乌鲁木齐市人工日照时数变化特征分析

伏晓慧 陈梦娇 沙曼曼

摘 要：利用乌鲁木齐市1976—2018年逐月日照时数，运用线性趋势分析、相关分析、回归及Mann-Kendall检验方法，研究该要素变化特征及规律。结果发现：乌鲁木齐市年平均日照时数呈较显著的上升趋势，增加速率达到69.97h/10a;四季也呈增加趋势，但增加速率不同，其中春季增加速率最大。年平均日照时数突变时间发生在2006年，春季和夏季发生在2004年，秋季在2006年，冬季出现突变年较晚，在2013年，年和四季在突变年后均表现为上升趋势。

关键词：乌鲁木齐;近43年日照时数;变化特征;突变

中图分类号：S16       文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20190830062

随着全球气候变暖，各种气象要素也随之发生了明显变化，极端性天气发生频率逐渐增多，区域性气候变化逐渐引起了国内外众多学者的普遍关注。太阳能作为一种绿色可再生资源受到社会各界的高度关注。随着社会经济的飞快发展，工业化程度越来越高，人类对能源的需求也越来越大，能源问题制约着全球经济的增长速度。因此对太阳能的合理开发、利用，越来越受到世界各国的关注。日照时数作为太阳辐射最直观表现之一，对各地天气和气候的变化和形成起到重要作用。研究日照时数的变化和规律对城市建设、农牧业生产布局等具有十分重要的意义。任国玉等[1]指出，近50年我国日照时数呈明显减少趋势，还存在明显的季节性差异，冬、夏季减少趋势明显大于其他两季。陈少勇等[2]研究表明西北地区日照时数从东南向西北减少，大部分地区呈显著的减小趋势。禹朴家等[3]指出新疆天山北坡也呈现减少趋势，1986年为突变年，前期偏多，后期偏少。乌鲁木齐市位于中国西北部，属中温带大陆性干旱气候，作为新疆维吾尔自治区首府，许多专家对该区域的气候变化进行了大量研究[4-9]。但是对乌鲁木齐市日照时数变化研究却很少。因此，研究该区域日照时数的变化及规律，为合理开发、利用太阳能提供数据支撑。

1 资料与方法

1.1  资料来源

选用来自新疆气象信息中心提供的乌鲁木齐国家基本气象站1976—2016年逐日日照时数，通过严格质量控制。季节划分标准：春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季为12月—翌年2月。乌鲁木齐国家基本气象站始建1951年，共迁站4次，本文以第3次搬迁（1976年）为研究时段的起始时间。

1.2 研究方法

采用线性趋势分析、相关分析、回归分析等方法研究乌鲁木齐市日照时数的变化特征及规律，采用Mann-Kendall（简称M-K）检验方法对年、四季日照时数进行突变分析，为了检验该要素转折是否达到突变标准，对突变点进行t检验。

2 日照时数变化特征

2.1 年际变化特征

1976—2018年乌鲁木齐市年平均日照时数为2652.0h，最多年出现在2008年，日照时数达到3093.3h，最少年出现在1998年，仅为2217.6h，极差达到875.7h，说明该地日照时数年际变化较大。从图1可知，乌鲁木齐市年平均日照时数变化呈增加趋势，达到69.97h/10a，通过0.01的显著性检验，说明该地年日照时数增加较显著。从变化曲线可知有22a偏低于历年平均值，其中1987—2005年均偏低历年平均值，偏多年份集中出现在2005年以后，这可能与天空状况和大气受污染程度有关，有待于进一步研究和探讨。

2.2  季节变化特征

由图2可以看出，乌鲁木齐四季日照时数均呈增加趋势，表现为：春季>夏季>秋季>冬季，气候倾向率为30.06h/10a、18.16h/10a、17.32h/10a、4.4h/10a，其中春季和夏季通過0.01的显著性检验，秋季通过0.05的显著性检验，冬季没有显著性检验，说明冬季日照时数增加的不明显。从增长速率可知春季增加的最明显，夏季和秋季变化基本一致，冬季增加最小，因此，春季日照时数的变化对年日照时数变化贡献最大，冬季贡献最小。同时从最多年和最少年变化可知，春季日照时数变化幅度最大，极差达到346.0h，其次是冬季，为283.5h，最小的是夏季，仅为219.4h。

2.3 月变化特征

从图3可知，近43a乌鲁木齐市月日照时数变化呈单峰型，从1月开始逐渐增加到7月达到最大值，达到307.9h，其中从3—4月增加最明显，增加了59.4h，5—6月增加最小，仅增加了0.7h;然后从7—12月开始逐渐减小，到12月达到最小，仅有89.9h，占7月日照时数的29.2%，其中7—8月减小最少，仅减少了3.4h，10—11月减少最明显，达到95.3h。

3 突变分析

为了研究乌鲁木齐市日照时数在较长时间序列内的变化特征，利用M-K方法（Uα= ±2.56）分析该地日照时数的气候突变时间。从图4可知，乌鲁木齐市UF曲线从1976年开始呈波动下降趋势，到1999年达到最低值，然后又开始呈上升趋势，和UB相交于2006年，利用t检验对该年进行突变检验，通过显著性检验（P<0.001），即2006年是乌鲁木齐市日照时数逐渐增多的突变年，预计这种上升趋势在未来仍持续。对四季同样进行突变分析（图略），春季和夏季突变年均出现在2004年，秋季突变发生在2006年，冬季在2013年，四季均通过显著性检验。

4 小结

近43年乌鲁木齐市年平均日照时数呈显著的增加趋势，增加速率达到69.97h/10a;四季同样呈增加趋势，但是增加趋势不一致，其中春季增加最大，冬季增加最小，因此，春季日照时数的变化对年日照时数变化贡献最大，冬季贡献最小。

乌鲁木齐市月平均日照时数呈单峰型变化，其中7月日照时数最大，12月最小。

利用M-K法对乌鲁木齐市日照时数进行突变分析，发现年平均日照时数在2006年发生突变;春季和夏季突变年均出现在2004年，秋季突变发生在2006年，冬季在2013年，年和四季均通过显著性检验。

参考文献

[1] 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.

[2] 陈少勇，张康林，邢晓宾，等.中国西北地区近47a日照时数的气候变化特征[J].自然资源学报，2010，25（7）：1142-1152.

[3] 禹朴家，徐海量，侯亮，等.新疆天山北坡日照时数变化特征[J].山地学报，2011，29 （1）：43-49.

[4] 刘盛梅，成鹏.乌鲁木齐地区近50年来平均气温及极端气温变化特征[J].干旱区资源与环境，2011，25（6）：138-146.

[5] 成鹏.乌鲁木齐地区近50年降水特征分析[J].干旱区地理，2010，33（4）：580-587.

[6] 杨霞，赵逸舟，李圆圆，等.乌鲁木齐极端天气事件及其区域气候变化的联系[J].干旱区地理，2009，32（6）：868-873.

[7] 韩文堂，陈学刚，孙蓉花.乌鲁木齐城市化进程对局地气候变化的影响研究[J].沙漠与绿洲气象，2016，10（6）：54-58.

[8] 瓦力江·瓦黑提，任国玉，孙秀宝.乌鲁木齐城市热岛强度的日变化和季节变化[J].沙漠与绿洲气象，2018，12（1）：21-28.

[9] 郑玉萍.乌鲁木齐市北部农区近53年来日照时数变化分析[J].沙漠与绿洲气象，2017，11（6）：40-45

作者简介：伏晓慧（1978-），女，工程师。研究方向：灾害性天气变化。