烏魯木齊市人工日照時數(shù)變化特征分析

伏曉慧 陳夢嬌 沙曼曼

摘 要：利用烏魯木齊市1976—2018年逐月日照時數(shù)，運用線性趨勢分析、相關(guān)分析、回歸及Mann-Kendall檢驗方法，研究該要素變化特征及規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：烏魯木齊市年平均日照時數(shù)呈較顯著的上升趨勢，增加速率達到69.97h/10a;四季也呈增加趨勢，但增加速率不同，其中春季增加速率最大。年平均日照時數(shù)突變時間發(fā)生在2006年，春季和夏季發(fā)生在2004年，秋季在2006年，冬季出現(xiàn)突變年較晚，在2013年，年和四季在突變年后均表現(xiàn)為上升趨勢。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊;近43年日照時數(shù);變化特征;突變

中圖分類號：S16 ? ? ? 文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830062

隨著全球氣候變暖，各種氣象要素也隨之發(fā)生了明顯變化，極端性天氣發(fā)生頻率逐漸增多，區(qū)域性氣候變化逐漸引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的普遍關(guān)注。太陽能作為一種綠色可再生資源受到社會各界的高度關(guān)注。隨著社會經(jīng)濟的飛快發(fā)展，工業(yè)化程度越來越高，人類對能源的需求也越來越大，能源問題制約著全球經(jīng)濟的增長速度。因此對太陽能的合理開發(fā)、利用，越來越受到世界各國的關(guān)注。日照時數(shù)作為太陽輻射最直觀表現(xiàn)之一，對各地天氣和氣候的變化和形成起到重要作用。研究日照時數(shù)的變化和規(guī)律對城市建設(shè)、農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)布局等具有十分重要的意義。任國玉等[1]指出，近50年我國日照時數(shù)呈明顯減少趨勢，還存在明顯的季節(jié)性差異，冬、夏季減少趨勢明顯大于其他兩季。陳少勇等[2]研究表明西北地區(qū)日照時數(shù)從東南向西北減少，大部分地區(qū)呈顯著的減小趨勢。禹樸家等[3]指出新疆天山北坡也呈現(xiàn)減少趨勢，1986年為突變年，前期偏多，后期偏少。烏魯木齊市位于中國西北部，屬中溫帶大陸性干旱氣候，作為新疆維吾爾自治區(qū)首府，許多專家對該區(qū)域的氣候變化進行了大量研究[4-9]。但是對烏魯木齊市日照時數(shù)變化研究卻很少。因此，研究該區(qū)域日照時數(shù)的變化及規(guī)律，為合理開發(fā)、利用太陽能提供數(shù)據(jù)支撐。

1 資料與方法

1.1 ?資料來源

選用來自新疆氣象信息中心提供的烏魯木齊國家基本氣象站1976—2016年逐日日照時數(shù)，通過嚴格質(zhì)量控制。季節(jié)劃分標準：春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季為12月—翌年2月。烏魯木齊國家基本氣象站始建1951年，共遷站4次，本文以第3次搬遷（1976年）為研究時段的起始時間。

1.2 研究方法

采用線性趨勢分析、相關(guān)分析、回歸分析等方法研究烏魯木齊市日照時數(shù)的變化特征及規(guī)律，采用Mann-Kendall（簡稱M-K）檢驗方法對年、四季日照時數(shù)進行突變分析，為了檢驗該要素轉(zhuǎn)折是否達到突變標準，對突變點進行t檢驗。

2 日照時數(shù)變化特征

2.1 年際變化特征

1976—2018年烏魯木齊市年平均日照時數(shù)為2652.0h，最多年出現(xiàn)在2008年，日照時數(shù)達到3093.3h，最少年出現(xiàn)在1998年，僅為2217.6h，極差達到875.7h，說明該地日照時數(shù)年際變化較大。從圖1可知，烏魯木齊市年平均日照時數(shù)變化呈增加趨勢，達到69.97h/10a，通過0.01的顯著性檢驗，說明該地年日照時數(shù)增加較顯著。從變化曲線可知有22a偏低于歷年平均值，其中1987—2005年均偏低歷年平均值，偏多年份集中出現(xiàn)在2005年以后，這可能與天空狀況和大氣受污染程度有關(guān)，有待于進一步研究和探討。

2.2 ?季節(jié)變化特征

由圖2可以看出，烏魯木齊四季日照時數(shù)均呈增加趨勢，表現(xiàn)為：春季>夏季>秋季>冬季，氣候傾向率為30.06h/10a、18.16h/10a、17.32h/10a、4.4h/10a，其中春季和夏季通過0.01的顯著性檢驗，秋季通過0.05的顯著性檢驗，冬季沒有顯著性檢驗，說明冬季日照時數(shù)增加的不明顯。從增長速率可知春季增加的最明顯，夏季和秋季變化基本一致，冬季增加最小，因此，春季日照時數(shù)的變化對年日照時數(shù)變化貢獻最大，冬季貢獻最小。同時從最多年和最少年變化可知，春季日照時數(shù)變化幅度最大，極差達到346.0h，其次是冬季，為283.5h，最小的是夏季，僅為219.4h。

2.3 月變化特征

從圖3可知，近43a烏魯木齊市月日照時數(shù)變化呈單峰型，從1月開始逐漸增加到7月達到最大值，達到307.9h，其中從3—4月增加最明顯，增加了59.4h，5—6月增加最小，僅增加了0.7h;然后從7—12月開始逐漸減小，到12月達到最小，僅有89.9h，占7月日照時數(shù)的29.2%，其中7—8月減小最少，僅減少了3.4h，10—11月減少最明顯，達到95.3h。

3 突變分析

為了研究烏魯木齊市日照時數(shù)在較長時間序列內(nèi)的變化特征，利用M-K方法（Uα= ±2.56）分析該地日照時數(shù)的氣候突變時間。從圖4可知，烏魯木齊市UF曲線從1976年開始呈波動下降趨勢，到1999年達到最低值，然后又開始呈上升趨勢，和UB相交于2006年，利用t檢驗對該年進行突變檢驗，通過顯著性檢驗（P<0.001），即2006年是烏魯木齊市日照時數(shù)逐漸增多的突變年，預(yù)計這種上升趨勢在未來仍持續(xù)。對四季同樣進行突變分析（圖略），春季和夏季突變年均出現(xiàn)在2004年，秋季突變發(fā)生在2006年，冬季在2013年，四季均通過顯著性檢驗。

4 小結(jié)

近43年烏魯木齊市年平均日照時數(shù)呈顯著的增加趨勢，增加速率達到69.97h/10a;四季同樣呈增加趨勢，但是增加趨勢不一致，其中春季增加最大，冬季增加最小，因此，春季日照時數(shù)的變化對年日照時數(shù)變化貢獻最大，冬季貢獻最小。

烏魯木齊市月平均日照時數(shù)呈單峰型變化，其中7月日照時數(shù)最大，12月最小。

利用M-K法對烏魯木齊市日照時數(shù)進行突變分析，發(fā)現(xiàn)年平均日照時數(shù)在2006年發(fā)生突變;春季和夏季突變年均出現(xiàn)在2004年，秋季突變發(fā)生在2006年，冬季在2013年，年和四季均通過顯著性檢驗。

參考文獻

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作者簡介：伏曉慧（1978-），女，工程師。研究方向：災(zāi)害性天氣變化。