貴州玉屏縣53 a日照時數變化特征分析

吳麗華，楊文雄，鄧 岑

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000)

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貴州玉屏縣53 a日照時數變化特征分析

吳麗華，楊文雄，鄧 岑

(貴州省玉屏侗族自治縣氣象局，貴州 玉屏 554000)

對玉屏縣53 a日照時數變化分析得出： 53 a來日照時數呈顯著減少，趨勢為57.28 h/10 a。表現出3個主要下降時段，即20世紀70—80年代初期、80年代后期—90年代中期，2000年以后為第3個下降階段；四季日照時數均呈減少趨勢，夏季減少幅度最大，為30.94 h/10 a，春季減少幅度最小，為6.37 h/10 a；夏季日出時間90年代之前多在05—06時，90年代以后推遲到06—07時，且隨年代變化這段時間的日照時數顯著減少；日照時數減少趨勢與總云量、降水量、降水日數、霧等視程障礙現象無關，可能與觀測站環境的改變以及大氣中懸浮的大氣氣溶膠的變化有關。

日照時數；氣候變化；貴州玉屏

1 引言

太陽輻射是地球上一切能量的主要來源，地球大氣中的許多化學過程和動力現象都是由此發生的。日照是太陽輻射最直觀的表現，是重要的氣候因子，也是農作物生長發育不可缺少的條件。在全球氣候變暖的氣候條件下，各地區日照時數也在發生著顯著變化。如李慧群等[1]在研究中國地區近50 a來日照時數的變化特征后指出“中國日照時數近50 a來呈現減少的趨勢，1980年前后有突變，日照時數總體上減少主要由于夏季日照時數的減少，南方趨勢更為明顯”。鄭小波等[2]通過對貴州45 a來日照變化的特征和成因分析，得出“45 a來貴州有約90%的臺站出現日照時數減少現象，減少的氣候傾向率從-4.7 h/10 a～-14.4 h/10 a”；伍紅雨等[3]分析華南地區日照時數變化特征也得出，華南地區年平均日照時數以-4.09h/a的速率顯著減少，高于全國平均值(-3.76 h/a)。本文擬通過對貴州省玉屏縣日照時數的演變特征和變化趨勢進行分析，為地方農業種植結構調整，現代農業園區生產布局提供科學依據。

2 資料和方法

2.1 資料來源

資料來源于貴州省玉屏氣象觀測站近53 a(1961—2013)暗筒式日照計觀測值。按1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年、2001—2010年計算年代值；按世界氣象組織對氣候基準年的規定，以1961—1990為第2個氣候基準年，1971—2000為第3個氣候基準年，1981—2010為第4個氣候基準年計算相應的氣候平均值；按3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月劃分春、夏、秋、冬四季。

2.2 分析方法

用數理統計和線性傾向方法，對日照時數進行5 a滑動平均處理后利用最小二乘法對逐年及四季平均日照時數進行一元線性擬合，采用Excel作出傾向曲線，計算傾向估計值，分析歷年、四季日照時數的氣候變化特征；用5個歷史年代和3個基準年資料分析各年代、各基準年的演變情況。

3 結果與分析

3.1 日照時數的變化趨勢

3.1.1 年際變化 從圖1可以看出，玉屏縣53 a來日照時數呈顯著減少趨勢，減少幅度達57.28 h/10 a，呈3個主要下降時段。20世紀70—80年代初期為第1個階梯下降時段、80年代后期—90年代中期為第2個階梯下降時段，2000年以來為第3個階梯下降時段；80年代中期以后，絕大多數年份日照時數在平均值以下；年最多日照時數出現在1971年，為1 577.5 h，年最少日照時數出現在2012年，為823.2 h，二者相差近1倍；5 a滑動線性擬合方程為y=-5.728x+1 408.4，(y為日照時數，x為年份)，相關系數r=0.903，通過了置信度為99.9%的顯著性檢驗。

圖1 1961—2013年玉屏縣逐年日照時數變化

年代日照時數/h距平百分率/%60年代1367087870年代1361083180年代1266307790年代11707-68400年代11600-769

3.1.2 年代際變化 由表1可見，玉屏縣日照時數在60年代最大，逐年代減少，到2000年代達到最小，兩個年代相差207 h，80年代和90年代為顯著減少年代，80年代比70年代減少94.7 h，90年代比80年代減少95.6 h；80年代前為正距平，90年代轉為負距平；距平百分率以60年代最大，80年代最小。

3.1.3 基準年代變化 從表2可見，第2個基準年的日照時數最多，其平均值高出多年平均值74.8 h，第4個基準年日照時數最少，其平均值低于多年平均值57.6 h；變化幅度以第2個基準年最大，距平百分率為5.95%，第3個基準年最小，距平百分率為0.75%。

表2 1961—2010年玉屏縣各基準年平均日照時數及平均距平百分率

3.1.4 四季變化特征 ①逐年四季日照時數的變化特征。利用5 a滑動各季日照時數，采用最小二乘法求出線性方程作線性擬合和相關分析(表3及圖2)，玉屏縣各季日照時數均呈減少趨勢，以夏季減少幅度最大，春季減少幅度最小，春、夏、秋、冬各季減少幅度分別為6.37 h/10 a、30.94 h/10 a、8.95 h/10 a、7.86 h/10 a，給定信度α=0.001，春季未能通過顯著性檢驗，表明相關不顯著，夏、秋、冬季通過顯著性檢驗，表明相關顯著。

圖2 1961—2013年玉屏縣逐年各季日照時數變化(a.春季；b.夏季；c.秋季；d.冬季)

②四季的年代變化。從各年代四季日照時數平均值和距平百分率(表4)可以看出，玉屏縣日照時數夏季最大，其平均值為516.3 h，占全年日照時數的41%，秋季次之，平均值為312.8 h，占全年日照時數的25%，冬季最少，平均值為156.8 h，占全年日照時數的12.5%。距平百分率以冬季最大，為10.84%，秋季次之，為5.92%，夏季最小，為-0.71%；各年代平均值，春季以60年代最大，80年代最小，夏季以60年代最大，90年代最小，秋、冬季均以70年代最大，2000年代最小；各年代四季距平百分率均表現出在60—70年代為正距平，80年代后轉為負距平，夏季距平百分率年代變動最大，正距平與負距平絕對值為26.22%，秋、冬季次之，正距平與負距平絕對值分別為19.6%和19.51%，冬季最小，正距平與負距平絕對值分別為14.18%。

表4 1961—2010年玉屏縣各年代四季平均日照時數及平均距平百分率

③夏季日出時間變化。從夏季05—09時各時日照時數的變化圖(圖3)可以看出，夏季05—09時各時段內日照時數均呈減少趨勢，以06—07時、07—08時減少趨勢最明顯，分別達到4.5 h/10 a和3.8 h/10 a；90年代后，各時日照時數均低于50 a平均值；60年代、70年代最早日照記錄大多出現在05—06時，進入90年代后，最早日照記錄出現推遲到06—07時，且隨年代變化日照時數顯著減少。

圖3 1964—2013年玉屏縣逐年夏季05—09時日照時數變化

3.2 日照時數與總云量，降水量、降水日數及霧、輕霧等視程障礙現象的關系

3.2.1 與平均總云量的關系 經分析，53 a來玉屏縣總云量略呈下降趨勢，按理說日照時數應呈上升趨勢，但事實正相反，說明日照時數變化趨勢未受云量變化的影響。

3.2.2 與降水量和降水日數的關系 經分析(圖略)，玉屏縣日照時數與年降水量無相關性，與降水日數呈負相關，但未通過信度為α=0.01的檢驗。

3.2.3 與霧、霾等視程障礙現象的關系 通過分析(圖略)，玉屏縣日照時數與年霧日數無相關性，與輕霧等視程障礙現象的總日數呈負相關，但未通過信度為α=0.01的檢驗，這表明，玉屏縣日照時數顯著減少與霧變化的關系不明顯。

3.2.4 與日照紙藥品關系 筆者從事地面氣象觀測20多年，在20世紀80、90年代，使用配發的赤血鹽、枸櫞酸鐵銨以規定的基本比例為基礎，經過經驗總結配制混合藥液涂出來的日照紙呈淺綠略偏黃一點，感光跡線清晰，浸漂過后日照紙呈灰白色，感光跡線均勻光滑，即使是日出或日落時段，跡線也能清晰可見；自90年代末開始使用新配發的赤血鹽、枸櫞酸鐵銨藥品，經過反復試驗，所配制的混合藥液涂出來的日照紙呈深藍色，再也沒有達到80、90年代的顏色效果，感光跡線模糊，較弱光照時段沒感光跡線，浸漂過后日照紙呈灰藍色或浸藍色，部分感光跡線消退，特別在日出、日落時段尤其明顯。

3.2.5 與環境和大氣氣溶膠的變化關系 自80年代后期開始，隨著城市的發展，玉屏縣氣象觀測站四周相繼建成了2～3層的居民樓房，可能造成對日出和日落日照記錄的影響；另一方面，自90年代后期開始，在玉屏縣的大龍鎮、新店鄉先后建成了幾十家高能耗企業，增加了大氣中懸浮的大氣氣溶膠含量，削減了太陽直射地面的強度，由此可能造成玉屏縣日照時數顯著減少。

通過以上分析，玉屏縣日照時數減少趨勢與總云量、降水量、降水日數、霧及輕霧等視程障礙現象無關，可能與觀測站環境的改變以及大氣中懸浮的大氣氣溶膠的變化有關系。

4 結論和討論

①玉屏縣53 a來日照時數呈顯著減少趨勢，減少幅度達57.28 h/10 a，呈3個階梯下降時段，即20世紀70—80年代初期，80年代后期—90年代中期，2000年代以來。80年代中期以后，絕多數年份日照時數均在53 a平均值以下。

②各年代日照時數以60年代最大，以后逐年代減少，到2000年代最小，兩年代相差207 h。

③四季日照時數均呈減少趨勢，夏季減少幅度最大，為30.94 h/10 a，春季減少幅度最小，為6.37 h/10 a。

④夏季記錄到的日出時間90年代前主要出現在05—06時，90年代后主要出現在06—07時，即隨年代變化清晨日照時數出現的時間略有推遲。

⑤日照時數減少趨勢與總云量、降水量、降水日數、霧等視程障礙現象無關，可能與觀測站環境的改變以及大氣氣溶膠的變化有關系。

[1] 李慧群，付遵濤，聞新宇，等.中國地區日照時數近50 a來的變化特征[J].氣候與環境研究，2013，18(2)：203-209.

[2] 鄭小波，羅宇翔，陳娟.貴州45 a來日照變化的特征和成因分析[A].貴州生態文明建設學術研究會論文集[C].101-105.

[3] 伍紅雨，杜蕘東，潘蔚娟.近48 a華南日照時數變化特征[J].中山大學學報：自然科學版，2011，50(6)：120-124.

[4] 吳麗華，楊明，楊文雄.玉屏縣51 a降水事件變化趨勢及突變分析[J].貴州氣象，2010，34(增刊)：141-142.

[5] 施能.氣象統計預報[M].北京：氣象出版社，2009：16-17.

[6] 黃嘉佑.氣象統計分析與預報方法(第三版)[M].北京：氣象出版社，2004：18-26.

2014-08-25

吳麗華(1964—)，女(侗族)，工程師，主要從事決策氣象服務及氣候應用工作。

1003-6598(2015)03-0039-04

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