平陆县光照资源的气候变化特征

摘 要：光照资源的变化会对气候和生态环境产生较大的影响。利用1959—2017年平陆县日照时数观测资料，对平陆县光照资源的变化趋势、气候突变等特征进行了分析，结果表明：平陆县日照时数呈现出下降的趋势。

关键词：光照资源;气候;变化特征

中图分类号：S161文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20191030063

目前，气候变暖问题已引起全世界人民的广泛关注。海平面不断上升，全球气候变暖已成为一种“自然现象。”人类在焚烧煤炭、木材与化石燃料的过程中会产生大量的CO2，进而产生温室效应，导致温室气体骤增，致使气温不断升高。全球变暖现象是指空气污染会滋生温室效应，进而导致全球大气的平均温度均有所提高。许多科学家曾经预测，在21世纪中叶到来之前，将会看到全球气候格局出现巨大变化，21世纪中叶，全球平均温度将会逐年增加5℃，在这种升温作用的趋势下，两极冰盖与高山冰川的融化速度会骤增，海岸水位也会进一步升高。全球干旱和雨量问题和新极限值的出现将会严重影响某些地区的粮食生产活动。目前，受全球气候变暖的影响，土地荒漠化与水土流失已成为我国当前最为严重的环保问题。平陆县濒临黄河，植被茂盛，地处秦、晋、豫交界处三角地带。在全球气候变暖和人类活动范围日益扩展的双重影响下，这一区域内的生态环境系统也更加脆弱，干旱问题、水资源短缺问题和水土流失问题也更为严重。不可忽视的是，气候变化不仅会导致全球大气物理结构和化学组成系统出现变化，而且会影响太阳的辐射效果及其范围。到达地面的太阳辐射在发生变化之后必然会对地面的温度、水分蒸发状况与绿色植物的光合作用产生多方面的影响。从气象学的角度来讲，日照属于重要气候因素，日照时数的变化波动幅度对气候的变化幅度具有决定性影响，可以说日照是气候变化的重要符号。研究气候变化对日照时数的影响颇为重要。平陆县所处的地理位置和生态地位颇为重要，所以必须全面研究该区域的光照资源变化幅度和影响效果。本文将简单分析气候与光照的基本定义，系统论述平陆区域光照资源的年际、年代际等变化趋势与特征，综合分析平陆县光照资源的气候变化特征和其它气象因子之间的关系与影响。

1 气候和光照的概述

1.1 气候的基本定义

从狭义角度来讲，气候主要是指在某一特定范围内的长期性大气状况（时长能够延伸到1个月至几百万年之间，通常以30a的气候变化为主要研究时间段），是构成大气因子（以及天气所有大气因子的变化）的长期性概括。这些大气因子主要包括太阳辐射、气压、区域温度、湿度、地方降水（降水类型、降水频率、年降水量）以及风速与风向。从广义的视角来看，“气候”特指某个地点及其一年四季的预期天气和日常天气现象，如晴天、多云、刮风、下雨、下雪等。而从气象学专业领域来分析，气候还用以表示天气变化幅度，它不仅将大气圈纳入研究领域，而且包括地球水圈、生物圈、岩石圈和地球以外的各种气象因素。

1.2 光照与光照时间的基本定义

光照主要是指光的照射。本文所研究的光照主要是指太阳光照，即太阳所发射出的光线。“万物生长靠太阳”，地球上的所有生产生活都离不开太阳光照，太阳光照也是满足人类和所有生命健康成长与生存的必备资源。在太阳自转和地球公转的共同影响与作用下，不同地方所接受的光照时长各不相同，即使是在同一天，同一地方所接受的光照时长也存在一定的差异。除此之外，各地区的光照均具有定量的强度，也就是“光照强度”（ 简称“光照度”），特指受照物体单位面积上所接受到的光通量。光照时间和光照强度均会对人类与其他生物的日常生活以及社会生产发展状况产生各种影响。

光照时间主要是指可照时数和曙暮光的总和。从天文学的角度来分析，从日出到日落，太阳可能照射的时间长度就是昼长，即太阳可照实数。在日出前和日落后的一段时间内，虽然太阳的直射光不能直接照射到地面上，地面却依然能够得到高空大气的散射与辐射，使昼夜的更替保持正常规律，天文学将这段时间晨光和昏光，合称“曙暮光”。一般情况下，民用曙暮光特指太阳在地平线下0°～6°的一段时间之内。此外，曙暮光持续时间的长短会因为季节和维度而产生差异，全年均以夏季最长、冬季最短为规模，相比而言，高纬度地区会长于低纬度地区。

2 研究资料与方法

平陆县位于山西最南端。在全国气候区划上属渭河气候区，属于温暖带大陆性季风气候区。平陆县气象站位于平陆县城北郊“山顶”（N34°51′，E111°12′），观测场海拔高度442.9m。1959年1月1日，正式开始地面气象探测工作，1993年1月1日迁至平陆县城西“郊区”（N34°50′，E111°12′）。本研究选取平陆县1959—2017年逐月日照时数、总云量、低云量、降水量、平均气温等数据，以上数据都经过地面气象数据质量控制，资料序列完整，可靠性强。文中以3—5月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，当年12 月到翌年2 月为冬季，形成逐季资料序列，对观测数据进行统计、分析;多年平均值采用1981—2010 年30a 的气候平均值。

3 平陆县光照资源的气候变化特征

3.1 光照资源的年际变化特征

光照强度实际上就是地面上所接收到的太阳光照强度，即太阳辐射。这在不同的地区上存在很大的差异。通常来说，低緯度的地区由于太阳直射角大，所以光照强度要大。此外，地面上所接受到的光照强度还和每个地区空气中的湿度、一年中的阴天数有很大的关系，因为湿气会吸收太阳辐射、阴天太阳辐射会被云层大量反射吸收等，所以存在地区差异。本文以1959—2017年平陆县日照时数的年际变化分析显示，在59a的时间尺度上，其年日照时数呈现出明显下降的趋势。1959—1970年增幅最显著，光照资源的变化特征总体上可分为2个阶段：2000年之前为正距平，为光照资源偏多期，1959—1970年间光照最充足，为近59a中日照时数最多的时段，距平百分率为7%，极端最高值出现在1965年，日照实数为2447.1h;2000年之后为负距平，为光照资源偏少期，2011—2017年间光照最少，为近59a中日照时数最少的时段，距平百分率为7%，极端最低值出现在2007年，日照实数为1611.4h。

3.2 光照资源的季节变化

光照资源随季节不同出现不同的变化特征。在春季，地球的北半球开始倾向太阳，受到越来越多的太阳光直射，因而气温开始升高，属于万物复苏的季节。夏季大多数地区气候炎热、缺水;气温高是最显著的气候特征，因地域、干湿环境的不同，会产生炎热干燥或者湿热多雨的气候;由于大多地区会受到低气压的影响，气候相对稳定。秋季开始，太阳高度角渐低，温度渐降，但一般较冬季缓慢;由于干湿状况的差异，不同地区会出现阴冷多雨，或干燥凉爽的气象状况。在北半球，冬季是最寒冷的季节，即使温带的气温也可能降到0℃以下，很多地方会经历降雪，北方大部分地方的冰雪春天才会融化。根据气候资料分析对比，平陆县日照时数季节变化表明：平陆县光照资源1993—2000年这个时段春季光照最充足，为近59a中春季日照时数最多的时段，距平百分率为3%，为峰值。2011—2017年这个时段光照最少，为近59a中春季日照时数最多的时段，距平百分率为-6%。为谷值。春季平陆日照时数呈现出低、高、低的山峰形状。1959—1970年这个时段夏季光照最充足，为近59a中夏季日照时数最多的时段，距平百分率为17%。2001—2010年这个时段夏季光照最少，为近59a中夏季日照时数最少的时段，距平百分率为-10%。夏季日照时数呈现出逐年减少的趋势。1971—1980年这个时段秋季光照最充足，为近59a中秋季日照时数最多的时段，距平百分率为9%。2011—2017年这个时段秋季光照最少，为近59a中秋季日照时数最少的时段，距平百分率为-28%。秋季日照时数呈现出：2000年以前为正距平，突变不大;2000年后为负距平，明显减少。1959—1970年这个时段冬季光照最充足，为近59a中冬季日照时数最多的时段，距平百分率为13%。2011—2017年这个时段冬季光照最少，为近59a中冬季日照时数最少的时段，距平百分率为-19%。冬季日照实数也呈现出逐年减少的趋势。

4 光照资源的年际变化原因

1993年以前平陆县气象局位于傅相祠， 1993年后位于韩窑街8号（县城西北），随着城市化的发展，对气象探测环境造成了一定的破坏，对日照时数也有一定的影响。

现址位于县城西北，海拔高度为410.7m。由于位于县城边缘，海拔相对于平陆平均海拔偏低。尤其是冬季，粉尘增多，大气透明度变差，削弱太阳光线，同时由于大气粉尘的增加引起气溶胶的增多，进一步对太阳光线产生阻挡和削弱作用。

5 结论

通过选取平陆县1959—2017年逐月日照时数，3—5 月为春季，6—8 月为夏季，9—11 月为秋季，当年12 月到翌年2 月为冬季，形成逐季资料序列，对观测数据进行统计、分析表明：由于平陆县特殊的地形，以及迁站和环境的破壞，对日照有一定的影响，还有本站的地理位置造成了平陆县光照资源的年际变化呈现出下降的趋势。

参考文献

[1] 王景才，郭佳香，徐蛟，等.近55年淮河上中游流域气候要素多时间尺度演变特征及关联性分析[J].地理科学，2016（20）：53-54.

作者简介：

陆燕（1977 -），女，工程师。研究方向：综合业务管理。