貴陽市日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征及其影響因素研究

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1、貴陽市日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征及其影響因素研究 摘要：選取1982—2021年貴陽市8個(gè)國家氣象站的逐月日照時(shí)數(shù)資料為研究對(duì)象，運(yùn)用氣候傾向率、異常年份分析、Mann-Kendall檢驗(yàn)和SPSS22軟件，對(duì)貴陽市日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征及其影響因素進(jìn)展分析。結(jié)果說明，貴陽市多年平均逐月日照時(shí)數(shù)呈單峰“M〞型特點(diǎn)，四季、年的日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)。年日照時(shí)數(shù)豐裕年出如今20世紀(jì)80、90年代初期、末期，四季日照時(shí)數(shù)存在不同年份發(fā)生異常偏多、偏少，且四季、年日照時(shí)數(shù)有突變現(xiàn)象。夏季日照時(shí)數(shù)分布呈現(xiàn)西部-西北部低于其他地區(qū)，在貴陽市主城區(qū)出現(xiàn)日照時(shí)數(shù)偏少特征;年日照時(shí)數(shù)變化的空間差異明顯，根本上呈中部向周

2、圍地區(qū)下降趨勢(shì)。云量、降水量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度、平均水氣壓對(duì)日照時(shí)數(shù)減少的影響表現(xiàn)明顯。 關(guān)鍵詞：貴陽市;日照時(shí)數(shù);時(shí)空變化;異常分析;突變檢驗(yàn) 中圖分類號(hào)：S16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 20212115038 2021-10-31 2021]09號(hào)〕 近年來，氣候變化已成為關(guān)注的焦點(diǎn)。除溫度、降水氣候影響因素外，日照是影響氣候變化的主要要素之一，是太陽輻射變化的最直接反映，是農(nóng)作物生長發(fā)育必需條件，也是重要的氣候資源，其對(duì)合理布局農(nóng)業(yè)消費(fèi)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)構(gòu)造的調(diào)整具有重要作用。因此深化研究日照時(shí)數(shù)的時(shí)空分布規(guī)律及變化趨勢(shì)，對(duì)強(qiáng)化地區(qū)氣候背景認(rèn)識(shí)和氣候變化趨勢(shì)特點(diǎn)的理解具有重要意義

3、[1-4]。 近年來，學(xué)者們對(duì)日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征及其影響因素做了相關(guān)研究。在全球變暖背景下，日照存在“變暗〞特征。在美國、西歐、印度、中國等地區(qū)的日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，日照變化差異明顯[1，5，6]。中國年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)【6】，西南地區(qū)、云南、四川、貴州等省日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)[7-12]，表現(xiàn)為明顯的階段性、空間變化差異性、盆地減少幅度大于高原、周期性“暗亮〞交替等特征。貴州受地形地貌影響，日照時(shí)間年總量的空間分布具有明顯的地域分布特點(diǎn)[11，12]。貴陽單站日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)及存在突變現(xiàn)象[13]。 貴陽市位于云貴高原東部，是黔中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)開展區(qū)。前人[13]初步貴陽市單站日照時(shí)數(shù)

4、變化特征進(jìn)展了初步分析，然而對(duì)整個(gè)貴陽市日照時(shí)數(shù)的時(shí)空變化特征及其影響因素進(jìn)展較為全面系統(tǒng)的分析報(bào)道較少，因此本文選取1982—2021年貴陽市8個(gè)國家氣象站的逐月日照時(shí)數(shù)資料為研究對(duì)象，運(yùn)用氣候傾向率、異常年份分析、Mann-Kendall檢驗(yàn)、SPSS22軟件和ArcGIS10.2軟件Kriging空間插值法，對(duì)貴陽市日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征及其影響因素進(jìn)展分析，以期理解其氣候變化特征，為貴陽地區(qū)應(yīng)對(duì)氣候變化、農(nóng)業(yè)規(guī)劃、氣候資源開發(fā)利用等提供科學(xué)參考根據(jù)。 1數(shù)據(jù)與方法 本文選取貴陽市8個(gè)國家氣象站1982—2022年的逐月日照時(shí)數(shù)、總云量、低云量、平均風(fēng)速、平均水汽壓、降水量、降水日數(shù)、

5、平均相對(duì)濕度、霧日數(shù)資料，數(shù)據(jù)來源于貴州省氣象信息中心，多年平均值采用多站1981—2021年的30a標(biāo)準(zhǔn)值。按照氣象規(guī)定劃分12月—次年2月為冬季，3—5月為春季，6—8月為夏季，9—11月為秋季，通過算數(shù)平均法分別建立了貴陽市逐月、逐季、逐年的日照時(shí)間序列，分析了貴陽地區(qū)近32a日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征及其影響因素。并運(yùn)用ArcGis10.2軟件Kriging空間插值法繪制該區(qū)日照時(shí)數(shù)變化的空間分布特征。本文氣候傾向率[14]采用氣候變化線性趨勢(shì)分析、異常年份分析法[10]選取世界氣象組織對(duì)氣候異常提出的判別標(biāo)準(zhǔn)，突變特征采分析用Mann-Kendall檢驗(yàn)法[15]。 2結(jié)果與分析

6、 統(tǒng)計(jì)逐月日照時(shí)數(shù)結(jié)果顯示〔圖1〕，貴陽市逐月日照時(shí)數(shù)呈單峰“M〞型特點(diǎn)，8月逐月日照時(shí)數(shù)到達(dá)最頂峰，為日照時(shí)數(shù)最多的月份，日照時(shí)數(shù)162.2h。日照時(shí)數(shù)逐月除2月、3月外其它月份均呈下降趨勢(shì)〔表1〕。 據(jù)統(tǒng)計(jì)分析可知〔圖2〕，春、夏、秋、冬四季多年平均日照時(shí)數(shù)分別為99.1h、142.1h、88.4h、49.0h，四季的日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)，氣候傾向率為夏季〔-9.35h/10a〕>春季〔-4.434h/10a〕>秋季〔-4.41h/10a〕>冬季〔-2.66h/10a〕，四季變化趨勢(shì)均表現(xiàn)為顯著程度〔在α=0.05程度通過檢驗(yàn)〕。 通過計(jì)算貴陽市8個(gè)國家站夏季日照時(shí)數(shù)及其線性變化趨

7、勢(shì)，得出氣候傾向率，繪制貴陽市夏季日照時(shí)數(shù)空間分布圖和氣候傾向率分布圖。結(jié)果顯示〔圖3〕，貴陽市夏季日照時(shí)數(shù)分布呈現(xiàn)西部-西北部低于其他地區(qū)，在貴陽市主城區(qū)出現(xiàn)日照時(shí)數(shù)偏少特征。主要表現(xiàn)為在主城區(qū)、修文縣大部分地區(qū)、清鎮(zhèn)市中北部、息烽西部及南部、白云區(qū)西北部地區(qū)日照時(shí)數(shù)豐裕。從氣候傾向率變異分布情況顯示〔圖4〕，貴陽市南部、主城區(qū)、中部地區(qū)日照時(shí)數(shù)氣候傾向率變化較大，集中于該區(qū)域。 計(jì)算貴陽市8個(gè)國家站逐年日照時(shí)數(shù)統(tǒng)計(jì)說明，1982—2021年貴陽市年平均日照時(shí)數(shù)為1135.1h，最高為1357.8h〔1987年〕，最低為800.6h〔2021年〕，極差557.2h，說明其年日照時(shí)數(shù)變幅

8、較大。貴陽市逐年日照時(shí)數(shù)整體呈減少趨勢(shì)〔圖5〕，減少速率為53.3h/10a〔通過在α=0.05程度上的顯著性檢驗(yàn)〕。從貴陽近32a日照時(shí)數(shù)的年代際變化〔圖5〕分析可見，20世紀(jì)80、90年代，除1997年表現(xiàn)為負(fù)距平外，日照時(shí)數(shù)為正距平。21世紀(jì)初，貴陽的日照時(shí)數(shù)2021年、2021年表現(xiàn)為負(fù)距平，其余年份為正距平距，日照時(shí)數(shù)高于多年平均值。 分別計(jì)算貴陽市8個(gè)國家站全年日照時(shí)數(shù)及其線性變化趨勢(shì)，得出氣候傾向率，最后繪制出日照時(shí)數(shù) 的空間分布圖〔圖6〕和氣候傾向率的空間分布圖 〔圖7〕。貴陽市年平均日照時(shí)數(shù)在800.6～1357.8之間，空間分布趨勢(shì)高值區(qū)出如今修文縣南部、清鎮(zhèn)市東部、

9、白云區(qū)西北部。低值區(qū)主要出如今主城區(qū)，年日照時(shí)數(shù)變化的空間差異明顯，根本上呈中部向周圍地區(qū)下降趨勢(shì)，低值區(qū)出如今白云區(qū)，平均氣候傾向率為-140.7h/10a。 常年份分析 日照時(shí)數(shù)進(jìn)展異常計(jì)算統(tǒng)計(jì)分析顯示〔表2〕，貴陽市年日照時(shí)數(shù)異常偏多年份均出如今20世紀(jì)80、90年初期、末期。異常偏少年份出如今2021年，偏多年份出如今1987年、1990年。異常偏少年份較多年平均值偏少248.7h，偏多年份較多年平均值偏多308.6h、263.5h。從季節(jié)的異常分析可見，貴陽春季異常年份偏多年份1987年、1998年、2021年、2021年，異常偏少年份為1996年;夏季異常偏多年份為1984

10、年、1990年，偏少年份為2021年、2021年;秋季異常偏多年份為1992年、1998年，偏少年份為2021年;冬季異常偏多年份為1987年、1993年，異常偏少年份為1995年、2021年。 運(yùn)用Mann-Kendall方法對(duì)貴陽市年日照時(shí)數(shù)和四季進(jìn)展突變分析，結(jié)果顯示〔圖4〕，貴陽市年日照時(shí)數(shù)UF曲線和UB曲線存在交點(diǎn)，通過α=0.05的檢驗(yàn)，時(shí)間在1994年前后發(fā)生突變，從季節(jié)上看〔圖略〕，四季UF曲線與UB曲線在信度線內(nèi)均存在交點(diǎn)，通過α=0.05的檢驗(yàn)，說明四季均出現(xiàn)突變。春季日照時(shí)數(shù)在增加過程中發(fā)生了突變，時(shí)間在2022年前后，夏季日照時(shí)數(shù)在減少過程中也發(fā)生了突變，時(shí)間在1

11、992年前后，秋、冬季日照時(shí)數(shù)在下降過程中發(fā)生突變，秋季在1992年、1995年、1998年、2021年存在上升或下降過程中發(fā)生轉(zhuǎn)折突變，冬季日照時(shí)數(shù)在冬季1987年、1992年、1995年、1998年、2021年、2021年發(fā)生了轉(zhuǎn)折突變。 3影響年日照時(shí)數(shù)的氣象要素分析 運(yùn)用SPASS22軟件，選擇總云量、低云量、平均水氣壓、降水量、平均風(fēng)速、降水日數(shù)、霧日數(shù)、平均相對(duì)濕度等因子分析與日照時(shí)數(shù)的相關(guān)、主成分關(guān)系。結(jié)果顯示如下。 年日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量、降水量、降水日均呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系〔均通過α=0.01的信度檢驗(yàn)〕，相關(guān)系數(shù)分別為-0.656、-0.852、-0.223、-0.4

12、66，而與平均相對(duì)濕度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系〔通過α=0.05的信度檢驗(yàn)〕，相關(guān)系數(shù)為-0.433，霧日數(shù)與日照時(shí)數(shù)也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，但未通過顯著性檢驗(yàn)。選擇通過相關(guān)顯著性檢驗(yàn)的因子數(shù)據(jù)進(jìn)展標(biāo)準(zhǔn)化處理后做主成分分析，結(jié)果說明，KMO為0.71>0.7，Bartlett球形檢定顯著性p=0.000，2個(gè)成分特征值分別為3.419、1.483，均>1，且累計(jì)奉獻(xiàn)率=81.7%，可以提取2個(gè)因子。分析因子載荷顯示2個(gè)主成分，平均總云量、平均相對(duì)濕度、降水日數(shù)在成分1上有較高載荷，平均低云量在成分1上有較高載荷。 春季，日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量、降水日數(shù)均通過α=0.01信度檢驗(yàn)，呈顯著性負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)

13、分別為-0.656、-0.852、-0.466，平均相對(duì)濕度與日照時(shí)數(shù)呈顯著性負(fù)相關(guān)，通過α=0.05的信度檢驗(yàn);降水日數(shù)、霧日數(shù)與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，未通過顯著性檢驗(yàn)。夏季，日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量、平均水氣壓、降水量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度分別通過在α=0.01、α=0.05信度檢驗(yàn)，均呈顯著性負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為-0.716、-0.889、-0.466、-0.428、-0.620、-0.608;霧日數(shù)與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，未通過顯著性檢驗(yàn)。秋季，日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量、平均水氣壓、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度分別通過在α=0.01、α=0.05信度檢驗(yàn)，均呈顯著性負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為-0

14、.878、-0.866、-0.363、-0.657、-0.646;降水量、平均風(fēng)速、霧日數(shù)與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，未通過顯著性檢驗(yàn)。冬季，日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度分別通過在α=0.05信度檢驗(yàn)，均呈顯著性負(fù)相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為-0.969、-0.913、-0.756、-0.641;降水量、霧日數(shù)與日照時(shí)數(shù)呈負(fù)相關(guān)，未通過顯著性檢驗(yàn)。 前人發(fā)現(xiàn)日照變化受觀測日照的儀器、大氣氣溶膠影響[11，12]，同時(shí)，貴陽市國家臺(tái)站觀測環(huán)境的影響也是導(dǎo)致日照減少的原因。從年份上分析，年日照時(shí)數(shù)的變化受總云量、降水日數(shù)、相對(duì)濕度影響。從季節(jié)上看，春季日照時(shí)數(shù)變化與平均總云量、平均相對(duì)濕度

15、、降水日數(shù)影響;夏季日照時(shí)數(shù)變化受總云量、低云量、平均水氣壓、降水量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度影響。秋季日照時(shí)數(shù)變化受總云量、低云量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度影響，冬季日照時(shí)數(shù)與總云量、低云量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度影響。綜上發(fā)現(xiàn)云量、降水量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕度、平均水氣壓對(duì)日照時(shí)數(shù)減少的影響表現(xiàn)明顯，尤其是夏季日照時(shí)數(shù)顯著減少，相關(guān)因子的增多對(duì)全年、夏季日照時(shí)數(shù)的減少奉獻(xiàn)最大。 4結(jié)論 貴陽市多年平均逐月日照時(shí)數(shù)呈單峰“M〞型特點(diǎn)，8月逐月日照時(shí)數(shù)到達(dá)最頂峰;四季、年的日照時(shí)數(shù)呈下降趨勢(shì)，代際變化顯示1997、2021年、2021年表現(xiàn)為負(fù)距平，豐裕年出如今20世紀(jì)80、90年初期、末期

16、。 貴陽市年日照時(shí)數(shù)異常偏多年份均出如今20世紀(jì)80、90年初期、末期。四季日照時(shí)數(shù)在不同年份發(fā)生異常偏多和偏少。突變分析顯示年日照時(shí)數(shù)UF曲線和UB曲線存在交點(diǎn)，時(shí)間在1994年前后發(fā)生突變;四季UF曲線與UB曲線在信度線內(nèi)均存在交點(diǎn)，四季均出現(xiàn)突變特征。 貴陽市夏季日照時(shí)數(shù)分布呈現(xiàn)西部-西北部低于其他地區(qū)，在貴陽市主城區(qū)出現(xiàn)日照時(shí)數(shù)偏少特征;年平均日照時(shí)數(shù)在800.6～1357.8之間，年日照時(shí)數(shù)變化的空間差異明顯，根本上呈中部向周圍地區(qū)下降趨勢(shì)。 日照時(shí)數(shù)與影響因子的相關(guān)分析、主成分分析說明，年日照時(shí)數(shù)的變化受總云量、降水日數(shù)、相對(duì)濕度影響。整體上云量、降水量、降水日數(shù)、平均相對(duì)濕

17、度、平均水氣壓對(duì)日照時(shí)數(shù)減少的影響表現(xiàn)明顯，尤其是夏季日照時(shí)數(shù)顯著減少，相關(guān)因子的增多對(duì)全年、夏季日照時(shí)數(shù)的減少奉獻(xiàn)最大。 參考文獻(xiàn) 【1】范曉輝，郝智文，王孟本.山西省近50年日照時(shí)數(shù)時(shí)空變化特征研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，19〔3〕：605-609. 【2】霍華美，劉普幸，張克新.寧夏日照時(shí)數(shù)的時(shí)空變化征分析[J].中國沙漠，2021，31〔2〕：521-524. 【3】張運(yùn)林，秦伯強(qiáng)，陳偉民，等.太湖無錫地區(qū)近40a來日照的變化特征分析[J].氣象科學(xué)，2021，23〔2〕：231-237. 【4】陳少勇，張康林，邢曉賓，等.中國西北地區(qū)近47a日照時(shí)數(shù)的氣候變化特征[

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