祁連山地區日照時數氣候變化特征

李全平 高君元 朱寶文

摘要 利用祁連山中部腹地門源、祁連、托勒、野牛溝4站1961—2013年逐月日照時數，采用線性傾向估計、滑動平均、Mann-Kendall檢驗等方法，分析近53年祁連山地區日照時數變化特征及影響因子。結果表明，53年來祁連山地區年日照時數呈減少趨勢，減少幅度為14.35 h/10 a，最高值與最低值的差值為316.8 h。20世紀70年代末—90年代初期為日照時數偏多的年份， 21世紀以來年日照時數偏少。5月份年內日照時間最長，2月份年內日照時間最短。光照時間的長短受海拔、緯度及太陽高度角的影響最大。連陰雨天氣對日照時數影響最為明顯。

關鍵詞 日照時數；變化特征；祁連山地區

中圖分類號 S161.2 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）01-0178-03

Climate Change Characteristics of Sunshine Hours in Qilian Mountains Area

LI Quanping1， GAO Junyuan1， ZHU Baowen2

（1. Haiyan County Meteorological Bureau， Haiyan， Qinghai 812200；2. Xining Meteorological Station， Xining， Qinghai 810003）

Abstract By using monthly sunshine hours of Menyuan， Qilian， Tuole， Yeniugou in central hinterland of Qianlian Mountains area during 1961-2013， adopting methods of linear tendency estimation， moving average， MannKendall test， the variation features of sunshine hours and influential factors were analyzed. The sunshine hours of 53 years in Qilian Mountains area showed a decreasing trend with an amplitude of 14.35 h/10 a， the difference between the highest and lowest value was 316.8 h. From the end of 1970s to the early 1990s， sunshine hours in Qilian Mountains area was more than that of 21st Century. May was the longest month in sunshine hours during the year while Feb. was the shortest. The duration of illumination is influenced significantly by altitude， latitude and solar altitude. The effect of continuous rainy weather on sunshine hours is the most obvious.

Key words Sunshine hours；Variation features；Qilian Mountains area

日照及太陽能是自然界獲取能源的最主要方式，是影響氣候變化的一個重要因素，對各地天氣和氣候的形成具有決定性作用。近年來，隨著氣候的變暖、城市的發展和人為污染物排放的加劇，各地日照時間的長短發生了巨大的變化。國內外學者分別從日照時數減少因子[1-3]、日照時數變化特征[4-7]、太陽能資源空間分布[8-12]、太陽能資源評估[13-16]等方面對各地的日照及太陽能資源的變化情況進行了分析，結果發現，太陽能的高值中心和低值中心均處于22°～35°N，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心，太陽年輻射總量西部地區高于東部地區；日照時數的區域性下降不是氣溶膠的間接效應引起的，很可能是地形和盛行風向的共同作用所致，與14：00總云量增多以及霧、輕霧日數增多有關。這些研究都是從大尺度角度對日照時數的變化及分布進行的，但有關西北部偏遠地區尤其是對祁連山地區日照及太陽能的研究鮮見報道。筆者選取祁連山中部腹地門源、祁連、托勒、野牛溝4站1961—2013年日照資料，分析近53年祁連山地區日照時數變化特征，以期為該地區太陽能資源的評估、開發利用提供科學依據。

1 資料與方法

1.1 研究區概況

祁連山地區地處青海省東北部與甘肅省西部之間（94°10′～103°04′E、35°50′～39°19′N），平均海拔4 000～5 000 m，由門源縣、祁連縣、托勒鄉、野牛溝鄉組成（圖1），托勒、野牛溝兩地以草原為主，門源全區以耕地為主，農作物以油菜、青稞為主。

1.2 資料來源與分析方法 所用資料為1961—2013年門源、祁連、托勒、野牛溝4個氣象站逐月日照時數。基于祁連山地區4個氣象站實測數據，采用線性傾向估計、滑動平均、Mann-Kendall突變等方法，對近53年祁連山地區日照時數變化特征進行分析。

2 日照時數變化特征分析

2.1 年際變化

由圖2可知，1961—2013年祁連山地區日照時數表現為日照多寡交替出現，整體呈減少趨勢，減少幅度為14.35 h/10 a；日照時數年總量最高值為2 933.9 h，出現在1997年，最低值為2 617.1 h，出現在1993年，最高值與最低值的差值為316.8 h。從滑動平均曲線來看，近53年日照時數變化的階段性較強，20世紀60年代中期—70年代中期、80年代末—90年代中期、21世紀以來祁連山地區年日照時數呈現較大的減少趨勢，第1階段減少幅度最大，其次是第2階段。20世紀70年代后期—80年代初、90年代中期—2000年呈現短暫的快速上升趨勢，2個階段相比年日照時數增加的幅度基本相同。從不同年代年日照時數總量來看，20世紀70年代末—90年代初期日照時數偏多，均高于多年平均值；21世紀以來年日照時數偏少，遠低于多年平均值。

2.2 年內變化

從圖3可知，近53年祁連山地區各月日照

時數多年平均值變化并不明顯，5月份年內日照時間最長，月

平均值為249.1 h，2月份日照時間最短，為204.8 h，2個極值之間的差值為44.3 h。祁連山地區的雨季在5—9月份，7月份降水最為集中，平均月降水極值達99.5 mm，但7月份日照時數減少并不明顯，這主要是由于高原地區多雷陣雨天氣，生成與消退時間較快。9月份祁連山地區多陰雨天氣，因此9月份降水量雖為58.1 mm，但對日照時數影響明顯，可見降水量與日照時數的關系不明顯。低云量與降水量的關系明顯，7月份平均低云量最大時，降水量最大。3月份晴天日數最多，5月份晴天日數最少，但由于太陽直射點的移動，5月份光照時數最長，8月份晴天日數最多，對應的光照時間最長。秋季受晝短夜長變化的影響，11月份晴天日數雖最多但10月份光照時間最長。12月份晴天日數最多、光照時間最長。由此可見，光照時間的長短受海拔、緯度及太陽高度角的影響最大。

2.3 局地變化

由圖4可知，祁連山地區西北部托勒日照時數呈增加趨勢，其氣候傾向率為14.06 h/10 a，年日照時數在2 800.0 h以上，平均光照時間為7.7 h/d；野牛溝、祁連、門源日照時數變化趨勢呈減少趨勢，野牛溝日照時數減少趨勢與其他兩地相比變化平緩，減少幅度不大，門源減少趨勢最明顯，氣候傾向率為43.81 h/10 a，年日照時數在2 250.0 h以上，平均光照時間為6.2 h/d，比托勒每天少近2.0 h。

由于托勒為研究區海拔最高的臺站，空氣稀薄，塵埃少，大氣透明度好，對太陽輻射削弱作用小，因此光照時間比其他3個站點都長。

2.4 突變特征

從圖5可看出，20世紀60年代初—70年代中期祁連山地區日照時數減少趨勢明顯，1975年減少趨勢超過0.05臨界線，UF和UB曲線在這期間共有6個交點，前5個交點相交后并沒有超過0.05臨界線，僅1975年相交后超過0.05臨界線，所以確定1975年為突變開始年。 20世紀70年代中期—90年代初UF和UB曲線上升，沒有出現交點；20世紀90年代初—2000年雖出現3個交點，但未超過臨界線。

3 太陽能資源利用前景分析

從圖2可以看出，祁連山地區年日照時數均在2 780.0 h附近波動，根據全國各地太陽能總輻射量與年平均日照當量表對照可知，祁連山地區太陽能資 源豐富，尤其是托勒。但目前祁連山地區對太陽能的利用局限于太陽能熱水器、溫室、太陽灶等光熱的利用。利用太陽能資源發電這種簡單、節能、環保的太陽能利用方式，適合在祁連山地區大面積推廣。

4 結論

（1）1961—2013年祁連山地區日照時數以多寡交替的

形式整體呈減少趨勢，減少幅度為14.35 h/10 a。近53年日照時數變化的階段性較強，主要分20世紀60年代中期—70年代中期、80年代末—90年代中期、21世紀以來3個階段，第1階段日照時數減少幅度最大。70年代末—90年代初期

為日照時數偏多的年份，21世紀以來為日照時數偏少的年份。1975年祁連山地區日照時數產生由多到少的突變。

（2） 祁連山地區5月份日照時數最長，2月份日照時數最短。7月份降水最為集中，平均月降水極值達99.5 mm，但7月份日照時數減少并不明顯，9月份降水量雖為58.1 mm，但日照時數全年排倒數第二。連陰雨天氣對日照時數影響最為明顯。

（3） 53年間日照時數變化幅度及光照時間最長的為托

勒站，其次是野牛溝、門源、祁連。光照時間的長短受海拔、緯度及太陽高度角的影響最大。

安徽農業科學 2017年

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