近50a河池市日照時數空間變化特征分析

黃肖寒，毛宜川，莫惠晴

（河池市氣象局，廣西 河池 547000）

引言

日照是氣候資源的重要組成部分，是影響農作物生長發育重要因素之一。近年來，很多專家學者對全國各地日照時數分布特征進行了深入研究，以期為當地的資源利用、合理布局農業生產、城鄉規劃建設及開發氣候資源等提供科學依據［1］。21世紀初，隨著地理信息系統（GIS）技術的快速發展，孫培亮、丁麗佳［1］、李軍等部分專家和學者［2－5］采用了 GIS 技術對各地日照時數空間分布特征進行了研究。

河池市位于廣西西北部，屬亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，雨量充沛，光照充足。在全球氣候變暖的大背景下，河池市各地日照時數也發生了相應的變化。雖然已有學者［1，6－9］對河池各地區的日照時數的變化趨勢進行了研究，但是缺少運用GIS技術對河池市日照時數的空間特征進行分析。本文利用氣候傾向率、線性趨勢分析等數學統計方法，依托GIS技術對河池市全市近50a（1961—2010年）平均日照時數的氣候傾向率、年代際變化特征進行空間分析，找出河池由于地理性差異引起的不同日照時數變化趨勢，為地方決策部門合理布局農業生產結構、開發和利用氣候資源等提供科學依據。

1 資料選取與方法介紹

1.1 資料來源

選取河池市10個氣象觀測臺站的1961—2010年日照時數數據作為研究對象，對河池市的日照時間特征進行分析。由于大化縣沒有氣象觀測站，因此河池全市11個縣（市、區）只有10個氣象觀測站。基礎地理信息數據選用河池市1：25萬基礎地理信息資料，在資料處理上采用Arcgis軟件從數字高程模型中提取出河池市1Km×1Km網格的經度、緯度、海拔高度、縣級行政邊界以及鄉鎮行政點等柵格數據。

1.2 研究方法

采用線性趨勢分析［10］計算出河池年日照時數氣候傾向率，公式為：Yi＝a0+a1ti，其中 Yi為年日照時數，ti為時間（1961—2010 年）變量，a0為常數，a1為線性趨勢。年日照時數是上升、下降趨勢取決于a1的符號，即趨勢系數為正值，則年日照時數呈現上升趨勢；趨勢系數為負值，則年日照時數呈現下降趨勢。

通過逐步回歸分析法建立空間分析模型來推算河池市其他無觀測站地區的年平均日照時數分布情況。逐步回歸分析法［11］的基本原理是將考慮的全部因素對因變量作用顯著程度的大小，逐個地由大到小的順序引入方程，使方程穩定并且效果最佳。年平均日照時數與緯度、經度、海拔高度等地理因子有著密切的關系。年平均日照時數與地理因子的關系模型可表示為：

式中，Y 為年平均日照時數；φ，λ，h，β，θ分別代表緯度、經度、海拔高度、坡向、坡度地理因子，ε為殘差。利用spss工具進行逐步回歸分析建立模型，將年平均日照時數作為因變量，經度、緯度及海拔高度地理等因子作為自變量，建立年日照時數的空間推算模型。

2 結果與分析

2.1 近50a河池日照時數平均值的空間分布特征

通過上述方法建立的年日照時數的空間推算模型方程表達式為：年日照時數＝6794.556-6.481＊λ-189.374＊φ-0.179＊h-2.229＊θ+0.077＊β，其中復相關系數值為0.84，通過了信度a＝0.05的顯著性檢驗，表明模型具有較好的回歸效果。根據年日照時數的空間推算模型，在GIS中運用Raster Caculator工具，將1km＊1km網格的經度、緯度、海拔高度柵格圖進行柵格計算，推算出年日照時數在千米網格上的分布值，再利用公式（2）殘差值進行訂正計算。最后得到的河池市10個氣象臺站近50a河池日照時數平均值的空間分布圖（圖1，見彩頁）。從中可以看出其分布特征：全市年日照時數南多北少，年日照時數的最大值是1580h，最小值是839.1h。河池南部及東南部的都安、宜州、巴馬、大化縣的年日數時數較多，都大于1200h；河池北部及西北部的天峨、南丹、環江縣的北部年日照時數較少，均小于1000h。由于天峨、南丹、環江北部為高寒山區，海拔較高，年日照時數較少；河池南部及東南部的都安、宜州、巴馬、大化縣的海拔較低，年日數時數較多。說明年日照時數大小跟地形有一定的關系。

2.2 近50a河池日照時數氣候傾向率的空間分布特征

圖2-3（見彩頁）為河池近50a平均日照時數變化速率和顯著性空間分布圖。1961-2010年，河池全市各地區的年日照時數變化速率值在-82.66h／10a～19.8h／10a之間。其中都安和大化縣南部、南丹縣中部地區的年日照時數變化速率為正值，表明上述地區的年日照時數呈現上升的趨勢，但是上述地區的年平均日照時數變化趨勢未通過a＝0.05顯著性水平檢驗，未達到顯著性水平。除了上述地區外，全市大部分地區的年日照時數變化速率為負值，表明河池市大部分地區的年日照時數呈現下降的趨勢。其中宜州東部和河池東部地區的下降幅度最大，均大于60h／10a；其次是羅城、環江、東蘭和鳳山中部地區的下降幅度次之，介于 40h／10a～60h／10a 之間；天峨、大化、巴馬、南丹大部等地區的下降幅度較小，僅小于 40h·（10a）-1。 但是，南丹、巴馬、大化西部、都安南部地區的日照時數下降趨勢未通過a＝0.05顯著性水平檢驗。

2.3 近50a河池日照時數年代際變化的空間分布特征

河池日照時數年代際變化的空間分布特征如圖4-7（見彩頁）所示：（1）1960s-1970s，河池市年日照時數變化大部分地區呈現下降趨勢，其中環江西南部、河池東部地區下降幅度較大，最大下降了163.94 h；羅城大部地區、宜州東部和巴馬中部部分地區的年日照時數呈現上升的趨勢，增長幅度較大的是羅城縣鄉鎮，達到了 165.6h。 （2）1970s－1980s，河池市年日照時數變化大部分地區呈現下降趨勢。天峨、南丹、東蘭、鳳山、環江、宜州、巴馬中部地區的年日照時數變化趨勢跟60年代一樣，其中除了巴馬中部地區是上升趨勢，上升幅度小于50h；其他縣呈現下降趨勢，下降幅度最大值是269.2h。但是，羅城、都安南部和大化南部地區的70年代日照時數變化趨勢跟60年代的變化趨勢恰好相反，其中都安南部和大化南部地區呈現上升趨勢，上升幅度介于50h和80h之間；羅城全縣呈現下降趨勢，下降幅度小于100h。（3）1980s－1990s，河池市年日照時數變化大部分地區呈現下降趨勢。天峨大部、南丹西北部和河池東部地區的年日照時數變化趨勢跟60年代、70年代相反，呈現出上升趨勢。其中天峨縣大部地區的年日照時數上升幅度介于50h和151.48h之間，南丹西北部和河池東部地區的年日照時數上升幅度小于50h。雖然巴馬中部地區的年日照時數變化趨勢跟60年代、70年代也相反，但是呈現出下降趨勢，下降幅度介于 200h 和 291.2h 之間。 （4）1990s－2000s，河池市年日照時數變化大部分地區呈現下降趨勢。對比于60年代、70年代和80年代，環江縣大部地區的年日照時數變化趨勢跟60年代、70年代、80年代的變化趨勢恰好相反，呈現出上升趨勢，最大上升幅度為309.5h。但是，東蘭、鳳山和都安大部地區的年日照時數變化趨勢跟60年代、70年代、80年代一樣，都是下降趨勢，只是每個年代下降的幅度有所差異。

3 結論

（1）近50a來，全市各地區的年日照時數變化速率值在－82.66h／10a~19.8h／10a 之間。 河池南部及東南部的都安、宜州、巴馬、大化縣的年日數時數較多（大于1200h），北部及西北部的天峨、南丹、環江縣的北部年日照時數較少（小于1000h）。

（2）近50a來，河池各縣的日照時數年代際變化特征各不相同，其中東蘭、鳳山和都安大部地區的年日照時數的四個年代都是呈現下降的變化趨勢。對比于60年代、70年代和80年代，環江縣大部地區的年日照時數變化趨勢跟60年代、70年代、80年代的變化趨勢恰好相反，呈現出上升趨勢，最大上升幅度為 309.5h。

［1］黃肖寒，楊睿，賀春江.近54年羅城日照變化特征及其影響因子分析［J］.陜西氣象，2014，（1）：13－17.

［2］孫培良.魯西平原日照時數減少的氣候特征及成因分析［J］.廣西氣象，1996，6（2）：38－40.

［3］丁麗佳.基于GIS的潮州市日照時數的時空分布特征［J］.貴州氣象，2015，（2）：6－11.

［4］陳國弟，黃麗超.東興近53年來日照時數變化趨勢分析［J］.氣象研究與應用，2009，30（S2）：70－71.

［5］王春娟，黃曉文，莫紹寧，等.田陽縣 1961—2010年日照時數氣候變化特征分析 ［J］.氣象研究與應用，2013，34（2）：44－46.

［6］韋佩瓊，葉小麗.羅城縣近52年日照時數變化特征［J］.現代農業科技，2011，16（1）：18－25.

［7］陳柳瓊.河池市30年氣候變化特征分析［J］.氣象研究與應用，2010，31（S1）：38－40.

［8］程清平，王平，王宇，等.1971—2014年廣西河池市區氣候變化特征分析［J］.海南師范大學學報（自然科學版），2016，（3）：304－312.

［9］劉芳，彭勇剛，劉慶華.氣候變化對金城江區農業生產的影響及其對策［J］.廣西農業科學，2009，（3）：323－326.

［10］吳劍芳，黃永東.博白縣近30年氣候變化特征分析 ［J］.氣象研究與應用，2015，36（1）：57－62.

［11］何燕，王斌，江力庚，等.基于GIS的廣西水稻種植布局精細化氣候區劃 ［J］.中國水稻科學，2013，（6）：658－664.