小二沟地区53年日照时数气候特征分析

赵岳冀

（呼伦贝尔市鄂伦春自治旗气象局，内蒙古阿里河镇 165450）

气候变化一直是人们关注的热点问题。目前，很多学者从不同时间尺度和空间尺度对降水、温度、干旱的变化规律做了大量研究[1-2]。太阳辐射是地球气候系统的主要能源，地球大气中的许多化学过程和动力现象都是由此发生的。日照是气候形成的重要因素，是太阳辐射最直观的表现，它与人类的生产活动及动植物的生长发育密切相关。任国玉等[3]研究表明，近50 a来我国日照时数呈明显减少的趋势，其趋减幅度具有东部大于西部的特点，日照时数的变化还存在明显的季节性差异，冬、夏季趋减幅度大于春、秋季。因此，了解日照时数的气候特征、变化趋势，对于农业生产合理布局，调整种植结构有着重要作用。一个地区的日照时间长短，一方面影响作物的光合作用时间，另一方面与作物的光周期有密切关系，直接影响作物的干物质积累和生产量，它是表示一个地区光能资源丰富与否的重要因子之一。分析小二沟地区日照时间长短的变化，对农作物的产量有一定的积极影响。

小二沟（现名诺敏镇）位于大兴安岭南麓，是内蒙古自治区呼伦贝尔市鄂伦春自治旗最南端以农业为主的猎区镇。辖区属大兴安岭南麓向松嫩平原过渡地带，属于寒温带温凉半湿润大陆性季风气候。春季干旱，大风日数多、光照充足；夏季时间短，降水量集中；秋季昼夜温差较大；冬季漫长而寒冷。年平均日照时数2 639.6 h，干旱是影响农牧业最主要的气象灾害。

1 材料和方法

1.1 材料

本研究所用资料为小二沟气象站1957—2010年逐月日照时数，逐月云量。

1.2 研究方法

1.2.2 气候倾向率 将气象要素看成是时间函数，趋势方程的一般形式为：xi=a0+a1t，t=1，2，…，n，式中年代t为时间因子，气候要素xi为模拟对象，建立xi与t之间的趋势方程。a1为气候要素变化趋势，若a1＞0表示气候要素呈上升趋势，a1＜0表示气候要素呈下降趋势，a1×10称为气候倾向率[4]，表示气象要素每10 a的变化速率。

1.2.3 信噪比突变性检验 年日照百分率的逐年累积距平曲线会存在波谷或波峰，转折期可能发生突变。为了检验这次转折是否达到气候突变标准，利用Yamamoto法计算信噪比[5]，其公式为：其中xa为前5 a滑动平均，xb为后5 a平均，Sa为前5 a的标准差，Sb为后5 a的标准差。当信噪比大于1时，则认为是气候突变年。

2 结果与分析

2.1 日照时数的气候变化趋势

2.1.1 日照时数年代际变化 对小二沟地区1957—2010年的年日照时数资料进行分析，从年日照时数变化曲线中可以看出，小二沟年日照时数变化总趋势是趋于减少的，年平均日照时数为2 689.96 h，年最多日照时数为2 992.5 h，出现在2004年；年最少日照时数为1 465.8 h，出现在1968年。从1957年到2010年，日照时数是持续减少的，较缓慢，每10 a递减率为-12.1 h，与1957—2010年53 a降水量上升有一定的关系，云量的增多相关，与全国年日照时数呈显著递减变化趋势（每10 a递减-36.9 h）相同[3]。

从统计资料看，53 a来小二沟地区日照时数呈缓慢下降趋势，按年代际划分，1957—1960年偏多76.7 h，1960 年代偏多 23 h，1970 年代偏多 67 h，1980年代偏少103.6 h，1990年代偏少70 h，2000—2009年偏多78.9 h。图1所示，1984年以前的年日照时数基本都在平均值（2 690.0 h）以上，呈递减趋势；从1984年开始，年日照时数在平均值以下，到1985年前后达到最低值，1999年以后，年日照时数有所增加，但仍然在趋势线以下。

2.1.2 不同季节日照时数的年代际变化 表1可见，小二沟地区各季节日照总时数都具有不同程度的波动，春季日照时数的突变发生在20世纪80年代，夏季日照时数平均值较高，90年代后开始有较明显的上升，秋季日照时数近53 a来变化不明显，冬季50—70年代日照时数平均值较高，之后日照时数明显下降，减少幅度较大。各季节日照时数总的变化趋势是不相同的，较明显的是冬季的日照时数从20世纪50年代至2015年一直处于下降的趋势。

表1 小二沟地区1957—2010年日照时数季节年代际变化

2.1.3 季日照时数逐年变化 1957—2010年小二沟地区，夏、秋季日照时数呈增加趋势，春、冬季呈减少趋势，春、夏、秋、冬各季的气候倾向率依次为-0.5，0.2，0.1，-0.7 h/a，53 a中日照时数减少最多的是冬季。各季日照时数年际变化振幅以冬季最大。平均日照时数春季最多为793.00 h，冬季最少为555.45 h，相差237.55 h。冬季日照时数变化趋势线的相关系数通过了99%的置信度检验，即日照时数呈明显下降趋势；春季、夏季和秋季的趋势拟合不能通过置信度检验，即日照无明显变化。通过小二沟地区日照时数距平分析，20世纪80年代以前基本为正距平，20世纪90年代基本为负距平，20世纪90年代以后基本为正距平。

2.2 云量变化分析

2.2.1 低云量变化分析 小二沟地区年平均低云量1.6成，图3给出1957—2010年低云量变化曲线，总体呈下降趋势。1957—1980年呈下降趋势，1979年降为峰值，是53 a来云量最低的，为1.0成；1980—1986年在平均值附近波动；1987—2010年呈下降趋势，1998年升为这一期间的峰值，为1.8成，偏多；1999年以后呈波动式下降，2007年再次降低，为1.2成。按年代际分析，1957—1960年偏多0.6成，20世纪60年代偏多0.2成，20世纪70年代偏少0.3成，20世纪80年代偏少0.1成，20世纪90年代正常，2001—2010年呈上升趋势。低云量平均每10 a减少0.1成。

2.2.2 总云量变化分析 小二沟地区年平均总云量4.9成，1957—2010年总云量变化，总体上呈下降趋势。1957年是53a来最多年，为5.7成，偏多0.8成，1986年最少，为4.2成，偏少0.7成。按年代际分析，1957—1960年偏多0.6成，20世纪60年代偏多0.3成，20世纪70年代略偏多0.04成，20世纪80年代偏少0.2成，20世纪90年代偏少0.1成，2001—2010年呈上升趋势。

通过α=0.05显著性水平检验，近年来，总云量与日照时数相关系数为-0.41，低云量与日照时数相关系数为-0.29，以负相关为主，云量有增多的趋势，造成小二沟地区日照时数减少，说明云量也是造成日照减少的主要因素。

2.3 气候突变分析

从年平均日照百分率累积距平变化（图4）可以看出：年平均日照百分率累积距平曲线最大值为37.7%，出现在1981年，这次转折是日照百分率从偏多期转为偏少期，最小值为-5.37%，出现在1998年，这次转折是日照百分率从偏少期转为偏多期。

通过信噪比检验可以看出：S/N＞1的年份有1981年和1998年，1981年后日照百分率下降，1998年后日照百分率上升。所以，1981年和1998年为气候突变年份。

2.4 成因分析

研究表明，在过去100 a中全球气温平均上升了0.3～0.6℃；近50 a升温幅度为10 a升高0.15℃[6]，温度不断升高，日照时数不断下降，全国大部分地区都存在这一现象[7]。小二沟地区日照时数减少，云量也是造成日照减少的主要因素。冬季日照时数下降的趋势较明显，可能是由于近年来小二沟冬季烟雾的影响。也要意识到工业化给我们日常生活带来便利的同时也污染了我们周围的环境。大气中的气溶胶颗粒物、氮氧化合物、碳氧化合物、光化学烟雾等空气污染物明显增多，这些污染物不仅影响水平视程，减小水平能见度距离，且能吸收和散射太阳辐射，减少到达地面的太阳辐射[8]，使日照时数减少。

3 小结

第一，从日照时数的年际变化看，20世纪80、90年代变化振幅比较大，总体基本呈现递减趋势，日照时数的年际变化存在季节差异，冬季下降趋势显著，春、夏和秋季相对不是很明显。第二，从低云量及总云量20世纪90年代的变化趋势来看，通过检验，总云量与日照时数相关系数为-0.41，低云量与日照时数相关系数为-0.29，以负相关为主，云量有增多的趋势，小二沟地区日照时数减少，说明云量也是造成日照减少的主要因素。第三，通过信噪比检验，1981年和1998年为气候突变年份，1981年后日照百分率下降，1998年后日照百分率上升，1998年为日照最少年。第四，近年来，大气污染物的增多，影响水平能见度，也是使日照时数减少的主要因素。

参考文献：

［1］韦惠红，郑有飞.我国臭氧总量的时空分布特征［J］.南京气象学院学报，2006，2（3）：390-395.

［2］陈优平，余志豪.嘉兴市高温和夏季降水的气候特征分析［J］.气象科学，2005，25（2）：118-123.

［3］任国玉，郭 军，许铭志，等.近50年中国地面气候变化基本特征［J］.气象学报，2005，63（6）：942-952.

［4］张 智，林 莉，孙银川.银川市日照时数气候变化特征分析［J］.干旱区研究，2006（6）：344-348.

［5］魏凤英.现代气候统计诊断预测技术［M］.北京：气象出版社，1999.

［6］邱新法，刘昌明，曾 燕.黄河流域近40 a蒸发皿蒸发量的气候变化特征［J］.自然资源学报，2003，18（4）：437-441.

［7］陈优平，余志豪.嘉兴市高温和夏季降水的气候特征分析［J］.气象科学，2005，25（2）：118-123.

［8］张 武，张 蕾.兰州城区太阳紫外辐射及其与空气污染的关系［J］.兰州大学学报（自然科学版），2004，4（5）：100-105.