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摘要 根据1976—2015年水城县逐日日照时数资料，采用MK突变、线性回归倾向等方法，分析水城县近40年日照时数时空变化特征。结果表明，水城县近40年年平均日照时数为1 367.6 h，从线性趋向分析可以得出1976—1994年为年日照时数偏多期；1995—2004年、2005—2015年日照时数总体呈减少趋势；春、夏、秋、冬季日照时数表现为减少趋势，与年日照时数变化趋势相对应，其中夏季减少趋势最为明显。
关键词 日照时数；变化特征；贵州水城；1976—2015年
中图分类号 P422.1 1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）10-0217-03
Analysis of Spatial-temporal Change Characteristics of Sunshine Duration in Shuicheng County During 1976-2015
CHEN Li 1 DONG Rui 2 ZANG Jing-ming 2 LI Gui-qiong 1
（1 Panzhou Meteorological Bureau of Guizhou Province，Panzhou Guizhou 553537； 2 Shuicheng Meteorological Bureau）
Abstract Based on daily sunshine duration data of Shuicheng County in 1976-2015，spatial-temporal change characteristics of sunshine duration in Shuicheng County in recent 40 years were analyzed by the method of MK mutation and linear regression trend. The results showed that the average annual sunshine duration in Shuicheng County in recent 40 years was 1 367.6 h. From the linear trend analysis，it could be concluded that the annual sunshine duration was excessive in 1976-1994. The sunshine duration showed a decreasing trend in 1995-2004 and 2005-2015. The sunshine duration in spring，summer，autumn and winter showed a decreasing trend，and the weakening trend in summer was the most obvious，which corresponded to the change trend of annual sunshine hours.
Key words sunshine duration；change characteristic；Shuicheng Guizhou；1976—2015
日照時数是衡量某一地区太阳光照时间程度的特征量，代表该区域太阳能可利用时间的多少，属于气象台站常规观测项目，是评价光资源的重要指标，也是人类和动植物赖以生存生长的环境条件之一[1]。日照时数的多少与植物生长息息相关，然而近些年来，随着人口快速增长和人类活动的干扰，生态环境被破坏，空气污染和温室气体浓度增加、全球气候变暖已经成为众所周知的事实，对气候变化的研究是当前科学界关注的焦点之一[2]。
对于水城县日照时数变动特征，有不少研究人员或专家进行了分析研究，但大多数的分析都集中在气温、降雨等方面，不仅分析方法单一、研究成果较为简单，并且不能较好地反映日照的空间变异特征。笔者采用1976—2015年水城县逐年、月日照时数气象资料，采用MK突变分析、线性回归倾向等方法进行研究，分析水城县日照时数时空变动趋向及其影响因子，深入了解水城县气候背景，充分认识气候资源变动的重要作用，为应对气候变化、合理发展农业和增加农业生产布局、开发利用太阳能资源和旅游资源、促进区域可持续发展提供科学依据[3]。
1 研究方法
1.1 线性趋向分析
采用气候倾向率法研究分析1976—2015年水城县日照时数年际变化趋向，用Xi表示样本量n的第i年日照时数，ti表示Xi对应的时间，建立Xi和ti之间的一元线性回归方程：Xi=a bti（i=1，2，…，n），其中a表示常数，b为回归系数。回归系数b的符号代表变量X的变化趋向倾向，当b>0，说明随着时间t的增加，X出现增高趋向，当b<0时，表明随着时间t的增加，X出现下降趋向；b值代表上升或下降速率，即上升或下降的倾向率[4]。
1.2 MK突变分析
利用MK软件对1976—2015年水城县日照时数进行突变分析。
2 日照时数时空变化特征
2.1 年际变化
从1976—2015年水城县日照时数变化趋势（图1）可以得出，近40年来水城县年平均日照日数为1 367.6 h，偏多年份和偏少年份交替出现，年日照时数总体呈减少趋势。水城县日照时数变化特点整体可划分为3个区间[5]：第1区间为1976—1994年，此时期年均日照时数为1 441.0 h，比40年平均值偏高73.4 h，19年中有12年较40年平均值偏高；第2区间为1995—2004年，该时期年均日照时数为1 330.8 h，年均日照时数趋于减少，较40年平均值偏低36.8 h，且40年中年日照时数次低值位于此区间，为1 108.2 h；第3区间是2005—2015年，该时段年均日照时数为1 304.2 h，呈明显减少趋向，相对其他时段偏低。总的来说，近40年水城县年日照时数呈减少趋势，且减少趋向明显，减少趋向率为-58.56 h/10年。 从1976—2015年水城县年日照时数可知，1976—1980年年均日照时数为1 545.8 h，较40年平均值偏高178.2 h，除1976年以外，其余4年年日照时数均高于40年平均值。20世纪80年代年均日照时数为1 393.4 h，较1976—1980年平均减少了152.4 h，较40年平均值偏多25.8 h，该年代内有5年年日照时数偏低于40年平均值，其余5年均偏高于40年平均值，其中1987年和1990年年日照时数均在1 550 h以上。20世纪90年代是40年中年日照时数最低阶段，年均日照时数仅为1 321.7 h，比40年平均值偏低45.9 h，较1976—1980年偏低224.1 h，与80年代相比，减少71.7 h，该年代内有6年年均日照时数低于40年平均值，40年中年日照时数次低值出现在90年代，为1 108.2 h；1992—1994年、1998年年均日照时数为正距平。进入21世纪后，年日照时数迅速减少，2001—2015年平均年日照时数为1 324.4 h，为40年中各年代次低值，较1976—1980年减少了221.4 h，较80年代减少69 h，较90年代偏多2.7 h，与40年平均值相比减少了43.2 h，15年中2001年（1 373.8 h）、2002年（1 549.5 h）、2003年（1 437.8 h）、2004年（1 444.7 h）、2006年（1 461.8 h）、2010年（1 430.6 h）、2011年（1 384.5 h）、2013年（1 466.7 h）高于40年平均值，其余7个年份均低于40年平均值，其中2008年达40年年日照时数最低值。
2.2 季变化
从1976—2015年水城县四季日照时数变化情况（图2）可以看出，在1944—1989年期间的春季月平均日照时数偏低于40年春季平均值，春季月平均最低值出现在1997年，为95.6 h；最高值出现在1980年，为182.2 h，相差86.6 h。夏季月平均日照时数变动趋向较大，其中最低值出现在1998年，为81.5 h；最高值出现在1978年，为199.8 h，差值为118.3 h。秋季月平均日照時数变动较为稳定，最低值出现在1991年，为66.7 h；最高值出现在1998年，为134.8 h，差值为68.1 h。冬季月平均日照时数为84.6 h，大致可分为1994年以前的大于40年平均值的偏高期和1995年以后的偏低期，该时期内出现7个年份冬季月平均日照时数在60 h以下，最低值出现在2011年，为40.7 h，最高值出现在2010年，为139.2 h，差值为98.5 h。
从1976—2015年水城县近40年四季日照时数年代变化来看，水城县春季月平均日照时数为136.2 h，气候倾向率为-4.42 h/10年，其中，1976—1980年春季月平均日照时数明显偏高于近40年春季月平均日照时数，为150.7 h；20世纪80年代与40年日照时数相当；进入21世纪后，春季月平均日照时数（133.9 h）较1976—2000年春季月平均日照时数（137.7 h）减少了3.8 h，较90年代略增多，较40年平均值减少了2.3 h。夏季月平均日照时数为133.5 h，气候倾向率为-11.3 h/10年；1976—1980年、80年代夏季月平均日照时数均偏高于40年平均值，以1976—1980年期间为最高，达158.5 h；90年代与2001—2015年基本一致，夏季月平均日照时数均低于40年平均值，其中90年代为40年期间夏季月平均日照时数最低时段；2001—2013年夏季月均日照时数变化波动较大，有4年夏季月均日照时数在100 h以下，且2011年又出现了40年中夏季月平均次高值，195.4 h。秋季月均日照时数为101.5 h，其中1976—1980年秋季日照时数最多，为113.3 h；80年代出现明显减少，为96 h，较1976—1980年减少了17.3 h，该年代为水城县秋季月均日照时数最少时段；进入90年代后，秋季月均日照时数较80年代开始趋于增多，但增多幅度较小，较80年代增多4.9 h，但仍偏少于40年秋季月平均值0.6 h；2001—2015年期间日照时数持续增多，为101.6 h，偏低于1976—1980年平均值，偏高于40年秋季月平均值0.1 h；从整体上看，水城县90年代以后秋季月均日照时数略有增多。近40年水城县冬季月均日照时数为84.6 h，各年代呈持续减少的趋向，其中1976—1980年冬季月均日照时数最高，为92.7 h，80年代为85.7 h，分别偏高于40年冬季月平均值8.1、1.1 h；90年代冬季月均日照时数为83.3 h，进入21世纪后，冬季月均日照时数出现了明显减少现象，为79.3 h，是40年中冬季月均日照时数最少时段，较1976—1980年减少了13.4 h，较40年冬季月平均日照时数减少5.3 h。
2.3 月变化
从1976—2015年水城县月日照时数变化分布情况（图3）可以看出，水城县日照时数最多的月份是8月，为152.7 h；1月日照时数最少，只有77.8 h，可能与夏季太阳高度角高，可照时间长，降水相对集中，降雨量大，雨水冲刷空气中污染颗粒，能见度较好的缘故；冬季降水少，太阳高度角低，可照时间短，相对日照时数较少。
3 日照时数突变分析
由图4可知，日照时数突变统计曲线分别在1982年、1989年、1991年、1992年和2002年出现交叉，说明在该期间内发生了突变情况，而且突变发生后表现为先增加后减少的趋向。因此，在近40年中，水城县年日照情况整体表现为减少趋向，说明1976—2015年水城县大多以阴天为主，少阳光，这也正好印证了水城县年平均气温较低的情况。
4 结论
（1）1976—2015年水城县年均日照日数为1 367.6 h，日照时数出现了多寡交替现象，年日照时数最低值是2008年的1 097.2 h。年日照时数变化特征大致可将该地区可分为3个区间，第1阶段为1976—1994年，为年日照时数偏多期，第2区间为1995—2004年，该区间年日照时数趋于减少；第3区间为2005—2015年，年日照时数体现为明显减少趋向。从线性趋向分析可以得出，近40年水城县年日照时数总体呈减少趋向。
（2）1976—2015年水城县春季、夏季、秋季、冬季日照时数均为减少趋向，这与水城县近40年年日照时数变化趋向一致，其中夏季减少趋向最为显著，而秋季日照时数减少趋向不显著。
（3）水城县年日照情况整体表现为减少趋向，说明水城县在40年中多以阴天为主，少阳光，这也正好印证了水城县的年平均气温较低的情况。
5 参考文献
[1] 李迎春，姚艳丽，谢国辉.新疆石河子垦区农业气候资源的空间分布[J].干旱区地理（汉文版），2005，28（4）：497-500.
[2] 唐凯，王让会，凌良新，等.近43a潮州市蒸发变化特征及其影响因素[J].南京信息工程大学学报，2014（2）：135-143.
[3] 董旭光，邱粲，刘焕彬，等.山东省日照时数的气候变化特征及其影响因素[J].中国农业气象，2013，34（2）：138-145.
[4] 张富翔，丁生祥，金元锋，等.近47年同德地区气候突变特征分析[J].安徽农业科学，2008，36（20）：8719-8722.
[5] 郭金强，王肖娟，朱蓉慧，等.石河子地区近50年日照时数变化特征[J].青海气象，2013（2）：48-53.
关键词 日照时数；变化特征；贵州水城；1976—2015年
中图分类号 P422.1 1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）10-0217-03
Analysis of Spatial-temporal Change Characteristics of Sunshine Duration in Shuicheng County During 1976-2015
CHEN Li 1 DONG Rui 2 ZANG Jing-ming 2 LI Gui-qiong 1
（1 Panzhou Meteorological Bureau of Guizhou Province，Panzhou Guizhou 553537； 2 Shuicheng Meteorological Bureau）
Abstract Based on daily sunshine duration data of Shuicheng County in 1976-2015，spatial-temporal change characteristics of sunshine duration in Shuicheng County in recent 40 years were analyzed by the method of MK mutation and linear regression trend. The results showed that the average annual sunshine duration in Shuicheng County in recent 40 years was 1 367.6 h. From the linear trend analysis，it could be concluded that the annual sunshine duration was excessive in 1976-1994. The sunshine duration showed a decreasing trend in 1995-2004 and 2005-2015. The sunshine duration in spring，summer，autumn and winter showed a decreasing trend，and the weakening trend in summer was the most obvious，which corresponded to the change trend of annual sunshine hours.
Key words sunshine duration；change characteristic；Shuicheng Guizhou；1976—2015
日照時数是衡量某一地区太阳光照时间程度的特征量，代表该区域太阳能可利用时间的多少，属于气象台站常规观测项目，是评价光资源的重要指标，也是人类和动植物赖以生存生长的环境条件之一[1]。日照时数的多少与植物生长息息相关，然而近些年来，随着人口快速增长和人类活动的干扰，生态环境被破坏，空气污染和温室气体浓度增加、全球气候变暖已经成为众所周知的事实，对气候变化的研究是当前科学界关注的焦点之一[2]。
对于水城县日照时数变动特征，有不少研究人员或专家进行了分析研究，但大多数的分析都集中在气温、降雨等方面，不仅分析方法单一、研究成果较为简单，并且不能较好地反映日照的空间变异特征。笔者采用1976—2015年水城县逐年、月日照时数气象资料，采用MK突变分析、线性回归倾向等方法进行研究，分析水城县日照时数时空变动趋向及其影响因子，深入了解水城县气候背景，充分认识气候资源变动的重要作用，为应对气候变化、合理发展农业和增加农业生产布局、开发利用太阳能资源和旅游资源、促进区域可持续发展提供科学依据[3]。
1 研究方法
1.1 线性趋向分析
采用气候倾向率法研究分析1976—2015年水城县日照时数年际变化趋向，用Xi表示样本量n的第i年日照时数，ti表示Xi对应的时间，建立Xi和ti之间的一元线性回归方程：Xi=a bti（i=1，2，…，n），其中a表示常数，b为回归系数。回归系数b的符号代表变量X的变化趋向倾向，当b>0，说明随着时间t的增加，X出现增高趋向，当b<0时，表明随着时间t的增加，X出现下降趋向；b值代表上升或下降速率，即上升或下降的倾向率[4]。
1.2 MK突变分析
利用MK软件对1976—2015年水城县日照时数进行突变分析。
2 日照时数时空变化特征
2.1 年际变化
从1976—2015年水城县日照时数变化趋势（图1）可以得出，近40年来水城县年平均日照日数为1 367.6 h，偏多年份和偏少年份交替出现，年日照时数总体呈减少趋势。水城县日照时数变化特点整体可划分为3个区间[5]：第1区间为1976—1994年，此时期年均日照时数为1 441.0 h，比40年平均值偏高73.4 h，19年中有12年较40年平均值偏高；第2区间为1995—2004年，该时期年均日照时数为1 330.8 h，年均日照时数趋于减少，较40年平均值偏低36.8 h，且40年中年日照时数次低值位于此区间，为1 108.2 h；第3区间是2005—2015年，该时段年均日照时数为1 304.2 h，呈明显减少趋向，相对其他时段偏低。总的来说，近40年水城县年日照时数呈减少趋势，且减少趋向明显，减少趋向率为-58.56 h/10年。 从1976—2015年水城县年日照时数可知，1976—1980年年均日照时数为1 545.8 h，较40年平均值偏高178.2 h，除1976年以外，其余4年年日照时数均高于40年平均值。20世纪80年代年均日照时数为1 393.4 h，较1976—1980年平均减少了152.4 h，较40年平均值偏多25.8 h，该年代内有5年年日照时数偏低于40年平均值，其余5年均偏高于40年平均值，其中1987年和1990年年日照时数均在1 550 h以上。20世纪90年代是40年中年日照时数最低阶段，年均日照时数仅为1 321.7 h，比40年平均值偏低45.9 h，较1976—1980年偏低224.1 h，与80年代相比，减少71.7 h，该年代内有6年年均日照时数低于40年平均值，40年中年日照时数次低值出现在90年代，为1 108.2 h；1992—1994年、1998年年均日照时数为正距平。进入21世纪后，年日照时数迅速减少，2001—2015年平均年日照时数为1 324.4 h，为40年中各年代次低值，较1976—1980年减少了221.4 h，较80年代减少69 h，较90年代偏多2.7 h，与40年平均值相比减少了43.2 h，15年中2001年（1 373.8 h）、2002年（1 549.5 h）、2003年（1 437.8 h）、2004年（1 444.7 h）、2006年（1 461.8 h）、2010年（1 430.6 h）、2011年（1 384.5 h）、2013年（1 466.7 h）高于40年平均值，其余7个年份均低于40年平均值，其中2008年达40年年日照时数最低值。
2.2 季变化
从1976—2015年水城县四季日照时数变化情况（图2）可以看出，在1944—1989年期间的春季月平均日照时数偏低于40年春季平均值，春季月平均最低值出现在1997年，为95.6 h；最高值出现在1980年，为182.2 h，相差86.6 h。夏季月平均日照时数变动趋向较大，其中最低值出现在1998年，为81.5 h；最高值出现在1978年，为199.8 h，差值为118.3 h。秋季月平均日照時数变动较为稳定，最低值出现在1991年，为66.7 h；最高值出现在1998年，为134.8 h，差值为68.1 h。冬季月平均日照时数为84.6 h，大致可分为1994年以前的大于40年平均值的偏高期和1995年以后的偏低期，该时期内出现7个年份冬季月平均日照时数在60 h以下，最低值出现在2011年，为40.7 h，最高值出现在2010年，为139.2 h，差值为98.5 h。
从1976—2015年水城县近40年四季日照时数年代变化来看，水城县春季月平均日照时数为136.2 h，气候倾向率为-4.42 h/10年，其中，1976—1980年春季月平均日照时数明显偏高于近40年春季月平均日照时数，为150.7 h；20世纪80年代与40年日照时数相当；进入21世纪后，春季月平均日照时数（133.9 h）较1976—2000年春季月平均日照时数（137.7 h）减少了3.8 h，较90年代略增多，较40年平均值减少了2.3 h。夏季月平均日照时数为133.5 h，气候倾向率为-11.3 h/10年；1976—1980年、80年代夏季月平均日照时数均偏高于40年平均值，以1976—1980年期间为最高，达158.5 h；90年代与2001—2015年基本一致，夏季月平均日照时数均低于40年平均值，其中90年代为40年期间夏季月平均日照时数最低时段；2001—2013年夏季月均日照时数变化波动较大，有4年夏季月均日照时数在100 h以下，且2011年又出现了40年中夏季月平均次高值，195.4 h。秋季月均日照时数为101.5 h，其中1976—1980年秋季日照时数最多，为113.3 h；80年代出现明显减少，为96 h，较1976—1980年减少了17.3 h，该年代为水城县秋季月均日照时数最少时段；进入90年代后，秋季月均日照时数较80年代开始趋于增多，但增多幅度较小，较80年代增多4.9 h，但仍偏少于40年秋季月平均值0.6 h；2001—2015年期间日照时数持续增多，为101.6 h，偏低于1976—1980年平均值，偏高于40年秋季月平均值0.1 h；从整体上看，水城县90年代以后秋季月均日照时数略有增多。近40年水城县冬季月均日照时数为84.6 h，各年代呈持续减少的趋向，其中1976—1980年冬季月均日照时数最高，为92.7 h，80年代为85.7 h，分别偏高于40年冬季月平均值8.1、1.1 h；90年代冬季月均日照时数为83.3 h，进入21世纪后，冬季月均日照时数出现了明显减少现象，为79.3 h，是40年中冬季月均日照时数最少时段，较1976—1980年减少了13.4 h，较40年冬季月平均日照时数减少5.3 h。
2.3 月变化
从1976—2015年水城县月日照时数变化分布情况（图3）可以看出，水城县日照时数最多的月份是8月，为152.7 h；1月日照时数最少，只有77.8 h，可能与夏季太阳高度角高，可照时间长，降水相对集中，降雨量大，雨水冲刷空气中污染颗粒，能见度较好的缘故；冬季降水少，太阳高度角低，可照时间短，相对日照时数较少。
3 日照时数突变分析
由图4可知，日照时数突变统计曲线分别在1982年、1989年、1991年、1992年和2002年出现交叉，说明在该期间内发生了突变情况，而且突变发生后表现为先增加后减少的趋向。因此，在近40年中，水城县年日照情况整体表现为减少趋向，说明1976—2015年水城县大多以阴天为主，少阳光，这也正好印证了水城县年平均气温较低的情况。
4 结论
（1）1976—2015年水城县年均日照日数为1 367.6 h，日照时数出现了多寡交替现象，年日照时数最低值是2008年的1 097.2 h。年日照时数变化特征大致可将该地区可分为3个区间，第1阶段为1976—1994年，为年日照时数偏多期，第2区间为1995—2004年，该区间年日照时数趋于减少；第3区间为2005—2015年，年日照时数体现为明显减少趋向。从线性趋向分析可以得出，近40年水城县年日照时数总体呈减少趋向。
（2）1976—2015年水城县春季、夏季、秋季、冬季日照时数均为减少趋向，这与水城县近40年年日照时数变化趋向一致，其中夏季减少趋向最为显著，而秋季日照时数减少趋向不显著。
（3）水城县年日照情况整体表现为减少趋向，说明水城县在40年中多以阴天为主，少阳光，这也正好印证了水城县的年平均气温较低的情况。
5 参考文献
[1] 李迎春，姚艳丽，谢国辉.新疆石河子垦区农业气候资源的空间分布[J].干旱区地理（汉文版），2005，28（4）：497-500.
[2] 唐凯，王让会，凌良新，等.近43a潮州市蒸发变化特征及其影响因素[J].南京信息工程大学学报，2014（2）：135-143.
[3] 董旭光，邱粲，刘焕彬，等.山东省日照时数的气候变化特征及其影响因素[J].中国农业气象，2013，34（2）：138-145.
[4] 张富翔，丁生祥，金元锋，等.近47年同德地区气候突变特征分析[J].安徽农业科学，2008，36（20）：8719-8722.
[5] 郭金强，王肖娟，朱蓉慧，等.石河子地区近50年日照时数变化特征[J].青海气象，2013（2）：48-53.