shí)數(shù)；影響；探測(cè)環(huán)境；保護(hù)措施

氣象資料是氣候預(yù)測(cè)及天氣預(yù)報(bào)工作的基礎(chǔ)，氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的代表性、準(zhǔn)確性、比較性是對(duì)于氣象部門大氣探測(cè)工作的基本要求。太陽(yáng)輻射是地球表層能量的主要來(lái)源，日照時(shí)數(shù)(或日照百分率)是氣象上反應(yīng)太陽(yáng)輻射強(qiáng)弱的重要?dú)庀笠刂唬c緯度、太陽(yáng)高度角、觀測(cè)方法、云量、大氣透明度等要素有關(guān)[1]。近年來(lái)，隨著地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和工業(yè)污染加劇，以及部分觀測(cè)站周圍逐漸被城市高大建筑物包圍，氣象探測(cè)環(huán)境發(fā)生了較大變化，對(duì)氣象要素的代表性、準(zhǔn)確性產(chǎn)生了一定的影響，為了客觀、定量地評(píng)價(jià)氣象觀測(cè)環(huán)境狀況及其代表性，氣象部門要對(duì)國(guó)家基準(zhǔn)氣象站、國(guó)家基本氣象站、國(guó)家一般氣象站的氣象探測(cè)環(huán)境進(jìn)行定量調(diào)查評(píng)估。筆者利用河南省119個(gè)自動(dòng)氣象站2014年的日照時(shí)數(shù)日記錄以及這些臺(tái)站的氣象探測(cè)環(huán)境評(píng)估結(jié)果，分析了氣象探測(cè)環(huán)境變化對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響，探討了引起日照時(shí)數(shù)變化的原因，旨在引起社會(huì)各界更好地做好氣象探測(cè)環(huán)境和設(shè)施的保護(hù)工作，并為合理開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 影響日照時(shí)數(shù)的成因影響日照時(shí)數(shù)的原因主要有5個(gè)方面：①地理緯度影響到太陽(yáng)照射的高度角不同，從而影響到同一天不同緯度的地理位置可照時(shí)數(shù)不同；②云量、霧、降水日數(shù)等氣象上的原因；③日照紙涂藥的影響(如涂藥方法得當(dāng)與否、所用藥品質(zhì)量的好壞)等導(dǎo)致的日照觀測(cè)儀器誤差的原因以及觀測(cè)方法的不同；④隨著工業(yè)社會(huì)發(fā)展，大氣污染加劇，造成輕霧日數(shù)增多，空氣中的煙霧、氣凝膠顆粒不僅造成水平能見(jiàn)度減小，且散射并吸收太陽(yáng)輻射，從而導(dǎo)致日照時(shí)數(shù)下降；⑤某些氣象臺(tái)站探測(cè)環(huán)境破壞，周圍出現(xiàn)不符合要求的人為障礙物，從而影響日照時(shí)數(shù)測(cè)量值的準(zhǔn)確性、代表性。而探測(cè)環(huán)境狀況主要通過(guò)探測(cè)環(huán)境調(diào)查評(píng)分體現(xiàn)，以淇縣站為例，舊站觀測(cè)場(chǎng)探測(cè)環(huán)境評(píng)分為64.9分，新站觀測(cè)場(chǎng)探測(cè)環(huán)境評(píng)分為99分，由圖1可看出，舊站由于高大障礙物的遮擋面積和遮擋方位，嚴(yán)重影響了探測(cè)環(huán)境評(píng)分，導(dǎo)致探測(cè)環(huán)境評(píng)分下降。

1.2 研究日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境相關(guān)性方法由于日照時(shí)數(shù)受地理緯度的影響，對(duì)于河南這些自動(dòng)氣象臺(tái)站來(lái)說(shuō)，自北向南選取安陽(yáng)、許昌、信陽(yáng)有代表性3個(gè)臺(tái)站在春分、夏至、秋分、冬至的可照時(shí)數(shù)(表1)。由此可見(jiàn)，在整個(gè)河南地理范圍內(nèi)，可照日照時(shí)數(shù)受緯度不同引起的偏差很小，遠(yuǎn)小于全省各個(gè)氣象站點(diǎn)日照時(shí)數(shù)的實(shí)際觀測(cè)數(shù)值，可以忽略不計(jì)。 由于在東半球日照計(jì)有很小范圍的空闊區(qū)，因此只有在春分、秋分日附近，測(cè)量的時(shí)間誤差最小。故筆者根據(jù)河南119個(gè)自動(dòng)站2014年全年逐日的日照記錄，為了去除云量、霧霾(天氣因素、大氣污染因素)對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響，分別選取冬至、春分、夏至、秋分附近全省晴天無(wú)云、無(wú)霧水平能見(jiàn)度>10 km的天氣的日照記錄為依據(jù)，以這些自動(dòng)站2014年度探測(cè)環(huán)境評(píng)分為探測(cè)環(huán)境狀況的參考，利用線性擬合的方法分析它們的相關(guān)性，分別得出它們?cè)诙尽⒋杭尽⑾募尽⑶锛镜南嚓P(guān)系數(shù)及擬合曲線。

2 氣象探測(cè)環(huán)境對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響分析

經(jīng)分析，春季、夏季、秋季、冬季的日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境評(píng)分的相關(guān)系數(shù)分別為0.160 110、0.026 188、0.149 684、0.446 738，可見(jiàn)春季、夏季、秋季、冬季的日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境評(píng)分均是正相關(guān)的，日照時(shí)數(shù)在冬季受探測(cè)環(huán)境影響最大，春季、秋季次之，夏季最小。目前部分臺(tái)站探測(cè)環(huán)境變化，周圍高大建筑物數(shù)量增多、高度的提升以及與臺(tái)站距離的縮短，均會(huì)使得臺(tái)站日出日落方向存在人為障礙物，從而造成日照時(shí)數(shù)大幅下降。在夏季由于太陽(yáng)高度角比較高，日照時(shí)數(shù)基本不受探測(cè)環(huán)境變化的影響，冬季由于太陽(yáng)高度角較低，日照時(shí)數(shù)受探測(cè)環(huán)境影響最大。在春季、秋季、冬季日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境的相關(guān)性分別通過(guò)了0.01、0.01、0.001的信度檢驗(yàn)，說(shuō)明春季、秋季、冬季日照時(shí)數(shù)受探測(cè)環(huán)境影響比較明顯，尤其是冬季，影響最為顯著，而夏季日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境關(guān)系沒(méi)有通過(guò)信度檢驗(yàn)，即夏季日照時(shí)數(shù)受探測(cè)環(huán)境影響不明顯。

以冬季為例，選取2014年12月17日、21日全省日照時(shí)數(shù)的記錄，得出日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境評(píng)分?jǐn)M合曲線為Y=-0.013 8x2+2.442 8x-22.869(R2=0.322 6)，式中，x為探測(cè)環(huán)境評(píng)分；y為日照時(shí)數(shù)的日數(shù)據(jù)記錄，如85代表8.5 h。可見(jiàn)，冬季日照時(shí)數(shù)與探測(cè)環(huán)境呈正相關(guān)性，它們的擬合曲線通過(guò)0.001信度檢驗(yàn)(圖2a)。 而夏季選取2014年6月9日、12日全省日照時(shí)數(shù)的記錄，得出夏季日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境評(píng)分相關(guān)性的擬合曲線y=-0.000 2x2+0.060 1x+80.976(R2=0.000 2)，夏季日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境相關(guān)性沒(méi)有通過(guò)信度檢驗(yàn)，即夏季日照時(shí)數(shù)受探測(cè)環(huán)境影響不大(圖2b)。

表1 河南部分城市對(duì)應(yīng)可照時(shí)數(shù)

近年來(lái)，日照時(shí)數(shù)下降在全省范圍內(nèi)是普遍存在的現(xiàn)象[2]，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，以豫北以及以鄭州為中心的周邊區(qū)域日照時(shí)數(shù)下降比較顯著，豫西下降不明顯[3]。在工業(yè)污染基本相同的臨近地區(qū)，氣象探測(cè)環(huán)境遭受破壞的日照時(shí)數(shù)記錄和氣象探測(cè)環(huán)境良好的日照記錄相差很大，因此，在保護(hù)好人類生存大環(huán)境的同時(shí)，也要注意保護(hù)氣象探測(cè)小環(huán)境。需要注意的是，在太陽(yáng)能資源利用評(píng)估時(shí)，要考慮氣象探測(cè)環(huán)境變化對(duì)日照記錄的代表性和準(zhǔn)確性的影響，必要時(shí)還需要對(duì)日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)記錄進(jìn)行訂正。

3 探測(cè)環(huán)境受破壞的原因及對(duì)策

3.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及城市大規(guī)模擴(kuò)建是影響氣象探測(cè)環(huán)境的主要原因大部分氣象臺(tái)站建站之初處于郊區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市規(guī)模擴(kuò)大，很多氣象站的位置變成市區(qū)或縣城，影響了氣象探測(cè)環(huán)境的代表性。

3.2 土地開(kāi)發(fā)商的現(xiàn)實(shí)利益威脅了氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)探測(cè)環(huán)境保護(hù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益與土地開(kāi)發(fā)的現(xiàn)實(shí)利益的矛盾是不可避免的且存在的，迫使某些臺(tái)站由于周圍土地開(kāi)發(fā)，探測(cè)環(huán)境遭受破壞不得不搬遷。

3.3 缺乏對(duì)探測(cè)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)是一個(gè)突出問(wèn)題一是部分政府領(lǐng)導(dǎo)、公眾以及地方部門在依法保護(hù)氣象探測(cè)環(huán)境方面的意識(shí)比較薄弱，做出一些違法審批、強(qiáng)行將高大建筑物建造在氣象臺(tái)站周圍的破壞氣象探測(cè)環(huán)境的行為；二是氣象部門內(nèi)部個(gè)別單位和個(gè)人在保護(hù)探測(cè)環(huán)境方面的意識(shí)薄弱，對(duì)可能破壞探測(cè)環(huán)境的行為熟視無(wú)睹；三是社會(huì)對(duì)于氣象執(zhí)法認(rèn)同度不夠以致于氣象部門執(zhí)法不力。

3.4 氣象站新址的選擇模式有待于優(yōu)化由大量臺(tái)站遷移事例可以看出，多年來(lái)形成的“生活便利+探測(cè)環(huán)境”的新址指導(dǎo)思想和行為模式[4],在這種運(yùn)作模式下，既然要生活便利，就需要靠近城市，在過(guò)去經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展比較緩慢，對(duì)氣象探測(cè)環(huán)境變化影響不大。但在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，則會(huì)導(dǎo)致遷站時(shí)間不長(zhǎng)探測(cè)環(huán)境就被破壞、再次臺(tái)站遷移的惡性循環(huán)。

3.5 氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)的對(duì)策面對(duì)氣象探測(cè)環(huán)境遭受破壞影響到氣象要素的代表性、準(zhǔn)確性的嚴(yán)峻形勢(shì)，只有從氣象部門外部和內(nèi)部采取一系列有針對(duì)性的措施[5]，平時(shí)應(yīng)強(qiáng)化對(duì)氣象探測(cè)環(huán)境的檢查和監(jiān)督，加大氣象探測(cè)環(huán)境保護(hù)的力度，要充分利用行政干預(yù)防患于未然，要依法保護(hù)氣象探測(cè)環(huán)境，對(duì)于違法案件要嚴(yán)肅查處[6]。

4 結(jié)論

該研究首先簡(jiǎn)單分析了影響日照時(shí)數(shù)的幾個(gè)原因，再通過(guò)河南省2014年全省春分、夏至、秋分、冬至附近晴天無(wú)云、無(wú)霧的日照記錄與各個(gè)臺(tái)站探測(cè)環(huán)境的評(píng)分相關(guān)性分析可以看出，日照時(shí)數(shù)和探測(cè)環(huán)境是呈正相關(guān)的，氣象探測(cè)環(huán)境破壞會(huì)導(dǎo)致日照時(shí)數(shù)的減少；日照時(shí)數(shù)各個(gè)季節(jié)受探測(cè)環(huán)境的影響不同，冬季最顯著，春季、秋季次之，夏天由于太陽(yáng)高度角高的緣故，影響最小，而冬季由于太陽(yáng)高度角較低，受探測(cè)環(huán)境影響最大。然后進(jìn)一步闡述了氣象探測(cè)環(huán)境受破壞的原因及探測(cè)環(huán)境保護(hù)的對(duì)策，以期引起政府和有關(guān)部門對(duì)于探測(cè)環(huán)境保護(hù)的重視，具有一定的社會(huì)意義，同時(shí)對(duì)于太陽(yáng)能資源的合理利用有一定的參考價(jià)值。

[1] 翁篤鳴.中國(guó)輻射氣候[M].北京：氣象出版社,1997：11-42.

[2] 焦建麗.河南省日照時(shí)數(shù)的時(shí)空變化分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2008,31(9)：4-6.

[3] 買苗，曾燕，邱新發(fā).黃河流域近40年日照百分率的氣候變化特征[J].氣象，2006，32(5)：62-66.

[4] 戴翠賢.探測(cè)環(huán)境變化對(duì)氣象要素的影響及保護(hù)對(duì)策[J].河南科學(xué),2013,35(8)：1255-1261.

[5] 張智,林莉,孫銀川,等.銀川市日照時(shí)數(shù)氣候變化特征分析[J].干旱區(qū)研究，2006，23(2)：346-347.

[6] 李紹云,田萍,梁杰,等.城市發(fā)展對(duì)探測(cè)環(huán)境的影響分析[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2008(11)：40-42.

Analysis on Effects of Meteorological Sounding Environments on Sunshine Hours

LIU Yan

(Anyang Meteorological Office in Henan Province, Anyang, Henan 455000)

The reasons affecting the sunshine hours were introduced, according to daily automatic weather station sunshine records in 119 meteorological stations in Henan Province in 2014, select its sunny in the winter solstice, the vernal equinox, summer solstice, the autumnal equinox near the province cloudless weather in Rizhao record as the basis, with these auto station detecting environment score as reference for detecting the environment state, using the linear fitting method for analysis of their correlation.The fitting curve and correlation coefficient in spring, summer, autumn and winter were obtained, respectively. The results showed that sunshine hours in winter by the detection environment impact is the biggest, the spring and autumn followed, but the summer due to sun altitude angle is relatively high, the conclusion number by detecting environmental impact is big sunshine time. The cause and countermeasure of meteorological sounding environments were elaborated from damage and detection of environmental protection, for all circles of the society better meteorological sounding work environment and facilities protection, reasonable development and has certain social significance for the rational use of solar energy resources.

Sunshine hours; Influence; Detection environment; Protection measures

劉燕(1983-)，女，河南南陽(yáng)人，工程師，碩士，從事氣象與網(wǎng)絡(luò)研究。

2015-03-26

S 164

A

0517-6611(2015)13-240-02