1961—2015年海東市日照時數變化特征分析

裴玉芳　祁棟林　張啟發

摘要 利用1961—2015年青海省海東市5個氣象站日照時數月資料，通過統計學方法和突變檢驗等方法，對海東市日照時數的氣候變化特征進行了分析。結果表明：青海省海東市日照時數月際和季節變化明顯，月際變化表現為三峰型分布，春夏季最大，秋季最小；在近55年來年、生長季和四季日照時數均呈現出減少的年際變化特征，尤其是年、冬、夏和生長季下降趨勢顯著，1990年前后年日照時數由明顯偏多變為明顯偏少。海東市年日照時數在2002年發生突變。

關鍵詞 日照時數；變異系數；突變檢驗；變化特征；青海海東；1961—2015年

中圖分類號 P422.1+1 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）03-0207-03

日照是太陽活動最重要的表現形式，不僅是氣候資源的重要組成部分，而且是氣候變化的主要影響因子[1]。鑒于日照時數的重要性，近年來國內不少學者就不同區域日照時數的變化及其影響因素進行了分析研究[2-3]，而對青藏高原日照時數變化的研究大部分集中在高原主體上[4-8]，對于高原東部地區尤其是海東市日照時數演變規律及原因的研究還較少，無法了解海東市日照時數時空變化的特征及其成因。

海東市位于青藏高原和黃土高原的過渡地帶，是青海省主要的工農業區和人口積聚區，屬高原大陸性氣候，近年來氣候變化明顯，使得干旱日益顯著，氣候環境日益嚴峻，對生態環境、人們的生產生活產生重大影響。本文擬對海東市近55年來（1961—2015年）年、季、月日照時數的分布規律和變化趨勢進行全面分析，不僅對認識該地區氣候背景狀況和氣候資源變化有重要作用，而且對海東市利用清潔能源、合理布局農業生產、調整種植結構、旅游資源開發乃至社會經濟的可持續發展等也具有重要意義。

1 資料與方法

所用資料由青海省氣候中心提供，為青海省海東市5個氣象站（民和、樂都、化隆、循化和互助）1961—2015年日照時數月資料。用算術平均值代表海東市。季節劃分：以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，12月至翌年2月為冬季，其中5—9月為生長季。采用線性傾向估計法[9]和變異系數[9]來分別描述日照時數的總體趨勢和變化穩定性，采用Mann-Kendall突變檢驗[9]分析檢測日照時數的氣候突變情況。

2 結果與分析

2.1 日照時數的月際和季節變化

圖1給出了海東市日照時數的月際和季節變化。可以看出，海東市月平均日照時數在182.5～239.0 h之間，分布規律表現為三峰型分布，一年中5月、8月和12月為日照時數的相對高值期，2月、6月和9月是相對低值期。2—4月逐月逐漸增加，5月達全年最大，以后逐月波動下降，3—8月是全年日照時數最大的6個月，占全年的比例約52.0%。一年中變異系數在0.08～0.15之間，6—10月變異系數均在0.10以上，9月和10月為最大，4月最小。

春、夏、秋、冬季平均日照時數分別為692.0、692.7、595.8、619.9 h，占全年的比例分別為26.6%、26.6%、22.9%和23.8%，變異系數分別為0.05、0.07、0.09和0.07。可以看出，海東市日照時數存在明顯的季節變化，春夏季最大，冬季次之，秋季最小；而變異系數在秋季最大，冬夏季次之，春季最小。

2.2 日照時數的年際變化

由圖2可以看出，近55年來，海東市年日照時數以36.6 h/10年速率極顯著下降，并呈現出階段性變化的特征。海東市年平均日照時數為2 600.4 h，變異系數為0.04，最大為2 846.1 h，出現在1963年，最小為2 399.4 h，出現在1989年，最大和最小值兩者相差446.7 h，占歷年平均值的17.2%，表明其年日照時數年際變化振幅較大。1990年以前日照時數多在均值以上，為偏多期，1990年以后年日照時數多在均值以下，為偏少期。生長季日照時數以14.7 h/10年速率顯著下降，多年平均為1 114.2 h，最大值出現在1990年（1 276.1 h），最小值為978.5 h，出現在2009年。

海東市春、夏、秋、冬季日照時數均呈下降趨勢，變化速率分別為-0.01、-11.6、-8.6、-16.4 h/10年，各季最大值分別為769.7、781.3、714.6、727.1 h，分別出現在2008年、1990年、1972年和1963年；最小值分別為620.2、596.4、480.2、508.2 h，分別出現在1992年、1989年、2014年和2012年，最大和最小值相差分別149.5、184.9、234.4、218.9 h，分別占多年平均值的21.6%、26.7%、39.3%和35.3%，冬季通過0.001的顯著性檢驗，夏季通過0.05的顯著性檢驗，春秋季未通過0.05的顯著性檢驗，表明冬夏季日照時數下降造成海東市年日照時數顯著減小。

從表1可以看出青海省海東市月日照時數的年際變化特點。從氣候傾向率來看，海東市各月日照時數除4月外其他月份均表現為下降趨勢，變化速率各異，11月至翌年2月和6月通過0.05以上的顯著性檢驗，其他月份日照時數的變化趨勢不明顯，減幅最大的是12月，為6.7 h/10年。

2.3 日照時數的年代際變化

從海東市年和四季日照時數年代際距平變化（表2）來看，年、秋季和冬季20世紀60—90年代均為正距平，21世紀00年代為負距平。春季20世紀60—70年代和21世紀00年代為正距平，20世紀80—90年代為負距平，而夏季20世紀60—70年代和90年代為正距平，20世紀80年代和21世紀00年代為負距平，20世紀70年代以后呈現逐步下降趨勢，而冬夏季從20世紀60年代開始一直處于減少趨勢。

2.4 日照時數突變特征分析

為了了解海東市日照時數的突變情況，對近55年年時間序列進行了M-K法突變檢驗（圖3）。從年日照時數M-K檢驗曲線圖可以看出：海東市年日照時數1961年開始波動下降，1975進入短期上升趨勢，進入20世紀80年代日照時數開始逐漸下降，90年代中到21世紀初為上升趨勢，以后進入快速減少階段。根據UF和UB曲線交點的位置，確定突變開始的具體時間是1995年。春季日照時數20世紀60年代中期至70年代末為上升趨勢，進入80年代轉入下降階段，UF和UB曲線交點的位置在2002年之間，2006年后下降趨勢通過0.05的顯著性。突變前、后日照時數平均分別為2 632.4、2 497.1 h，相差為135.3 h，對突變前后進行均值統計t檢驗，t=4.21>t0.05，表明突變前后日照時數均值有顯著性差異。

3 結論與討論

通過對1961—2015年青海省海東市日照時數的氣候變化特征分析，得出如下結論：

（1）青海省海東市日照時數月際和季節變化特征明顯，月際變化表現為三峰型分布；四季中，春、夏季最大，秋季最小。

（2）近55年來，青海省海東市日照時數在年、生長季和冬夏季均呈現出顯著的減少趨勢，1990年前后日照時數由明顯偏多變為明顯偏少。

（3）海東市年日照時數在2002年發生突變，2006年后下降趨勢顯著。

4 參考文獻

[1] 趙東，羅勇，高歌，等.1961年至2007年中國日照的演變及其關鍵氣候特征[J].資源科學，2010，32（4）：701-711.

[2] 陳少勇，張康林，邢曉賓，等.中國西北地區近47a日照時數的氣候變化特征[J].自然資源學報，2010，25（7）：1142-1152.

[3] 李雪，鄭新江，咸迪，等.中國黑戈壁地區日照時數時空變化及影響因素[J].干旱氣象，2013，31（3）：471-475.

[4] 華維，范廣洲，周定文，等.青藏高原四季日照時數年際、年代際變化趨勢分析[J].自然資源學報，2009，24（10）：1810-1817.

[5] 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）：327-331.

[6] 劉義花，汪青春，王振宇，等.1971—2007年青海省日照時數的時空分布特征[J].資源科學，2011，33（5）：1010-1016.

[7] 杜軍，邊多，胡軍，等.西藏近35年日照時數的變化特征及其影響因素[J].地理學報，2007，62（5）：492-500.

[8] 黃勝，馬占良.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.

[9] 魏鳳英.現代氣象統計診斷與預測技術[M].北京：氣象出版社，2007：1-296.