近63年合作市日照時數的變化特征分析

摘 要：為了解合作市日照變化特征，利用1960—2022年合作市國家基準氣候站逐日日照時數觀測資料，采用線性趨勢、Mann-Kendall檢驗等方法，對1960—2022年合作市日照時數年、季、月的變化特征進行分析。結果表明：1960—2022年合作市年日照時數呈下降趨勢，下降傾向率-7.37 h/10年，峰值與峰谷相差607 h；在四季日照時數分析中發現，除春季日照時數為增加趨勢外，其余季節均呈下降趨勢，氣候傾向率分別為2.060、-3.201、-3.330、-5.410 h/10年；月平均日照時數在157.5～213.9 h之間，月平均日照時數為196.8 h。

關鍵詞：日照時數；氣候傾向率；Mann-Kendall檢驗

中圖分類號：P422.11 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）08–0-03

日照可促進生物的新陳代謝，紫外線能夠預防和治療一些疾病，日照時數是最能直接反映太陽輻射情況的要素，太陽能資源的貧瘠程度也用日照時數表征[1-3]。因此，研究日照時數的分布規律，對于光能資源充分利用、作物引種和農牧業生產具有重要的現實意義。

合作市隸屬于甘肅省甘南藏族自治州（以下簡稱甘南州），是甘南州政治、經濟、文化中心，位于甘肅省西南部、甘南州北部，地處青藏高原、黃土高原和隴南山地的過渡地帶[4-5]。合作市由于海拔較高（站點海拔

2 909.4 m），大氣相對稀薄，大氣對太陽輻射的削弱作用相對較弱，到達地面的日照強度相對較大。全年日照較為充足，這使得合作市太陽能利用率相對較高。但相比同緯度低海拔地區，其日照總時數相對較少，主要是由于高原地區天氣多變，云量在不同季節存在一定變化。日照充足有利于高原地區的牧草等植被進行光合作用，對發展畜牧業有一定積極作用。光照不僅影響著當地植被生長發育，還深刻影響著當地牧民的生活習慣[6]。因此，分析合作市日照時數的變化特征能為合作市光能資源分析、優化產業布局提供重要的理論依據。

1 資料與方法

1.1 資料來源

所用氣象資料來源于合作市國家基準氣候觀測站1960—2022年逐日日照時數觀測資料，采用趨勢圖、氣候傾向率和直方圖分析合作市年、季、月日照時數變化特征。其中，季節的劃分春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12月至翌年2月。

1.2 研究方法

研究方法主要有一元線性回歸、Mann-Kendall（M -K）突變檢驗。一元線性回歸是一種用于分析2個變量之間線性關系的統計方法，它假設自變量和因變量之間存在一種簡單的線性關系，可以用一條直線表示。通過一元線性回歸，可以確定這條直線的斜率和截距，從而預測因變量的值。一元線性回歸在氣象領域具有廣泛的應用。其一，它可用于預測氣溫的變化。以時間為自變量，積溫為因變量，通過建立一元線性回歸模型，可以根據過去一段時間的氣溫數據預測未來某一時刻的積溫。例如，收集過去一個月每天的平均氣溫數據，發現隨著日期的推進，氣溫呈現上升趨勢。建立一元線性回歸方程后，能大致預測出幾天后的積溫，這對農業生產、能源調度等具有重要的指導意義。其二，用于分析降雨量與某一氣象因素的關系。例如，將季風的強度作為自變量，降雨量作為因變量進行回歸分析。若兩者呈現顯著的線性關系，則能根據季風強度的預測值預估降雨量，為水資源管理和防洪抗旱工作提供參考。其三，在研究日照時長對農作物生長的影響時，也能運用一元線性回歸。以日照時長為自變量，農作物的生長指標（如乳熟期、產量等）為因變量，從而確定最佳的日照時長范圍，為農業種植提供科學依據。

Mann-Kendall檢驗是一種非參數統計方法，用于比較2組獨立樣本的中位數是否存在顯著差異。它是在不依賴總體分布假設的情況下，通過對2組樣本的秩次進行比較進行統計推斷的一種方法。其檢驗的原理基于秩次統計，通過將兩組樣本合并，按照大小順序給出秩次，然后根據秩次的總和判斷兩組樣本的中位數是否存在顯著差異。M-K檢驗在氣象研究中同樣具有重要作用。首先，它常用于檢測氣溫的變化趨勢。通過收集長時間序列的氣溫數據，利用M-K檢驗可以判斷氣溫是呈現上升、下降還是保持穩定的趨勢。例如，分析一個地區過去50年的年平均氣溫，M-K檢驗能夠明確這50年來氣溫變化的總體趨勢，從而為評估氣候變化對該地區的影響提供依據。其次，在降水方面，M-K檢驗可用于確定降水的增減趨勢。例如，分析某城市多年的月降水量數據，判斷不同季節降水趨勢的變化，為城市的水資源規劃和防洪措施提供參考。再次，M-K檢驗還能應用于風速的趨勢分析。例如，對某風電場所在區域多年的風速數據進行M-K檢驗，有助于評估該地區風能資源的穩定性和未來發展潛力。最后，在研究河流流量與氣象因素的關系時，也可以運用M-K檢驗。例如，分析河流徑流量的變化趨勢，并與同期的降水、氣溫等氣象數據進行關聯，以揭示氣象條件對河流水文的

影響。

2 日照時數的變化特征

2.1 年際變化

對1960—2022年合作市日照時數變化特征進行分析（圖1），發現1960—2022年合作市年日照時數在

2 036.7～2 643.7 h之間，在1998年達到最大，為2 643.7 h，

2020年最小，為2 036.7 h。1960—2022年合作市日照時數呈下降趨勢，下降趨勢為-7.366 h/10年。對年日照時數進行突變檢驗發現，1991年前合作市日照呈輕微上升趨勢，1991年后開始下降，1997—2001、2005—2007、2010—2014年之間合作市日照時數均呈顯著下降趨勢。2004年以后下降趨勢有所減緩但仍呈下降趨勢。在2019年后則呈輕微上升趨勢。年日照時數則在1961、1965、1994、1995、2021年前后發生突變。

2.2 季節變化

分析1960—2022年合作市四季日照時數（圖2），發現除了春季日照時數為增加趨勢，其余季節均呈下降趨勢，氣候傾向率分別為2.060、-3.201、-3.330、

-5.410 h/10年。春季平均日照時數為616.7 h，春季日照時數在1986年達到最小，為459.3 h，1994年達到最大，為724.6 h。夏季平均日照時數為594.0 h，夏季日照時數在2019年達到最小，為473.7 h，在2001年達到最大，為713.5 h。秋季平均日照時數為543.9 h，秋季日照時數在2020年達到最小，為411.3 h，在1998年達到最大，為675.6 h。冬季平均日照時數為607.9 h，冬季日照時數在2017年達到最小，為532.4 h，在1963年達到最大，為720.9 h。

對1960—2022年合作市四季日照時數進行M-K檢驗（圖3），結果表明春季日照時數在1987—2001年呈顯著下降趨勢，2016年后為輕微上升趨勢，其余時間段日照時數均為輕微下降趨勢。春季日照時數在1962、2017年前后發生突變。對夏季日照時數進行M-K檢驗發現，夏季日照時數在2016—2020年之間以輕微上升趨勢為主，其余時間段均為下降趨勢，1976—1980、1982—2012之間下降趨勢顯著。夏季日

照時數在2018、2020、2021年發生突變。對秋季日照時數進行M-K檢驗發現，秋季日照時數在2011—2020年之間為輕微上升趨勢，在1962—1963、1995—2000年之間為顯著下降趨勢，其余時間段則以輕微下降趨勢為主。秋季日照時數則在1988、1991、1995、2007、2009、2010年發生突變。對冬季日照時數進行M-K檢驗發現，冬季日照時數在2016年后為輕微下降趨勢，除1990—2003、2006—2007、2010年為顯著下降趨勢外，其余時間段則以輕微下降趨勢為主。冬季日照時數則在2018年發生突變。

2.3 月變化

對1960—2022年合作市月日照時數分析（圖4），結果表明合作市1960—2022年月平均日照時數在157.5

～213.9 h之間，月平均日照時數為196.8 h。9月日照時

數最短，為157.5 h，12月日照時數最長為213.9 h，兩者相差56.4 h。1月日照時數在2008年達到最小，為158.1 h，

1963年達到最大，為261.8 h；2月日照時數在1961年達到最小，為147.7 h，1963年達到最大，為234.1 h；3月日照時數在1992年達到最小，為134.6 h，2013年達到最大，為273.3 h；4月日照時數在1986年達到最小，為118.5 h，1974年達到最大，為262.1 h；5月日照時數在1992年達到最小，為135.4 h，1994年達到最大，為

266.0 h；6月日照時數在2019年達到最小，為112.5 h，1998年達到最大，為267.9 h； 7月日照時數在1966年達到最小，為109.3 h，2000年達到最大，為297.2 h；8月日照時數在1976年達到最小，為130.2 h，1996年達到最大，為261.3h；9月日照時數在1971年達到最小，為83.9 h，1998年達到最大，為217.1 h；10月日照時數在1988年達到最小，為96.2 h，1979年達到最大，為232.3 h；11月日照時數在1975年達到最小，為145.4 h，

1998年達到最大，為253.4 h；12月日照時數在2007年達到最小，為178.8 h，2008年達到最大，為241.3 h。

3 結論

（1）1960—2022年合作市的年日照時數在2 036.7～2 643.7 h之間，日照時數呈下降趨勢，下降趨勢為-7.37 h/10年。1997—2001、2005—2007、2010—2014年，合作市日照時數呈顯著下降趨勢。

（2）1960—2022年合作市四季日照時數變化中除春季日照時數為增加趨勢外，其余季節均呈下降趨勢，氣候傾向率分別為2.060、-3.201、-3.330、-5.410 h/10年。春季日照時數在1987—2001年呈顯著下降趨勢，夏季日照時數1976—1980、1982—2012之間下降趨勢顯著，秋季日照時數在1962—1963、1995—2000年之間為顯著下降趨勢，冬季日照時數在1990—2003、2006—2007、2010年為顯著下降趨勢。

（3）1960—2022年合作市月平均日照時數在157.5

～213.9 h之間，月平均日照時數為196.8 h。9月日照時數最短，為157.5 h，12月日照時數最長，為213.9 h，兩者相差56.4 h。

參考文獻

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