1961—2015年杂多县日照时数变化特征分析

韩方昕++魏永亮++杨佳星

摘要 利用1961—2015年杂多县气象站逐月日照时数气象资料，并运用线性倾向估计、M-K检验法、小波分析对日照时数的变化特征进行分析研究。结果表明，杂多县的年日照时数最大值为2 731.8 h，最小值为2 194.3 h，年日照时数最大值与最小值相差537.5 h。杂多县的年日照时数明显减少，气候倾向率为-17.61 h/10年。四季的日照时数除了夏季呈增加趋势外，其余季节均有所减少，秋季的减少幅度最小，春季的减少幅度最大，其气候倾向率分别为-3.555、-9.768 h/10年。近55年来日照时数减少最多的月份是1月，其次是5月；增加最多的月份是7月，其次是2月。年日照时数变化存在明显的年代际尺度和年际尺度的周期性变化，以3年左右的年际变化周期和16年左右的年代际变化周期为主，3年左右周期是年平均日照时数的主周期。

关键词 日照时数；变化特征；线性倾向估计；突变检验；小波分析；青海杂多；1961—2015年

中图分类号 P467 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）20-0180-03

Analysis on Change Characteristics of Sunshine Duration in Zaduo County from 1961 to 2015

HAN Fang-xin WEI Yong-liang YANG Jia-xing

（Yushu Meteorological Bureau in Qinghai Province，Yushu Qinghai 815000）

Abstract Using the monthly sunshine duration data of Zaduo County from 1961 to 2015，the characteristics of sunshine duration and its spatial distribution were analyzed by using the methods of linear tendency estimation，Mann-Kendall test and wavelet analysis.The results showed that the highest annual sunshine duration in Zaduo County was 2 731.8 h，the lowest annual sunshine duration was 2 194.3 h，and the differente value was 537.5 h.The annual sunshine duration had a significant decreasing tendency at a rate of 17.61 h per decade.The seasonal sunshine duration decreased except for summer which had a little increasing tendency，the decreasing range in autumn was the lowest and the decreasing range in spring was the highest，with the decreasing tendency of 3.555 h and 9.768 h per decade respectively.In the past 55 years，the most reduction of monthly sunshine duration occurred in January，then in May and the most increment of monthly sunshine duration occurred in July，then in February.The change of annual sunshine duration existed the periodic variation in interdecadal scale and interannual scale clearly，about 3 years in interannual change and about 16 years in interdecadal change，the primary period of the average annual sunshine duration was about 3 years.

Key words sunshine duration；change characteristics；linear tendency estimation；sudden change test；wavelet analysis；Zaduo Qinghai；1961-2015

近100年來，随着大气CO2浓度的升高，全球气候正经历一次以全球变暖为主的显著变化[1]，同时也间接影响太阳辐射能的变化。太阳辐射能为可再生能源，直接影响农作物生长发育，因此日照是一个重要的气候因子。目前，已有许多学者对日照时数的变化趋势进行研究。华 维等[2]研究表明，近47年来青藏高原四季日照时数年际和年代际变化明显，总体呈减少趋势。杜 军等[3]研究表明，近35年西藏地区年日照时数表呈显著减少趋势，冬季日照时数变化不大。许多研究都得到相同的结论，即各地的日照时数均有所减少[4-12]。本文通过分析杂多县日照时数在气候变暖背景下的分布状况，试图发现杂多县日照时数对全球气候变暖的响应情况。

1 资料与方法

利用1961—2015年杂多县站逐月日照时数资料，运用线性倾向估计、M-K突变检验、小波分析[13]等方法进行分析。其中，季节划分方法为3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至翌年2月为冬季。endprint

2 结果与分析

2.1 日照时数年代际变化特征

由图1可知，1961—2015年杂多县的年代际平均日照时数具有明显的阶段性变化，20世纪60—70年代年平均日照时数呈增加趋势，20世纪70年代年平均日照时数达到最大值，为2 547.9 h，比20世纪60年代年平均日照时数增加了81.4 h；20世纪80年代至21世纪00年代年平均日照时数呈显著减少趋势，21世纪00年代年平均日照时数达到最小值，为2 339.3 h；20世纪80年代、90年代以及21世纪00年代的年平均日照时数分别比20世纪70年代减少了23.0、151.9、208.6 h。21世纪00年代之后年日照时数又呈增加趋势，2011—2015年年平均日照时数为2 400.9 h，比21世纪00年代增加了61.6 h。

2.2 日照时数年际变化特征

分析1961—2015年杂多县日照时数（图2）可知，1961—1984年杂多县年日照时数呈波动增加趋势，1981年达到最大值，为2 731.8 h；1984—2005年呈波动减少趋势，2005年达到最小值，为2 194.3 h；年日照时数最大值与最小值相差537.5 h。从气候变化趋势分析，杂多县的日照时数呈明显减少趋势，气候倾向率为-17.61 h/10年。

分析杂多县年日照时数突变检验序列可知，1961—2015年杂多县日照共经历了2个较长时段的上升和下降趋势，20世纪60年代初期至90年代末期呈上升趋势，进入21世纪之后，杂多县日照呈下降趋势，在下降趋势中，没有超过0.05置信线。因此，1961—2015年日照时数的上升或下降趋势均不是突变现象。

2.3 日照时数的季变化特征

由图3（a）可知，1961—1980年杂多县春季日照时数呈增加趋势，1980年达到最大值，为737.2 h；1980—2001年呈波动减少趋势，2001年达到最低值，为538.5 h；2001—2015年呈波动增加趋势。春季日照时数最大值与最小值相差198.7 h。

由图3（b）可知，杂多县夏季日照时数在1961年达到最小值，为518.4 h，1961—1986年杂多县夏季日照时数呈阶梯型增加趋势，1986年达到最大值，为743.7 h；1986年之后迅速减少；1986—2015年呈增加—减少—增加的变化趋势，日照时数在平均值附近波动。日照时数最大值与最小值相差225.3 h。

由图3（c）可知，杂多县秋季日照时数在1961年达到最小值，为527.4 h，1961—1981年杂多县秋季日照时数呈波动增加趋势，1981年达到最大值，为745.4 h；1981年之后呈波动减少趋势，只有少数年份的日照时数大于平均值（642.3 h），其余年份均小于平均值。日照时数最大值与最小值相差218.0 h。

由图3（d）可知，1961—1983年杂多县冬季日照时数呈波动增加趋势，1983年达到最大值，为653.6 h；1983—2004年呈明显减少趋势，2004年达到最小值，为425.0 h；2004年之后呈增加趋势。日照时数最大值与最小值相差228.6 h。

由1961—2015年杂多县四季日照时数距平（表1）可知，20世纪60年代各季日照时数均偏少，为负距平；20世纪70年代和80年代，冬季日照时数均偏少，为负距平，其余各季日照时数均偏多，为正距平；20世纪90年代，夏季日照时数偏多，为正距平，其他各季均偏少，为负距平；21世纪00年代，秋季日照时数偏多，为正距平，其他各季均偏少，为负距平；2011—2015年，各季日照时数均偏少，为负距平。

从四季总的气候变化趋势分析可知，1961—2015年杂多县四季的日照时数除了夏季呈增加趋势之外，其他各季均有所减少，秋季的减少幅度最小，春季的减少幅度最大，其气候倾向率分别为-3.555、-9.768 h/10年。

分析杂多县四季日照时数突变检验序列可知，春季日照时数的正序列曲线UF和反序列曲线UB在1991年相交，且通过了显著性水平0.05的检验，说明20世纪90年代初期杂多县春季日照时数的下降趋势是一突变现象，突变从1994年开始。夏季日照时数的正序列曲线UF和反序列曲线UB分别在1961年、2002年、2009年、2011年、2012年、2015年相交，只有1961年的通过了显著性水平0.05的检验，说明20世纪60年代初期杂多县夏季在日照时数的上升趋势是一突变现象，并且突变从1961年开始。秋季日照时数的正序列曲线UF和反序列曲线UB分别在1994年、2007年、2011年相交，但都没有通过显著性水平0.05的检验，说明杂多县秋季日照时数突变不明显。冬季日照时数的正序列曲线UF和反序列曲线UB在1992年相交，且通过了显著性水平0.05的检验，说明20世纪90年代初期杂多县冬季日照时数的下降趋势属于突变现象，并且突变从1992年开始。

2.4 日照时数的月变化特征

1961—2015年杂多县月日照时数距平（表2）可知，20世纪60年代1月、3月、4月、5月、10月、12月日照时数均偏多，为正距平，其余月份均偏少，为负距平；20世纪70年代各月日照时数均偏多，为正距平；20世纪80年代7月、9月日照时数均偏少，为负距平，其余月份均偏多，为正距平；20世纪90年代2月、6月、7月、9月均为正距平，其余各月均为负距平；21世纪00年代，除9月为正距平外，其余各月均为负距平；2011—2015年1月、2月、8月、9月为正距平，其余各月均为负距平。从气候趋势分析来看，1961—2015年杂多县1—12月日照时数的气候倾向率分别为-0.47、0.21、-0.27、-0.25、-0.46、-0.15、0.31、0.10、0.19、-0.26、-0.29、-0.42 h/年，近55年來日照时数减少最多的月份是1月，其次是5月；增加最多的月份是7月，其次是2月。endprint

2.5 日照时数的周期变化特征

利用Morlet小波分析方法对杂多县近55年日照时数的年际变化进行分析，小波指数正值实线表示处于多日照时数时期，负值虚线表示处于少日照时数时期。由图4可知，年日照时数存在明显的年代际尺度和年际尺度的周期性变化，年际变化以3年左右的周期一直稳定存在，而且震荡信号较强，表现为偏多—少—多—少—多—少—多的3个偏少和4个偏多的历史演变过程，其中3个偏少时段分别为1967—1975年、1984—1991年和2000—2008年；4个偏多时段分别为1961—1967年、1975—1984年、1991—2000年和2008—2015年。在16年左右的时间尺度变化层次上，年平均日照时数发生了由日照时数偏少到偏多的变化过程，突变发生在1997年前后。杂多县年平均日照时数的小波系数方差存在1个极大值，对应的时间尺度是3年，说明3年左右的周期是年平均日照时数的主周期。

3 结论

（1）杂多县的年代际平均日照时数呈明显的阶段性变化，20世纪60—70年代年平均日照时数呈增加趋势，20世纪70年代年平均日照时数达到最大值，为2 547.9 h；20世纪80年代至21世纪00年代年平均日照时数呈显著减少趋势；21世纪00年代年平均日照时数达到最小值，为2 339.3 h；20世纪00年代后又呈增加趋势。

（2）1961—2015年杂多县的年日照时数最多值为2 731.8 h（1981年）；年日照时数最小值为2 194.3 h（2005年）。年日照时数最大值与最小值相差537.5 h。1961—2015年杂多县的年日照时数明显减少，气候倾向率为-17.61 h/10年。

（3）从四季总的气候变化趋势分析得到，杂多县四季的日照时数除了夏季呈增加趋势外，其余季节均有所减少，秋季的减少幅度最小，春季的减少幅度最大，其气候倾向率分别为-3.555、-9.768 h/10年。杂多县春季日照时数在20世纪90年代初期的下降趋势是一突变现象，突变从1994年开始。夏季日照时数在20世纪60年代初期的上升趋势是一突变现象，突变从1961年开始。秋季日照时数突变不明显。冬季在20世纪90年代初期的下降趋势是一突变现象，突变从1992年开始。

（4）1961—2015年杂多县月日照时数减少最多的月份是1月，其次是5月；增加最多的月份是7月，其次是2月。

（5）年日照时数变化存在明显的年代际尺度和年际尺度的周期性变化，以3年左右的年际变化周期和16年左右的年代际变化周期为主，3年左右周期是年平均日照时数的

主周期。

4 参考文献

[1] 何彬方，冯妍，荀尚培，等.安徽省50年日照时数的变化特征及影响因素[J].自然资源学报，2009，24（7）：1275-1285.

[2] 华维，范广洲，周定文，等.青藏高原四季日照时数年际、年代际变化趋势分析[J].自然资源学报，2009，24（10）：1803-1809.

[3] 杜军，边多，胡军，等.西藏近35年日照时数的变化特征及其影响因素[J].地理学报，2007，62（5）：492-500.

[4] 靳利梅.近50年上海地区日照时数的变化特征及影响因素[J].气象科技，2012，40（2）：293-297.

[5] 杨东，刘洪敏，郭盼盼，等.1956—2008年辽宁省日照时数变化特征[J].干旱区研究，2010，27（6）：885-891.

[6] 郭军，任国玉.天津地区近40年日照时数变化特征及影响因素[J].气象科技，2006，34（4）：415-420.

[7] 刘义花，汪青春，王振宇，等.1971—2007年青海省日照时数的时空分布特征[J].资源科學，2011，33（5）：1010-1016.

[8] 张智，林莉，孙银川，等.银川市日照时数气候变化特征分析[J].干旱区研究，2007，23（2）：344-348.

[9] 徐宗学，赵芳芳.黄河流域日照时数变化趋势分析[J].资源科学，2005，27（5）：153-159.

[10] 黄胜，马占良.近5O年以来西宁市日照时数变化规律分析[J].高原气象，2011，30（5）：1422-1425.

[11] 沈瑱，曾燕，肖卉，等.江苏省日照时数的气候特征分析[J].气象科学，2007，27（4）：425-429.

[12] 辛宏，张明军，李瑞雪，等.近50年中国天山日照时数变化及其影响因素[J].干旱区研究，2011，28（3）：485-491.

[13] 魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[M].北京：气象出版社，1991.endprint