平陸縣光照資源的氣候變化特征

摘 要：光照資源的變化會對氣候和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響。利用1959—2017年平陸縣日照時數(shù)觀測資料，對平陸縣光照資源的變化趨勢、氣候突變等特征進行了分析，結果表明：平陸縣日照時數(shù)呈現(xiàn)出下降的趨勢。

關鍵詞：光照資源;氣候;變化特征

中圖分類號：S161文獻標識碼：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030063

目前，氣候變暖問題已引起全世界人民的廣泛關注。海平面不斷上升，全球氣候變暖已成為一種“自然現(xiàn)象。”人類在焚燒煤炭、木材與化石燃料的過程中會產(chǎn)生大量的CO2，進而產(chǎn)生溫室效應，導致溫室氣體驟增，致使氣溫不斷升高。全球變暖現(xiàn)象是指空氣污染會滋生溫室效應，進而導致全球大氣的平均溫度均有所提高。許多科學家曾經(jīng)預測，在21世紀中葉到來之前，將會看到全球氣候格局出現(xiàn)巨大變化，21世紀中葉，全球平均溫度將會逐年增加5℃，在這種升溫作用的趨勢下，兩極冰蓋與高山冰川的融化速度會驟增，海岸水位也會進一步升高。全球干旱和雨量問題和新極限值的出現(xiàn)將會嚴重影響某些地區(qū)的糧食生產(chǎn)活動。目前，受全球氣候變暖的影響，土地荒漠化與水土流失已成為我國當前最為嚴重的環(huán)保問題。平陸縣瀕臨黃河，植被茂盛，地處秦、晉、豫交界處三角地帶。在全球氣候變暖和人類活動范圍日益擴展的雙重影響下，這一區(qū)域內的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)也更加脆弱，干旱問題、水資源短缺問題和水土流失問題也更為嚴重。不可忽視的是，氣候變化不僅會導致全球大氣物理結構和化學組成系統(tǒng)出現(xiàn)變化，而且會影響太陽的輻射效果及其范圍。到達地面的太陽輻射在發(fā)生變化之后必然會對地面的溫度、水分蒸發(fā)狀況與綠色植物的光合作用產(chǎn)生多方面的影響。從氣象學的角度來講，日照屬于重要氣候因素，日照時數(shù)的變化波動幅度對氣候的變化幅度具有決定性影響，可以說日照是氣候變化的重要符號。研究氣候變化對日照時數(shù)的影響頗為重要。平陸縣所處的地理位置和生態(tài)地位頗為重要，所以必須全面研究該區(qū)域的光照資源變化幅度和影響效果。本文將簡單分析氣候與光照的基本定義，系統(tǒng)論述平陸區(qū)域光照資源的年際、年代際等變化趨勢與特征，綜合分析平陸縣光照資源的氣候變化特征和其它氣象因子之間的關系與影響。

1 氣候和光照的概述

1.1 氣候的基本定義

從狹義角度來講，氣候主要是指在某一特定范圍內的長期性大氣狀況（時長能夠延伸到1個月至幾百萬年之間，通常以30a的氣候變化為主要研究時間段），是構成大氣因子（以及天氣所有大氣因子的變化）的長期性概括。這些大氣因子主要包括太陽輻射、氣壓、區(qū)域溫度、濕度、地方降水（降水類型、降水頻率、年降水量）以及風速與風向。從廣義的視角來看，“氣候”特指某個地點及其一年四季的預期天氣和日常天氣現(xiàn)象，如晴天、多云、刮風、下雨、下雪等。而從氣象學專業(yè)領域來分析，氣候還用以表示天氣變化幅度，它不僅將大氣圈納入研究領域，而且包括地球水圈、生物圈、巖石圈和地球以外的各種氣象因素。

1.2 光照與光照時間的基本定義

光照主要是指光的照射。本文所研究的光照主要是指太陽光照，即太陽所發(fā)射出的光線。“萬物生長靠太陽”，地球上的所有生產(chǎn)生活都離不開太陽光照，太陽光照也是滿足人類和所有生命健康成長與生存的必備資源。在太陽自轉和地球公轉的共同影響與作用下，不同地方所接受的光照時長各不相同，即使是在同一天，同一地方所接受的光照時長也存在一定的差異。除此之外，各地區(qū)的光照均具有定量的強度，也就是“光照強度”（ 簡稱“光照度”），特指受照物體單位面積上所接受到的光通量。光照時間和光照強度均會對人類與其他生物的日常生活以及社會生產(chǎn)發(fā)展狀況產(chǎn)生各種影響。

光照時間主要是指可照時數(shù)和曙暮光的總和。從天文學的角度來分析，從日出到日落，太陽可能照射的時間長度就是晝長，即太陽可照實數(shù)。在日出前和日落后的一段時間內，雖然太陽的直射光不能直接照射到地面上，地面卻依然能夠得到高空大氣的散射與輻射，使晝夜的更替保持正常規(guī)律，天文學將這段時間晨光和昏光，合稱“曙暮光”。一般情況下，民用曙暮光特指太陽在地平線下0°～6°的一段時間之內。此外，曙暮光持續(xù)時間的長短會因為季節(jié)和維度而產(chǎn)生差異，全年均以夏季最長、冬季最短為規(guī)模，相比而言，高緯度地區(qū)會長于低緯度地區(qū)。

2 研究資料與方法

平陸縣位于山西最南端。在全國氣候區(qū)劃上屬渭河氣候區(qū)，屬于溫暖帶大陸性季風氣候區(qū)。平陸縣氣象站位于平陸縣城北郊“山頂”（N34°51′，E111°12′），觀測場海拔高度442.9m。1959年1月1日，正式開始地面氣象探測工作，1993年1月1日遷至平陸縣城西“郊區(qū)”（N34°50′，E111°12′）。本研究選取平陸縣1959—2017年逐月日照時數(shù)、總云量、低云量、降水量、平均氣溫等數(shù)據(jù)，以上數(shù)據(jù)都經(jīng)過地面氣象數(shù)據(jù)質量控制，資料序列完整，可靠性強。文中以3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，當年12 月到翌年2 月為冬季，形成逐季資料序列，對觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析;多年平均值采用1981—2010 年30a 的氣候平均值。

3 平陸縣光照資源的氣候變化特征

3.1 光照資源的年際變化特征

光照強度實際上就是地面上所接收到的太陽光照強度，即太陽輻射。這在不同的地區(qū)上存在很大的差異。通常來說，低緯度的地區(qū)由于太陽直射角大，所以光照強度要大。此外，地面上所接受到的光照強度還和每個地區(qū)空氣中的濕度、一年中的陰天數(shù)有很大的關系，因為濕氣會吸收太陽輻射、陰天太陽輻射會被云層大量反射吸收等，所以存在地區(qū)差異。本文以1959—2017年平陸縣日照時數(shù)的年際變化分析顯示，在59a的時間尺度上，其年日照時數(shù)呈現(xiàn)出明顯下降的趨勢。1959—1970年增幅最顯著，光照資源的變化特征總體上可分為2個階段：2000年之前為正距平，為光照資源偏多期，1959—1970年間光照最充足，為近59a中日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為7%，極端最高值出現(xiàn)在1965年，日照實數(shù)為2447.1h;2000年之后為負距平，為光照資源偏少期，2011—2017年間光照最少，為近59a中日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為7%，極端最低值出現(xiàn)在2007年，日照實數(shù)為1611.4h。

3.2 光照資源的季節(jié)變化

光照資源隨季節(jié)不同出現(xiàn)不同的變化特征。在春季，地球的北半球開始傾向太陽，受到越來越多的太陽光直射，因而氣溫開始升高，屬于萬物復蘇的季節(jié)。夏季大多數(shù)地區(qū)氣候炎熱、缺水;氣溫高是最顯著的氣候特征，因地域、干濕環(huán)境的不同，會產(chǎn)生炎熱干燥或者濕熱多雨的氣候;由于大多地區(qū)會受到低氣壓的影響，氣候相對穩(wěn)定。秋季開始，太陽高度角漸低，溫度漸降，但一般較冬季緩慢;由于干濕狀況的差異，不同地區(qū)會出現(xiàn)陰冷多雨，或干燥涼爽的氣象狀況。在北半球，冬季是最寒冷的季節(jié)，即使溫帶的氣溫也可能降到0℃以下，很多地方會經(jīng)歷降雪，北方大部分地方的冰雪春天才會融化。根據(jù)氣候資料分析對比，平陸縣日照時數(shù)季節(jié)變化表明：平陸縣光照資源1993—2000年這個時段春季光照最充足，為近59a中春季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為3%，為峰值。2011—2017年這個時段光照最少，為近59a中春季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為-6%。為谷值。春季平陸日照時數(shù)呈現(xiàn)出低、高、低的山峰形狀。1959—1970年這個時段夏季光照最充足，為近59a中夏季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為17%。2001—2010年這個時段夏季光照最少，為近59a中夏季日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為-10%。夏季日照時數(shù)呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢。1971—1980年這個時段秋季光照最充足，為近59a中秋季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為9%。2011—2017年這個時段秋季光照最少，為近59a中秋季日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為-28%。秋季日照時數(shù)呈現(xiàn)出：2000年以前為正距平，突變不大;2000年后為負距平，明顯減少。1959—1970年這個時段冬季光照最充足，為近59a中冬季日照時數(shù)最多的時段，距平百分率為13%。2011—2017年這個時段冬季光照最少，為近59a中冬季日照時數(shù)最少的時段，距平百分率為-19%。冬季日照實數(shù)也呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢。

4 光照資源的年際變化原因

1993年以前平陸縣氣象局位于傅相祠， 1993年后位于韓窯街8號（縣城西北），隨著城市化的發(fā)展，對氣象探測環(huán)境造成了一定的破壞，對日照時數(shù)也有一定的影響。

現(xiàn)址位于縣城西北，海拔高度為410.7m。由于位于縣城邊緣，海拔相對于平陸平均海拔偏低。尤其是冬季，粉塵增多，大氣透明度變差，削弱太陽光線，同時由于大氣粉塵的增加引起氣溶膠的增多，進一步對太陽光線產(chǎn)生阻擋和削弱作用。

5 結論

通過選取平陸縣1959—2017年逐月日照時數(shù)，3—5 月為春季，6—8 月為夏季，9—11 月為秋季，當年12 月到翌年2 月為冬季，形成逐季資料序列，對觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析表明：由于平陸縣特殊的地形，以及遷站和環(huán)境的破壞，對日照有一定的影響，還有本站的地理位置造成了平陸縣光照資源的年際變化呈現(xiàn)出下降的趨勢。

參考文獻

[1] 王景才，郭佳香，徐蛟，等.近55年淮河上中游流域氣候要素多時間尺度演變特征及關聯(lián)性分析[J].地理科學，2016（20）：53-54.

作者簡介：

陸燕（1977 -），女，工程師。研究方向：綜合業(yè)務管理。