烏海近60年日照時數變化特征

王晴

烏海市生態與農業氣象中心，內蒙古烏海 016040

摘要 利用烏海近60年（1961—2010）逐月日照時數資料，分析了烏海市年代際、年際及各月的日照時數變化特征。結果表明：（1）從年代際來看，日照時數逐年代大體呈減少趨勢，20世紀80年代是日照時數變化的轉折期，四季日照時數年代際極值除冬季外均與年極值出現年代相同，均為70年代日照時數最少，80年代日照時數最多;日照時數夏季最多，春季第二，秋季第三，冬季最少，夏季的日照時數變化趨勢對全年日照時數變化趨勢的影響最大。春季與夏季的日照時數變化是影響全年日照時數距平的主要因素。（2）日照時數年距平序列和秋季、冬季距平序列的變化趨勢一元線性回歸方程日照傾向率均<0，春季、夏季距平序列的變化趨勢一元線性回歸方程日照傾向率均>0，但只有秋季、冬季逐年日照時數距平序列通過0.05水平的顯著性檢驗，兩者均呈直線下降趨勢;日照時數年和四季距平5年滑動平均二次擬合曲線春季、秋季和冬季通過0.05水平的顯著性檢驗;以年及四季距平5年滑動平均序列作為趨勢線，均表現出20世紀70年代末期之前日照時數呈下降趨勢，80年代呈上升趨勢，80年代末又呈下降趨勢，且下降速率低于70年代末期之前。（3）日照時數年內分布規律為單峰型，5月最大，其次為6月，12月最小。

關鍵詞 日照時數;變化特征;烏海;氣候傾向率

中圖分類號：P422.11 文獻標識碼：B 文章編號：2095–3305（2021）12–0045–04

氣候變化會對人居環境、城市規劃、產業結構布局、自然地理環境產生巨大的影響，研究氣候因素變化趨勢已經成為近年來的熱點。太陽輻射的變化會使氣候發生某種長期變化[1]。日照時數是指在給定時段內太陽直接輻照度≥120 W/m2的各分段時間的總和，可以顯示某地區接受太陽輻射的時間，是太陽輻射的直觀展現，也是區域蒸散量的主要影響因子[2]。研究某地日照時數變化是研究該地區氣候變化的重要因素之一。

1 研究區概況

烏海市位于106.8°E，39.6°N，地處黃河上游，東臨鄂爾多斯高原，南與寧夏石嘴山市隔河相望，西接阿拉善草原，北靠肥沃的河套平原，是華北與西北的結合部，同時也是“寧蒙陜甘”經濟區的結合部和沿黃經濟帶的中心區域;四周被烏蘭布和沙漠、庫不齊沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙地環繞，是全國沙漠化嚴重發展類型區;烏海深處內陸，屬于溫帶大陸性氣候，其氣候特征是冬季少雪，春季干旱，夏季炎熱高溫。目前，對該地區氣候的研究主要集中在氣溫、降水、蒸發等方面[3-4]。選取該地區1961—2020年近60年逐月日照時數資料，從不同角度分析烏海的日照時數變化特征，這對保障烏海的生態安全和調整農業生產布局具有重要意義。

2 日照時數變化特征

2.1 日照時數的年代際變化

由表1可知，烏海市多年平均日照時數為3 107.7 h，年代際的變化顯著。20世紀70年代日照時數最少，80年代日照時數最多，兩者相差322.1 h;60～70年代日照時數逐年代遞減，80年代日照時數急劇增至最大，隨后從80年代至2011—2020年日照時數又逐年代遞減，但遞減速率明顯低于60～70年代[5-6]。從年代際看，總體來說日照時數逐年代大體呈減少的趨勢[7]。四季日照時數年代際極值除冬季外，均與年極值出現年代相同，均為70年代日照時數最少，80年代日照時數最多。

從年代際來看，20世紀60年代全年為正距平，日照時數偏多，其中春季、夏季為負距平，秋季、冬季為正距平;70年代全年為負距平，日照時數最少，其中春季、夏季、秋季、冬季均為負距平;80年代全年為正距平，日照時數最多，其中春季、夏季、秋季、冬季均為正距平;90年代全年為正距平，日照時數偏多，其中春季、夏季、秋季、冬季均為正距平;2001—2010全年為負距平，日照時數偏少，其中春季、夏季為正距平，秋季、冬季為負距平;2011—2020全年為負距平，日照時數偏少，其中春季為正距平，其他均為負距平。總體可以看出，秋季、冬季距平的符號均與全年保持一致，因此全年距平變化的劇烈程度取決于春季與夏季。

日照時數夏季最大，春季第二，秋季第三，冬季最少，四季分別占全年的27.1%、28.8%、23.7%、20.5%。春、夏、秋日照時數年代際變化與全年相同之處是均為20世紀80年代日照時數最大，而冬季則是60年代日照時數最大。夏季與秋季日照時數與全年變化趨勢一致，均為60～70年代日照時數逐年代遞減，80年代日照時數急劇增至最大，隨后20世紀80年代至2011—2020年日照時數又逐年代遞減;春季、冬季日照時數除2011—2020年較2001—2010年增加外，其他季節變化與全年變化趨勢一致。春季日照時數最大與最小相差102.1 h，夏季相差110 h，秋季相差94 h，冬季相差96 h。由此可見，春季、夏季比秋季與冬季日照時數變化大。

綜上所述，從年代際看夏季的日照時數變化趨勢對全年日照時數變化趨勢影響最大。春季與夏季的日照時數變化是影響全年日照時數距平的主要因素。

2.2 日照時數的年際變化

年和秋季、冬季日照時數距平序列的變化趨勢一元線性回歸方程日照傾向率均<0，但年日照時數距平序列相關系數未通過0.05水平的顯著性檢驗，說明直線減小趨勢不明顯;而秋季、冬季逐年日照時數距平序列相關系數分別為0.271、0.393，均通過0.05水平的顯著性檢驗，說明直線減小趨勢明顯，秋季氣候傾向率方程y=1 627.363-0.818x，氣候傾向率為-8.18 h/10年，冬季氣候傾向率方程y=2 219.725-1.115x，氣候傾向率為-11.15 h/10年。春季、夏季距平序列的變化趨勢一元線性回歸方程日照傾向率均﹥0，但相關系數未通過0.05的顯著性檢驗，說明直線增加趨勢不明顯[8]。

為了更加準確地分析近60年的平均日照時數的變化情況，通過建立年和四季日照時數距平序列、日照時數距平3年和5年滑動平均序列和3種序列的變化趨勢一元線性回歸方程和2次擬合曲線，分析日照時數年際和四季逐年變化趨勢見表2[9]。

由表2可見，上述回歸方式中全年及夏季始終未通過顯著性檢驗，其他季節通過顯著性檢驗的方法中，日照時數距平5年滑動平均序列的2次擬合曲線表現最好（圖1～圖5）。

年日照時數距平在-368.1～340.6 h之間波動，1961—1970年10年間，日照時數在零距平上下波動，振幅較大;1971—1979年9年間除1974年外，均為負距平，日照時數較小，年日照時數最小值出現在1976年;1980—1993年14年間除1983年外均為正距平，日照時數較大，年日照時數最大值出現在1986年;1994—2005年12年間日照時數基本在零距平上下波動，但較1961—1970年，振幅小;2006—2020年15年間除2011—2013為正距平外，均為負距平，是日照時數呈現波動減少的時期。從5年滑動平均曲線來看，大致分為3個階段：1979年之前，日照時數波動下降，于1979年達到波谷;1980—1988年日照時數波動上升，于1988年達到波峰;1989—2020年，日照時數呈波動下降趨勢。從二次擬合曲線來看，在1991年之前，日照時數呈上升趨勢，1982年之前大部分為負距平，1982年之后大部分為正距平，1991年之后呈下降的趨勢，在2006年之前多數為正距平，2006年之后多數為負距平。

春季日照時數距平在-143.1～103.6 h波動，1961—1974年14年間，日照時數在零距平上下波動，振幅較大，年日照時數最大值出現在1962年;1975—1980 年6年間均為負距平，日照時數較小，年日照時數最小值出現在1976年;1981—1995年15年間除1985年和1993年外均為正距平，日照時數較大;1996—2010年15年間日照時數基本在零距平上下波動，但較1961—1974年相比，振幅較小;2011—2020年10年間除2017—2019為負距平外，均為正距平，是日照時數呈現波動減少的時期。從5年滑動平均曲線看，大致分3個階段：1979年之前，日照時數波動下降，于1979年達到波谷;1980—1990年日照時數呈上升趨勢，于1990年達到波峰;1991—2020年，日照時數呈波動下降趨勢。從二次擬合曲線看，在2001年之前，日照時數呈上升趨勢，1983年之前大部分為負距平，1983年之后大部分為正距平，2001年之后呈下降趨勢，多數為正距平。

夏季日照時數距平在-156～178.5 h波動，1961—1970年10年間，日照時數在零距平上下波動，波動幅度較大，夏季日照時數最小值出現在1961年;1971—1979年9年間除1974年外，均為負距平，日照時數較小;1980—1992年13年間除1981年、1983年、1989年外均為正距平，日照時數較大，夏季日照時數最大值出現在1991年;1993—2012年20年間日照時數基本在零距平上下波動，但較1961—1970年振幅小;2013—2020年8年間除2015年為正距平外，均為負距平，是日照時數波動減少的時期。從5年滑動平均曲線看，大致分3個階段：1979年之前，日照時數波動下降，于1979年達到波谷;1980—1991年日照時數呈上升趨勢，于1991年達到波峰;1991—2020年，日照時數呈波動下降趨勢。從二次擬合曲線來看，在1995年之前，日照時數呈上升趨勢，1983年之前大部分為負距平，1983年之后大部分為正距平，1995年之后呈下降趨勢，在2015年之前多數為正距平，2015年之后多數為負距平。

秋季日照時數距平在-128.1～97.9 h波動，1961—1970年10年間，日照時數在零距平上下波動，波動幅度較大;1971—1979 年9年間除1972年、1974年外，其他年份均為負距平，日照時數較小;1980—1993年14年間均為正距平，日照時數較大，秋季日照時數最大值出現在1986年;1994—2006年13年間日照時數基本在零距平上下波動，但較1961—1970年相比，振幅較小;2007—2020年14年間除2012年、2013年、2016年為正距平外，均為負距平，日照時數小，秋季日照時數最小值出現在2019年。從5年滑動平均曲線看，大致分3個階段：1979年之前，日照時數波動下降，于1979年達到波谷;1980—1988年日照時數呈上升趨勢，于1988年達到波峰;1989—2020年，日照時數呈波動下降趨勢。從二次擬合曲線看，在1987年之前，日照時數呈上升趨勢，1974年之前和1981年之后大部分為正距平，1987年之后呈下降趨勢，在2002年之前多數為正距平，2002年之后多數為負距平。

冬季日照時數距平在-150.3～82.6 h波動，1961—1970年10年間，日照時數均為正距平，日照時數較大;1971—1979 年9年間除1975年外，均為負距平，日照時數較小;1980—1987年8年間除1982年外均為正距平，日照時數呈上升趨勢;1988—2004年17年間日照時數基本在零距平上下波動，振幅較大;2005—2020年15年間除2013年、2014年為正距平外，其他年份均為負距平，日照時數小，冬季日照時數最大值出現在2013年，冬季日照時數最小值出現在2006年。從5年滑動平均曲線看，大致分3個階段：1978年之前，日照時數波動下降，但于1969年達到波峰;1979—1987年日照時數呈上升趨勢;1988—2009年，日照時數呈波動下降趨勢;2010—2020年，日照時數呈波動上升趨勢。從二次擬合曲線看，在2016年之前，日照時數呈下降趨勢，2016年之后呈微弱的上升趨勢，在上升和下降階段正距平和負距平均勻分布。

由上述分析可知，在以不同的回歸方法和滑動平均分析中，年及四季距平5年滑動平均對趨勢的描述最準確，因此采用該方法分析日照時數年際和四季逐年變化趨勢結果。

2.3 日照時數的年內分布特征

由圖6可知，日照時數年內分布規律為單峰型，5月最大，其次為6月，12月最小。日照時數每年從1月起開始逐漸增加，至5月達到高峰，之后逐漸下降，至12月降至1年中最低。

3 結論

（1）年代際變化結果。日照時數逐年代大體呈減少趨勢，20世紀80年代是日照時數變化的轉折期，四季日照時數年代際極值除冬季外均與年極值出現年代相同，均為70年代日照時數最少，80年代日照時數最多;日照時數夏季最大，春季第二，秋季第三，冬季最少，從年代際看夏季的日照時數變化趨勢對全年日照時數變化趨勢的影響最大。春季與夏季的日照時數變化是影響全年日照時數距平的主要因素。

（2）年際變化結果。日照時數年距平序列和秋季、冬季距平序列的變化趨勢一元線性回歸方程日照傾向率均﹤0，春季、夏季距平序列的變化趨勢一元線性回歸方程日照傾向率均﹥0，但只有秋季、冬季逐年日照時數距平序列通過0.05水平的顯著性檢驗，兩者均呈直線減小趨勢;日照時數年及四季距平5年滑動平均二次擬合曲線春季、秋季和冬季通過0.05水平的顯著性檢驗;以年及四季距平5年滑動平均序列為趨勢線，均表現出20世紀70年代末期之前日照時數呈下降趨勢，80年代呈上升趨勢，80年代末又呈下降趨勢且下降速率地域70年代末期之前日照時數呈下降速率。

（3）年內分布特征。日照時數年內分布規律為單峰型，5月最大，其次為6月，12月最小。

參考文獻

[1] 馬樹慶.全球氣候變化的影響因素、機制及其效應概述[J].吉林氣象，1999 （3）：2-8.

[2] 張洪杰.烏海市四季氣候季節劃分及特征分析[J].內蒙古科技與經濟，2020 （24）：82-84，86.

[3] 劉文煒，楊紅子，孫建睿，等.內蒙古西部夏季降水的氣候特征及其環流海溫背景場分析[J].內蒙古科技與經濟， 2017（18）：44-47.

[4] 朱華達.用連續變量統計分組理論統一年代與世紀的劃分[J].上海統計，2001 （5）：26-28.

[5] 王岸茂，王建華.關于年代的劃分及如何稱呼[J].河北學刊，2002（5）：157.

[6] 任國玉，郭軍，徐銘志，等.近50年中國地面氣候變化基本特征[J].氣象學報， 2005（6）：942-956.

[7] 虞海燕，劉樹華，趙娜，等.我國近59年日照時數變化特征及其與溫度、風速、降水的關系[J].氣候與環境研究，2011， 16（3）：389-398.

[8] 肖彩虹，郝玉光，郭承德，等.烏蘭布和沙漠東北部磴口綠洲近57年日照時數變化特征[J].防護林科技，2014（9）：7-10，57.

[9] 王慧.近54年湖北恩施州日照時數變化特征[J].科技資訊，2013（2）：145-146， 153.

責任編輯：黃艷飛

Variation Characteristics of Sunshine Hours in Wuhai During Recent 60 Years

WANG Qing （Wuhai Ecological and Agrometeorological Center， Wuhai， Inner Mongolia 016040）

Abstract Based on the data of monthly sunshine duration in Recent 60 years （1961-2010） in Wuhai city， the decadal， annual and monthly variation characteristics of sunshine duration in Wuhai city were analyzed. The results showed that ：（1） from the decadal perspective， the sunshine duration showed a decreasing trend year by year. 1980s was the turning point of sunshine duration， and the decadal extreme values of sunshine duration in four seasons were the same as the annual extreme values except winter， with the lowest sunshine duration in 1970s and the highest sunshine duration in 1980s. The sunshine duration is the highest in summer， the second in spring， the third in autumn and the least in winter. The trend of sunshine duration in summer has the greatest influence on the trend of sunshine duration throughout the year. The variation of sunshine duration in spring and summer is the main factor affecting the annual sunshine duration anomaly. （2） the sunshine duration in analyzed the sequence and the change trend of autumn and winter anomaly sequence unary linear regression equation of rizhao tendency rate < 0， the change trend of spring and summer departure sequence unary linear regression equation of sunshine tendency rate > 0， but only the fall， winter sunshine time year by year by 0.05 level of significance test， analyzed the sequence both straight downward trend; The quadratic fitting curve of 5-year moving average of sunshine duration and seasonal anomaly passed the significance test at 0.05 level in spring， autumn and winter. Taking the 5-year moving average series of annual and seasonal anomalies as the trend line， the sunshine duration showed a downward trend before the end of 1970s， an upward trend in the 1980s， and a downward trend again at the end of 1980s， and the decreasing rate was lower than the end of 1970s. （3） The distribution pattern of sunshine duration in several years is single-peak type， which is maximum in May， followed by June and minimum in December.

Key words Sunshine hours; Change characteristics; Wuhai; Climate tendency rate