1961～2020年曲麻萊縣日照時(shí)數(shù)變化特征

包海義，韓方昕

(玉樹市氣象局，青海 結(jié)古 815000)

1 引言

近百年來，全球氣候發(fā)生了巨大的變化，正經(jīng)歷一次以全球變暖為主的顯著變化[1]，氣候變化會(huì)間接影響太陽輻射能的變化。日照是一個(gè)重要的氣候因子，也是一種重要的可再生能源，對農(nóng)作物生長發(fā)育有直接的影響。隨著全球氣候變化研究的深入開展，青藏高原日照時(shí)數(shù)的變化趨勢已引起了很多學(xué)者的關(guān)注。相關(guān)研究表明，1960～1990年來我國大部分地區(qū)太陽總輻射和直接輻射呈減少趨勢[2]；近年來黃河流域的太陽總輻射呈下降趨勢，日照時(shí)數(shù)呈明顯的減少趨勢，在季節(jié)上主要表現(xiàn)在夏季和冬季[3，4]，在青海省海北州祁連縣野牛溝近50 a來年日照時(shí)數(shù)也呈減少趨勢[5]；華維等[6]研究表明，近47 a來青藏高原四季日照時(shí)數(shù)年際和年代際變化明顯，總體呈減少趨勢。杜軍等[7]分析了近35 a來西藏日照時(shí)數(shù)的變化特征及其影響因素，發(fā)現(xiàn)近35 a西藏年日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)為顯著的減少趨勢，除冬季變化不大外，其它各季均為減小趨勢。20世紀(jì)90年代以來我國大部分地區(qū)的太陽輻射、日照時(shí)數(shù)在減少[8～16]，筆者利用曲麻萊縣1961～2020年60 a的日照資料進(jìn)行研究，分析日照時(shí)數(shù)在時(shí)間和空間上的分布和變化特征，并用MTT檢驗(yàn)方法對年、季日照時(shí)數(shù)進(jìn)行氣候突變檢驗(yàn)。

2 資料與方法

利用曲麻萊縣站的1961～2020年的逐月日照時(shí)數(shù)資料。季節(jié)劃分按：冬季，上年12月至當(dāng)年2月；春季，3～5月；夏季，6～8月；秋季，9～11月。本文將運(yùn)用線性傾向估計(jì)以及MTT突變檢驗(yàn)[17]等方法進(jìn)行日照時(shí)數(shù)在時(shí)間和空間上的分布和變化特征分析和突變檢驗(yàn)。

3 日照時(shí)數(shù)變化特征

3.1 日照時(shí)數(shù)年代際變化特征

分析1961～2020年曲麻萊縣各年代日照時(shí)數(shù)變化(圖1)得到，曲麻萊縣的年代際平均日照時(shí)數(shù)階段性變化很明顯，60～80年代年平均日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢，80年代年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到最大值，為2 780.1 h，比60年代年平均日照時(shí)數(shù)增加了146 h，比70年代年平均日照時(shí)數(shù)增加了92.3 h；80年代之后年平均日照時(shí)數(shù)呈顯著的減少趨勢，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)之后減少更是顯著，2011～2020年年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到了最少，為2 483.5 h；90年代、00年代以及10年代的年平均日照時(shí)數(shù)比80年代分別減少了4.0 h、124.4 h、296.6 h。年代日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差296.6 h。

圖1 1961～2020年曲麻萊縣各年代平均日照時(shí)數(shù)變化

3.2 日照時(shí)數(shù)年際變化特征

分析1961～2020年曲麻萊縣日照時(shí)數(shù)(圖2)可以得到，曲麻萊縣年日照時(shí)數(shù)在1963～1966年呈波動(dòng)性增加趨勢，1967～1986年之間先呈減少趨勢之后再呈波動(dòng)性增加趨勢，在1986年達(dá)到最大值，為3 000.8 h；在1987～2019年呈波動(dòng)性的減少趨勢，降至谷底，在2019年年平均日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)了最小值，為2 147.7 h。年日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差853.1 h。從總的氣候變化趨勢分析，曲麻萊縣的日照時(shí)數(shù)明顯減少，氣候傾向率為-22.785 h/10a，60 a中共減少了136.71 h。

用滑動(dòng)T檢驗(yàn)檢測曲麻萊縣年日照時(shí)數(shù)序列的突變，年日照時(shí)數(shù)的t統(tǒng)計(jì)值于1978年、2002年和2007年通過了0.01顯著性水平檢驗(yàn)，在1978年為負(fù)值，說明年日照時(shí)數(shù)于1978年出現(xiàn)了一次由少到多的突變；2002年和2007年均為正值，且極大值出現(xiàn)在2007年，年日照時(shí)數(shù)于2007年出現(xiàn)了一次由多到少的突變。

圖2 1961～2020年曲麻萊縣日照時(shí)數(shù)年際變化及其線性趨勢

3.3 日照時(shí)數(shù)的季變化特征

圖3為1961～2020年曲麻萊縣各季日照時(shí)數(shù)變化及其線性趨勢。從圖3可以看到，曲麻萊縣春季日照時(shí)數(shù)在1969年達(dá)到最大值，為821.8 h；在2019年減少至最低值，為557.6 h，春季日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差264.2 h。曲麻萊縣夏季日照時(shí)數(shù)在1978年達(dá)到最大值，為799.6 h，在2020年達(dá)到最小值，為502.2 h，日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差297.4 h。秋季日照時(shí)數(shù)在1964年為752.8 h，為最多年份，在2019年達(dá)到最小值，為492.4 h，日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差260.4 h。冬季日照時(shí)數(shù)在1975年出現(xiàn)最少值，為505.3 h；在1986年達(dá)到最多值，為764.2 h，日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差258.9 h。

表1為近55 a曲麻萊縣各年代各季節(jié)日照時(shí)數(shù)距平。從表1中可以看出，60年代，春季日照時(shí)數(shù)偏多，為正距平，夏秋冬各季節(jié)日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平；70年代，冬季日照時(shí)數(shù)偏少，為負(fù)距平，其余各季節(jié)日照時(shí)數(shù)偏多，為正距平；80年代和90年代，各季節(jié)日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平；00年代，秋季日照時(shí)數(shù)偏多，為正距平，其余各季節(jié)均偏少，為負(fù)距平；10年代，各季節(jié)日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平。

表1 1961～2020年曲麻萊縣各年代各季節(jié)日照時(shí)數(shù)距平

從四季的總的氣候變化趨勢分析得到，曲麻萊縣四季的日照時(shí)數(shù)除了冬季呈增加趨勢之外，其余季節(jié)均有所減少，秋季的減少幅度最小，夏季的減少幅度最大，其氣候傾向率分別為-6.044、-11.121 h/10a。

用滑動(dòng)T檢驗(yàn)檢測曲麻萊縣各季日照時(shí)數(shù)序列的突變。春季，在2007年通過了0.01顯著性水平檢驗(yàn)，且為正值，說明日照時(shí)數(shù)于2007年出現(xiàn)了一次由多到少的突變；夏季，極大值出現(xiàn)在2002年，未通過0.01顯著性水平檢驗(yàn)；秋季，在2007年和2010年為正值，且通過了0.01顯著性水平檢驗(yàn)，極大值出現(xiàn)在2007年，說明日照時(shí)數(shù)于2007年出現(xiàn)了一次由多到少的突變；冬季，在1977～1981年共有5年通過了0.01顯著性水平檢驗(yàn)，均為負(fù)值，極值出現(xiàn)在1978年，日照時(shí)數(shù)于1978年出現(xiàn)了一次由少到多的突變。

圖3 1961～2020年曲麻萊縣各季日照時(shí)數(shù)變化及其線性趨勢(a春季，b夏季，c秋季，d冬季)

3.4 日照時(shí)數(shù)的月變化特征

表2為近60 a曲麻萊縣各年代逐月日照時(shí)數(shù)距平。從表2中可以看出，60年代3、5、6月日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平，其余月份均偏少，為負(fù)距平；70年代1、2、3及12月日照時(shí)數(shù)偏少，為負(fù)距平，其余各月日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平；80年代7、9月日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平，其余月份均偏多，為正距平；90年代，4、8月日照時(shí)數(shù)偏少，為負(fù)距平，其余各月日照時(shí)數(shù)均偏多，為正距平；00年代，1、5、6、8、12月日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平，其余月份均偏多，為正距平；10年代各月日照時(shí)數(shù)均偏少，為負(fù)距平。從氣候趨勢分析來看，曲麻萊縣各月日照時(shí)數(shù)的氣候傾向率分別為0.98、2.08、-1.19、-1.88、-6.03、-7.01、-0.75、-0.34、-1.90、-2.18、-1.96、0.41 h/10a，近60 a來各月日照時(shí)數(shù)減少最多的月份是6月，其次是5月；增加最多的月份是2月，其次是1月。

表2 1961～2020年曲麻萊縣各年代逐月日照時(shí)數(shù)距平

4 結(jié)論

(1)1961～2020年曲麻萊縣日照時(shí)數(shù)在1986年達(dá)到最大值，為3 000.8 h；在2019年年平均日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)了最小值，為2 147.7 h。年最多值與年最少值相差853.1 h。從總的氣候變化趨勢分析，曲麻萊縣的日照時(shí)數(shù)明顯減少，氣候傾向率為-22.785 h/10a，60 a中共減少了136.71 h。年日照時(shí)數(shù)于2007年出現(xiàn)了一次由多到少的突變。

(2)從四季的總的氣候變化趨勢分析得到，曲麻萊縣四季的日照時(shí)數(shù)除了冬季呈增加趨勢之外，其余季節(jié)均有所減少，秋季的減少幅度最小，夏季的減少幅度最大，其氣候傾向率分別為-6.044、-11.121 h/10a。春季和秋季日照時(shí)數(shù)均于2007年出現(xiàn)了一次由多到少的突變；夏季突變不顯著；冬季日照時(shí)數(shù)于1978年出現(xiàn)了一次由少到多的突變。

(3)近60 a來各月日照時(shí)數(shù)減少最多的月份是6月，其次是5月；增加最多的月份是2月，其次是1月。

(4)曲麻萊縣的年代際平均日照時(shí)數(shù)階段性變化很明顯，60～80年代年平均日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢，80年代年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到最大值，為2 780.1 h，80年代之后年平均日照時(shí)數(shù)呈顯著的減少趨勢，尤其是進(jìn)入21世紀(jì)之后減少更是顯著，2011～2020年年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)到了最少，為2 483.5 h；年代日照時(shí)數(shù)最多值與最少值相差296.6 h。