保定市近55a日照时数的变化特征及影响因子分析

李玉娥，李忠琦，王红雁

（1.保定市气象局，河北 保定 071000；2.大兴安岭地区气象局，黑龙江 加格达奇 165000；3.龙江县气象局，黑龙江 龙江 161100）

保定市近55a日照时数的变化特征及影响因子分析

李玉娥1，李忠琦2，王红雁3

（1.保定市气象局，河北 保定 071000；2.大兴安岭地区气象局，黑龙江 加格达奇 165000；3.龙江县气象局，黑龙江 龙江 161100）

利用保定市1955～2009年的日照、云量、雾、沙尘等资料，采用统计学的方法，分析日照时数的变化特征及影响因子。结果表明：近55 a年日照时数呈减少趋势，其趋势变化率为-103.9 h／10 a，四季日照时数也均呈现下降特征，保定市的日照时数5月份最多，12月最少。影响保定市日照时数减少的主要原因是14：00总云量的增多，以及雾、轻雾日数增多导致能见度的下降。

日照时数；趋势；总云量；能见度

1 引言

日照时数表示一个地方直接受太阳光照射的实有时数，是太阳辐射最直接的表现，受云、雾、空气污染物等多种因素影响。张秀艳[1]等对虎林市日照时数的变化特征及其与云量的关系进行了分析。李跃清[2]认为青藏高原东侧的日照和云量的变化是春夏季气温变化的重要原因。由于日照受诸多要素的影响，不同地区日照的变化特征具有明显的差异。覃峥嵘[3]分析了南宁日照时数减少的成因，找出了夏季日照时数的减少与降水量、废气排放总量的关系。Shaw Chen Liu等人[4]分析了台湾地区日照时数的变化特征，认为日照减少的主要原因是人类排放气溶胶的增加导致云量的增加。本文利用保定市长达55 a的日照时数资料，分析了保定市日照时数的变化规律及其主要影响因子。

2 资料和方法

2.1 资料选取

保定市1955～2009年的逐日日照时数、总低云量、雾、轻雾、烟、霾、浮尘、扬沙等常规观测资料。季节划分：春季为3～5月，夏季为6～8月，秋季为9～11月，冬季12～2月。

2.2 计算方法

采用线性趋势分析来估算相关要素的气候变化趋势，表示为：yt=a1ti+a0,式中yi为ti时刻的要素值的趋势方程估计量，ti为时间序号。把一阶系数a1乘以10称为该要素变化倾向率(或变化率)，如果为日照时数，则单位为：h／10 a。 a1可以用最小二乘法求得。日照时数是呈上升趋势还是下降趋势取决于a的符号，即倾向值，正为上升，负为下降。趋势是否显著用ti与Si之间的相关系数来判定，超过0.05显著性水平则认为趋势显著。

应用累积距平法,绘制累积距平曲线，可对日照时数突变进行简要分析。对于时间序列y，其某一时刻t的累积距平表示为：(i=1，2，…，n)，其中为多年平均值，n个时刻的累积距平值全部算出，即可绘制累积距平曲线，进行趋势分析，判断其长期显著的演变趋势及持续性变化，并可诊断出发生突变的大致时间。

3 日照时数变化特征

3.1 保定市日照时数的年际变化特征

保定市近55 a日照时数呈减少趋势(见图1)，其趋势变化率为-103.9 h／10 a，55 a减少了571 h，减少趋势非常明显，并呈现出阶段性，从90年代后日照时数呈现出快速减少趋势。保定多年平均日照时数为2 511 h，但日照时数年际变化振幅较大，最高值出现在1965年为3 040 h,最低值出现在2008年仅为2 025 h，为有气象记录以来日照时数最少的年份。年日照时数极差达1 015 h。

通过日照时数累积距平变化趋势来看 (见图2)，1955～1971年、1984～1989年为日照偏多期，1995～2009年为快速减少阶段。可以看出在1995年左右保定市日照时数发生了突变，并从1995年开始，减少速率明显加快。从20世纪50年代到现在，年日照时数大约减少了25%左右。

图1 保定1955～2009年日照时数变化曲线及趋势

图2 保定1955～2009年日照时数累积距平

3.2 保定市各季日照时数的年际变化特征

保定市各季日照时数的分布情况是：春季日照时数最多，其次是夏季、秋季，冬季日照时数最少。四季日照时数的年际变化均呈现下降特征（见图3），夏季日照时数减少最为明显，减少率为31.7 h/10 a，春季日照时数减少率最小，只有13.5 h/10 a，这恰好与春季日照时数最多相对应，表明日照时数多的季节，日照的减少率和变化幅度较小。

3.3 保定市逐月平均日照时数的变化特征

图3 保定1955～2009年各季日照时数变化

保定市55 a各月平均日照时数见图4，其中5月份最多，达到274.5 h，12月份日照时数最少，只有159.1 h，变化幅度达115.4 h。这与可照时数的最大值出现的月份不一致，主要是由于保定市6～8月是雨季，年降水量的70%出现在这一时段，云量多，影响了日照。图5所示，保定市日照百分率5月份最大，为61.8%，7月份最小，只有46.3%。

图4 保定1955～2009年逐月平均日照时数变化

图5 保定1955～2009年逐月平均日照百分率

4 影响日照时数变化的因子分析

影响日照时数变化的因子有很多，云量、大气透明度等是影响日照时数的重要因子。对于本文所讨论的时间尺度而言，影响日照时数最重要的因子是大气中云的变化和大气透明度。大气透明度是表征大气对太阳辐射透明度的一个参数，是受大气中的水汽含量以及大气气溶胶含量等因子影响，天气现象中的雾、轻雾、烟、霾、浮尘、扬沙等影响能见度的现象是与大气中水汽含量及气溶胶量值最为密切的因子。因此，本文选取了保定市1955～2009年总云量、低云量、能见度、烟、雾、浮尘、扬沙日数等参数，来分析影响保定市日照减少的可能因素。首先计算了所选因子与年日照时数的线性相关系数。发现14：00年平均总云量与年总照时数的线性相关系数绝对值最大，达到了-0.613，可见总云量是影响日照时数的最重要因子。除低云量外其它因子与日照时数的相关系数也超过0.36，均可以通过置信度为0.01的检验，表明它们存在着明显的线性相关。下面分别讨论一下它们各自对日照时数的影响。

表1 各要素与年日照时数的线性相关系数

4.1 云对日照时数的影响

云对日照时数的影响主要体现在总云量上，14：00年平均低云量与年日照时数线性相关性很小，只有0.02,通不过检验，或者说14：00年平均低云量与年总日照时数不存在线性相关性，故这里不予讨论。而14：00平均总云量与日照时数存在明显的负相关，近55 a来，保定市总云量呈现增多的趋势（见图6），55 a来增加了0.5成左右，平均增长率为0.09成/10 a。从而影响光照，使日照时数减少。对比图1和图6看出，进入本世纪以来，总云量快速增多，正好与日照时数的快速下降阶段相对应。所以，可以断定总云量是是影响日照时数的最重要因子之一。

图6 保定1955～2009年14∶00年平均总云量变化

4.2 轻雾、雾、能见度对日照时数的影响

雾、轻雾日数、能见度是表征大气透明度的重要因子，它们与日照时数存在着明显的线性相关，雾、轻雾日数呈增多趋势，见图7,平均每10 a增长12 d，致使年平均能见度呈下降趋势，下降率达到0.63 km/10 a。对比图1、7、8可以发现：70年代中期至80年代中期，雾、轻雾日数偏多，平均能见度偏低，与该时期日照时数偏少是相对应的，可见，雾、轻雾日数、能见度也是影响日照时数的重要因子。

图7 保定1955～2009年雾、轻雾日数变化

图8 保定1955～2009年平均能见度的变化

4.3 烟、霾、浮尘、扬沙日数对日照时数的影响

烟、霾、浮尘、扬沙总日数近55 a呈现出快速减少的趋势，减少率为38 d/10 a,55 a总日数下降了200多天，与日照时数减少趋势一致，表现出明显的线性正相关。从理论上说烟、浮尘和扬沙日数的减少，有利于日照时数的增多，但现实正好相反。这可以从两个方面作出解释：其一、烟、霾、浮尘、扬沙这些天气现象在保定一般不会造成比较低的能见度，对日照影响很小；其二、烟、霾、浮尘、扬沙这些“干尘”现象出现的日数与轻雾、雾这些和水汽有关的天气现象有明显的线性负相关，相关系数达到-0.55,置信度超过0.01,也就是说烟、霾、浮尘、扬沙这些“干尘”现象日数的减少，意味着轻雾、雾这些湿现象日数的增多，从而引起日照时数的减少。因此，烟、浮尘、扬沙总日数的变化不是造成保定市日照时数显著减少的主要原因。

5 结论

保定市近55 a日照时数呈减少趋势，其趋势变化率为-103.9 h／10 a。四季日照时数也均呈现下降特征，夏季日照时数减少率最大，春季减少率最小。保定市的日照时数5月份最多，12月最少，与可照时数的分布有一定的差异，7月日照百分率最小，其主要原因是保定市6～8月是雨季，云量多，对日照造成很大影响。

影响保定市日照时数减少的主要因子是总云量、雾、轻雾日数和能见度。近55 a来保定14：00总云量增多趋势，以及雾、轻雾日数的增多，导致能见度下降，造成了保定日照时数减少的趋势。

[1]张秀艳，宋玉华，朴虎.虎林市近40a日照时数的变化特征[J].黑龙江气象，2009，26（3）：27-28.

[2]李跃清.近40年青藏高原东侧地区云、日照、温度及日较差的分析[J].高原气象，2002，21(3)：327-332.

[3]覃峥嵘.南宁日照时数减少的气候特征及成因分析[J].广西气象，1999，20(2)：38-40.

[4]Shaw Chen Liu，Chung Ho Wang，Chein Jung Shiu，et a1.Reduction in sunshine duration over Taiwan：causes and implications[J].Terrestrial。 Atmospheric and Oceanic Sciences，2002，13(4)：523-545.

P414.5+1

A

1002-252X(2010)03-0014-04

2010-6-6

李玉娥，（1968-），女，河北省易县人，成都信息工程学院，本科生，工程师.