黔西南州日照時數變化分析

楊玲++萬漢蕓++李德章

摘 要：本文利用1961—2015年黔西南州8個氣象臺站的逐月日照時數資料，分析了近55a來黔西南州日照變化特征，發現年日照時數在以-34.6h/10a減少，主要表現在春、夏兩季，并且黔西南年日照時數在1983年附近存在明顯的突變，由1983年以前的偏多轉到1983年以后的減少。

關鍵詞：日照時數；減少；突變

中圖分類號：P468.027 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20161033196

引言

日照時數是表示一個地區受太陽照射到地面多少的時數，是太陽輻射最直接的表現，是反應氣候變化的重要氣象要素之一，日照的長短與人類活動和動植物生長有著密切的關系，同時又受云、霧和空氣污染物等諸多因素的影響，隨著目前全球氣候變化研究的深入，日照時數的變化規律也引起了許多學者的關注，蔡冬梅1研究近 60a大連市日照變化規律及氣象條件影響，分析近60a大連市年日照時數總體呈減少趨勢，日照時數存在明顯的季節差異， 各季日照時數年際變化減少的趨勢從大到小依次為秋季> 夏季> 冬季> 春季；鄭秀瓊等2研究云南省永仁縣日照變化規律及日照時間長原因分析，永仁縣年日照時數變化趨勢在逐漸減小。總之，這些分析結果與全國平均日照時數呈顯著下降的趨勢是吻合的，在全球氣候變化的背景下，黔西南州日照時數也發生了變化，本文利用統計分析方法和突變理論，對黔西南州半個世紀多以來的日照時數變化規律進行分析研究，找出日照時數的變化規律，為今后開發清潔能源，合理布局農業產業和旅游業提供科學依據。

1 資料選取和采用的方法

本文所用資料為黔西南州1961—2015年近55a的日照時數月統計資料。采用線性統計方法，計算黔西南州日照的年、季變化趨勢；線性方法，即

n n

a=∑（Ti-T?）（Yi-Y?）/∑（Ti-T?） （1）

i=1 i=1

式中T為時間，Y為日照時數，i為時間序號，n為總時間（單位為年，文中n=55（年）， T?、Y?表示平均，變化趨勢a單位為h/a。

日照時數的趨勢檢驗本文主要是采用mann-kendall檢驗的方法；為了更好說明黔西南州日照的變化，突變檢測是采用mann-kendall檢驗方法和滑動t檢驗法相結合，滑動t檢驗法即把一連續的隨機變量X分成2個樣本集χ1和χ2，讓μi、si、ni分別代表χi的平均值、方差和樣本長度（i=1，2），其中ni根據需要確定。原假設H0：μ1-μ2=0，定義一統計量為

x1?-x2?

t0= -------- （2）

sp（1/n1+1/n2）1/2）

式中：sp 是聯合樣本方差

（n1-1） s1 2+（n2-1） s2 2

sp 2=-----------

n1+n2-2

可以證明t0近似（n1+n2-2）分布，出信度α，得到臨界值ta，計算t0后，在H0下比較t0與ta，當|t0|>ta時，否定原假設H0，說明其在顯著性差異，即序列中存在均值突變現象，當|t0|

2 日照時數的變化特征

2.1 日照時數的年代變化

從圖1看，黔西南州日照的年代變化非常明顯，20世紀60—80年代日照變化趨勢比較穩定，日照時數較多，都高于多年平均值，其中60年代最多，達到1573.2h，比多年平均值多79.8h；從1984年開始出現明顯的下降，其中20世紀90年代日照時數最少，僅為1402.3h，比多年平均值減少91.1h，比最多的60年代減少170.9h，21世紀后，黔西南州日照時數出現小幅回升，但仍處于偏少階段，2000—2015年平均日照時數比多年平均值減少56.3h。

2.2 日照時數的年變化

從圖2知：黔西南州近55a的日照時數呈下降趨勢，氣候傾向率為-34.6h/10a，1961—1983年日照時數高于平均值上的占69.6%，低于平均值占31.4%；1984—2015年32a中，日照時數呈波動性下降，20世紀90年代達到最低值，之后日照時數有小幅度的上升，32a中低于平均值的占63.6%，高于平均值的占35.4%，其中2012年日照時數僅有1191.9h，比多年平均值偏少301.5h；日照時數的年際變幅大，峰值點（1963年）和谷值點（2012年）相差605.4h。

2.3 日照時數的季節變化

黔西南州日照時數的年際變化存在明顯的季節差異，由圖3、4、5、6知，黔西南州春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（1—2月）除秋季日照時數變化較平穩外，其余各季都與年際變化一致，存在由偏多到偏少的下降趨勢，但各季變幅情況各不相同，春季和夏季的日照時數下降幅度要大一點，冬季下降幅度要小一點，春、夏、秋、冬四季的氣候傾向率分別為-11.1h/10a、-12.5h/10a、0.1h/10a、-6.6h/10a。各季日照時數變化振幅以夏季最大，為471.2h，冬季振幅最小為272.4h。

利用滑動t檢驗黔西南州各季日照時數序列的突變。夏季，在1988、1989、1990年，3a均為正值，通過0.01的顯著水平檢驗，極大值出現在1990年，表明夏季日照時數在1990年存在由多變少的明顯突變，1990年就是一個突變點；春季1986年和1987年t統計量為正值，通過0.01的顯著水平檢驗，極大值出現在1987年，1987年出現明顯的由多到少的突變，1987年就是一個突變點；冬季極大值出現在1993年，也通過0.01的顯著水平檢驗，1993年后日照時數偏少占多數；秋季由于日照時數的變化比較平穩，沒有明顯的突變點。

3 日照時數的突變分析

為了分析黔西南州日照時數的年度突變，本文采樣滑動t檢驗和mann-kendall檢驗2種方法分別分析；利用mann-kendall檢驗，將年日照時數序列利用公式進行統計量s和z分析，得出s=-354，z的絕對值為3.4578，由于s<0，z的絕對值大于2.32，并通過了99%顯著檢驗，說明黔西南州年日照時數存在明顯的下降趨勢。

根據mann-kendall進行突變檢驗，計算日照時數順序序列Sk，并按方程計算UF（k）；計算日照時數逆序序列Sk，并按方程計算UB（k）；取顯著性水平α=0.05，臨界值U0.05=±1.96，得出圖5。

從圖7看出，UF（k）曲線在20世紀80年代以來，黔西南州日照時數呈現明顯的減少，20世紀80年代中期到21世紀，這種減少趨勢更加明顯，并且超過α=0.05臨界線，甚至超過了α=0.001臨界線（±2.56），說明黔西南州年日照時數減少的趨勢十分顯著；根據和UF（k）和UB（k）兩線曲線的交點位置，可以判斷20世紀80年代以來年日照時數減少是一突變現象，突變點在1983年前后。為了驗證mann-kendall檢驗到的突變點，對日照時數序列進行滑動t檢驗，取顯著性水平α=0.01，當n1+n2-2=55，ta=2.00575，對年日照時數的平均值的時間序列分別取不同的n1和n2，計算t0，結果指出，當n1=23，n2=32時（即將序列分為1961—1983年和1984—2015年），t0為最大，此時t0=3.78314，遠遠大于ta，μ1-μ2≠0，表明年日照時數序列在1983年有明顯的突變，在1983年附近迅速減少，由1961年以來的正距平占優勢的階段轉為1983年以后的年日照負距平占優勢的日照階段。由此，可以認為黔西南州年日照時數在1983年前后的突變是可信的。

4 結論

黔西南州近55a總日照時數正以-34.6h/10a的趨勢減少，春、夏、秋、冬各季區域平均日照時數的氣候傾向分別為-11.1h/10a、-12.5h/10a、0.1h/10a、-6.6h/10a。各季日照時數均呈減少趨勢，以夏季減少最快，春季次之，秋季變化最慢。

黔西南州近55a總日照時數在1983年附近存在突變現象，表現為日照在1961—1983年偏多占69.6%；1984—2015年偏少急劇減少占63.6%，主要因春、夏兩季日照的突變引起的，這種突變事實各占具有一致性。

參考文獻

[1]黃勝.近50年西寧市日照時數變化規律分析[J].高原氣象，2011，30（5）：1422-1425.

[2]李矜霄，何萍，鐘瑞，等.近50年云貴高原楚雄市日照時數變化特征及其成因分析[J].高原氣象，2014，33（2）：407-412.

[3]張潤瓊，萬漢蕓.六盤水近45年日照變化的統計分析[M].四川氣象，2004，94（4）：16-20.

作者簡介：楊玲（1962-），女，貴州興義人，工程師，主要從事氣象服務及應用氣象方面工作。