贵州玉屏县53 a日照时数变化特征分析

2015-03-06吴丽华杨文雄

中低纬山地气象 2015年3期

关键词：云量玉屏距平

吴丽华，杨文雄，邓岑

(贵州省玉屏侗族自治县气象局，贵州玉屏 554000)

贵州玉屏县53 a日照时数变化特征分析

吴丽华，杨文雄，邓岑

(贵州省玉屏侗族自治县气象局，贵州玉屏 554000)

对玉屏县53 a日照时数变化分析得出： 53 a来日照时数呈显著减少，趋势为57.28 h/10 a。表现出3个主要下降时段，即20世纪70—80年代初期、80年代后期—90年代中期，2000年以后为第3个下降阶段；四季日照时数均呈减少趋势，夏季减少幅度最大，为30.94 h/10 a，春季减少幅度最小，为6.37 h/10 a；夏季日出时间90年代之前多在05—06时，90年代以后推迟到06—07时，且随年代变化这段时间的日照时数显著减少；日照时数减少趋势与总云量、降水量、降水日数、雾等视程障碍现象无关，可能与观测站环境的改变以及大气中悬浮的大气气溶胶的变化有关。

日照时数；气候变化；贵州玉屏

1 引言

太阳辐射是地球上一切能量的主要来源，地球大气中的许多化学过程和动力现象都是由此发生的。日照是太阳辐射最直观的表现，是重要的气候因子，也是农作物生长发育不可缺少的条件。在全球气候变暖的气候条件下，各地区日照时数也在发生着显著变化。如李慧群等[1]在研究中国地区近50 a来日照时数的变化特征后指出“中国日照时数近50 a来呈现减少的趋势，1980年前后有突变，日照时数总体上减少主要由于夏季日照时数的减少，南方趋势更为明显”。郑小波等[2]通过对贵州45 a来日照变化的特征和成因分析，得出“45 a来贵州有约90%的台站出现日照时数减少现象，减少的气候倾向率从-4.7 h/10 a～-14.4 h/10 a”；伍红雨等[3]分析华南地区日照时数变化特征也得出，华南地区年平均日照时数以-4.09h/a的速率显著减少，高于全国平均值(-3.76 h/a)。本文拟通过对贵州省玉屏县日照时数的演变特征和变化趋势进行分析，为地方农业种植结构调整，现代农业园区生产布局提供科学依据。

2 资料和方法

2.1 资料来源

资料来源于贵州省玉屏气象观测站近53 a(1961—2013)暗筒式日照计观测值。按1961—1970年、1971—1980年、1981—1990年、1991—2000年、2001—2010年计算年代值；按世界气象组织对气候基准年的规定，以1961—1990为第2个气候基准年，1971—2000为第3个气候基准年，1981—2010为第4个气候基准年计算相应的气候平均值；按3—5月、6—8月、9—11月、12月—次年2月划分春、夏、秋、冬四季。

2.2 分析方法

用数理统计和线性倾向方法，对日照时数进行5 a滑动平均处理后利用最小二乘法对逐年及四季平均日照时数进行一元线性拟合，采用Excel作出倾向曲线，计算倾向估计值，分析历年、四季日照时数的气候变化特征；用5个历史年代和3个基准年资料分析各年代、各基准年的演变情况。

3 结果与分析

3.1 日照时数的变化趋势

3.1.1 年际变化从图1可以看出，玉屏县53 a来日照时数呈显著减少趋势，减少幅度达57.28 h/10 a，呈3个主要下降时段。20世纪70—80年代初期为第1个阶梯下降时段、80年代后期—90年代中期为第2个阶梯下降时段，2000年以来为第3个阶梯下降时段；80年代中期以后，绝大多数年份日照时数在平均值以下；年最多日照时数出现在1971年，为1 577.5 h，年最少日照时数出现在2012年，为823.2 h，二者相差近1倍；5 a滑动线性拟合方程为y=-5.728x+1 408.4，(y为日照时数，x为年份)，相关系数r=0.903，通过了置信度为99.9%的显著性检验。

图1 1961—2013年玉屏县逐年日照时数变化

年代日照时数/h距平百分率/%60年代1367087870年代1361083180年代1266307790年代11707-68400年代11600-769

3.1.2 年代际变化由表1可见，玉屏县日照时数在60年代最大，逐年代减少，到2000年代达到最小，两个年代相差207 h，80年代和90年代为显著减少年代，80年代比70年代减少94.7 h，90年代比80年代减少95.6 h；80年代前为正距平，90年代转为负距平；距平百分率以60年代最大，80年代最小。

3.1.3 基准年代变化从表2可见，第2个基准年的日照时数最多，其平均值高出多年平均值74.8 h，第4个基准年日照时数最少，其平均值低于多年平均值57.6 h；变化幅度以第2个基准年最大，距平百分率为5.95%，第3个基准年最小，距平百分率为0.75%。

表2 1961—2010年玉屏县各基准年平均日照时数及平均距平百分率

3.1.4 四季变化特征 ①逐年四季日照时数的变化特征。利用5 a滑动各季日照时数，采用最小二乘法求出线性方程作线性拟合和相关分析(表3及图2)，玉屏县各季日照时数均呈减少趋势，以夏季减少幅度最大，春季减少幅度最小，春、夏、秋、冬各季减少幅度分别为6.37 h/10 a、30.94 h/10 a、8.95 h/10 a、7.86 h/10 a，给定信度α=0.001，春季未能通过显著性检验，表明相关不显著，夏、秋、冬季通过显著性检验，表明相关显著。

图2 1961—2013年玉屏县逐年各季日照时数变化(a.春季；b.夏季；c.秋季；d.冬季)

②四季的年代变化。从各年代四季日照时数平均值和距平百分率(表4)可以看出，玉屏县日照时数夏季最大，其平均值为516.3 h，占全年日照时数的41%，秋季次之，平均值为312.8 h，占全年日照时数的25%，冬季最少，平均值为156.8 h，占全年日照时数的12.5%。距平百分率以冬季最大，为10.84%，秋季次之，为5.92%，夏季最小，为-0.71%；各年代平均值，春季以60年代最大，80年代最小，夏季以60年代最大，90年代最小，秋、冬季均以70年代最大，2000年代最小；各年代四季距平百分率均表现出在60—70年代为正距平，80年代后转为负距平，夏季距平百分率年代变动最大，正距平与负距平绝对值为26.22%，秋、冬季次之，正距平与负距平绝对值分别为19.6%和19.51%，冬季最小，正距平与负距平绝对值分别为14.18%。

表4 1961—2010年玉屏县各年代四季平均日照时数及平均距平百分率

③夏季日出时间变化。从夏季05—09时各时日照时数的变化图(图3)可以看出，夏季05—09时各时段内日照时数均呈减少趋势，以06—07时、07—08时减少趋势最明显，分别达到4.5 h/10 a和3.8 h/10 a；90年代后，各时日照时数均低于50 a平均值；60年代、70年代最早日照记录大多出现在05—06时，进入90年代后，最早日照记录出现推迟到06—07时，且随年代变化日照时数显著减少。

图3 1964—2013年玉屏县逐年夏季05—09时日照时数变化

3.2 日照时数与总云量，降水量、降水日数及雾、轻雾等视程障碍现象的关系

3.2.1 与平均总云量的关系经分析，53 a来玉屏县总云量略呈下降趋势，按理说日照时数应呈上升趋势，但事实正相反，说明日照时数变化趋势未受云量变化的影响。

3.2.2 与降水量和降水日数的关系经分析(图略)，玉屏县日照时数与年降水量无相关性，与降水日数呈负相关，但未通过信度为α=0.01的检验。

3.2.3 与雾、霾等视程障碍现象的关系通过分析(图略)，玉屏县日照时数与年雾日数无相关性，与轻雾等视程障碍现象的总日数呈负相关，但未通过信度为α=0.01的检验，这表明，玉屏县日照时数显著减少与雾变化的关系不明显。

3.2.4 与日照纸药品关系笔者从事地面气象观测20多年，在20世纪80、90年代，使用配发的赤血盐、枸橼酸铁铵以规定的基本比例为基础，经过经验总结配制混合药液涂出来的日照纸呈浅绿略偏黄一点，感光迹线清晰，浸漂过后日照纸呈灰白色，感光迹线均匀光滑，即使是日出或日落时段，迹线也能清晰可见；自90年代末开始使用新配发的赤血盐、枸橼酸铁铵药品，经过反复试验，所配制的混合药液涂出来的日照纸呈深蓝色，再也没有达到80、90年代的颜色效果，感光迹线模糊，较弱光照时段没感光迹线，浸漂过后日照纸呈灰蓝色或浸蓝色，部分感光迹线消退，特别在日出、日落时段尤其明显。

3.2.5 与环境和大气气溶胶的变化关系自80年代后期开始，随着城市的发展，玉屏县气象观测站四周相继建成了2～3层的居民楼房，可能造成对日出和日落日照记录的影响；另一方面，自90年代后期开始，在玉屏县的大龙镇、新店乡先后建成了几十家高能耗企业，增加了大气中悬浮的大气气溶胶含量，削减了太阳直射地面的强度，由此可能造成玉屏县日照时数显著减少。

通过以上分析，玉屏县日照时数减少趋势与总云量、降水量、降水日数、雾及轻雾等视程障碍现象无关，可能与观测站环境的改变以及大气中悬浮的大气气溶胶的变化有关系。