近50年福建省日照時數(shù)的變化特征及其影響因素

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1、 近50年福建省日照時數(shù)的變化特征及其影響因素 中國農(nóng)業(yè)氣象(ChineseJournalofAgrometeorology)2011,32(3):350—355 doi:10.3969/j.issn.1000—6362.2011.03.006 近50年福建省日照時數(shù)的變化特征及其影響因素 彭云峰,王瓊 (1.福建省氣象局,福州350001;2.福建省氣象信息中心,福州350001) 摘要:采用氣候傾向率方法,對福建省64個站1961—2008年逐月日照時數(shù)以及對日照有影響的總云量,低云 量,水汽壓和相對濕度等資料進行了統(tǒng)計分析.結果表明:近50a福建省的年日照時數(shù)呈現(xiàn)出顯著的

2、減少趨 勢,平均減速為71.7h/lOa,閩南地區(qū)減速最大.四季日照時數(shù)也表現(xiàn)出明顯的減少趨勢,減速為13.8～26.5h/ 10a,以夏季減速最大,秋季減速最小;最近30a夏季13照時數(shù)的減幅更大,春,秋季則呈增加趨勢.從年代際變 化看,20世紀60—70年代四季13照充足,均為正距平;80年代夏季偏多,其它三季為負距平;90年代春季正常, 其它季節(jié)偏少.年日照時數(shù)異常偏多出現(xiàn)在1963,1971年,但從未出現(xiàn)過異常偏少年.年,季日照時數(shù)減少與 低云量增加關系密切,而冬季13照時數(shù)的減少還與水汽壓的增加有關. 關鍵詞:日照時數(shù);氣候傾向率;異常年份;低云量 Variationo

3、fSunshineHoursandItsInfluenceFactorsinLast50Yearsin FujianProvince PENGYun-feng.WANGQiong (1.FujianMeteorologicalBureau,Fuzhou350001,China;2.FujianMeteorologicalInformationCenter,Fuzhou350001) Abstract:Themeteorologicaldataincludingmonthlysunshinehoursandtotalcloudamount,low-levelcloudamount, v

4、aporpressureandrelativehumidity,from64observationalstationsinFujianprovincefrom1961to2008wasana— lyzed,basedonclimatetendencyratemethod.TheresultsshowedthatannualsunshinehoursdecreasedinFujian provinceattherateof71.7h/lOyinlast50years,insouthernFujianparticularly.Thesunshinehoursinfourseasons dec

5、reasedattheratebetween13.8h/lOyto26.5h/10y,ofwhichthemaximumwasinsummerandtheminimumwas inautumn,inlatest30yearsparticularly.Fromdecadalvariation,fourseasonshadsufficientsunshineduring1960sto 1970s,withpositiveanomaly.Butonlysummersunshinehourshadpositiveanomalyin1980s,whilenegativeanomaly forthe

6、otherthreeseasons.In1990s,threeseasonshadmoresunshineexceptspring.Theannualsunshinehourswere extremelyexcessivein1963or1971,butneverextremelydeficient.Annualandseasonalsunshinehoursdecreased withtheincreasingoflow—levelcloudamount,andthereductionofsunshinehoursincreasedalongwithvaporpressure inwi

7、nter. Keywords:Sunshinehours;Climatetendencyrate;Anomalousyear;Low—levelcloudamount 氣候變化對全球的自然生態(tài)系統(tǒng)以及社會經(jīng)濟 體系具有深遠的影響,是當今各國政府和科學界乃 至普通民眾廣泛關注的熱點問題.近年來的研究表 明,全球平均地表溫度自1861年以來一直在增高, 20世紀增加了0.60.2~C….氣候變化會引起大 氣物理結構和化學結構發(fā)生變化,進而影響到太陽 輻射能量的變化,探討氣候變化對日照時數(shù)的影響 具有重要意義.近來有不少學者對太陽輻射,日照 時數(shù),日照百分率的氣候變化進行過研究.

8、.如 李曉文等通過對中國55個輻射站1961—1990年 30a問地面太陽輻射變化趨勢統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)中國 大部分地區(qū)地面總輻射量呈下降趨勢.任國玉 等研究表明,近50a來中國日照時數(shù)呈明顯減少 的趨勢,其趨減幅度具有東部大于西部,平原大于山 區(qū)的特點;日照時數(shù)的變化還存在明顯季節(jié)性差異, 冬,夏兩季趨減幅度大于春,秋兩季.徐宗學等 收稿日期:2011-01—12 作者簡介:彭云峰(1969一),福建福州人,碩士,工程師,主要從事氣象服務.E—mail:fjpyf@ 第3期彭云峰等:近50年福建省日照時數(shù)的變化特征及其影響因素?351? 分析了黃河流域77個氣象站1958—

9、2001年日照時 數(shù)的長期變化趨勢,認為黃河流域的日照時數(shù)總體 上呈下降趨勢.張星等應用閩江流域11個測站 1961—2005年日照時數(shù)資料,發(fā)現(xiàn)整個流域的日照 時數(shù)都表現(xiàn)出減少的趨勢,減幅最大的季節(jié)是夏季, 其次是冬季.鄭禮新等利用廈門市兩個站日照 時數(shù)的觀測資料,發(fā)現(xiàn)近55a廈門市年,季,月日照 時數(shù)均呈減少的變化趨勢,低云量的增加以及霧,輕 霧,霾等影響日照時數(shù)的天氣現(xiàn)象13數(shù)的增多,是造 成廈門市主城區(qū)日照時數(shù)減少的主要原因.日照百 分率的下降表征了太陽輻射的下降,Stanhill等】.. 認為云量和氣溶膠的增加是近年來全球太陽輻射下 降的主要原因. 福建省地

10、處中亞熱帶和南亞熱帶,西北有高峻的 武夷山脈為屏障,削弱了冷空氣的入侵;東瀕海洋,暖 濕的海洋氣流可不斷向內(nèi)陸輸送,屬亞熱帶海洋性季 風氣候,以溫暖濕潤為顯著特色.年太陽輻射為 4400～5300MJ/m,年Et照時數(shù)1530～2230h,2000h 的等值線與中,南亞熱帶的分界線大體吻合.目前, 對福建省溫度,降水等的變化特征,很多學者已從不 同的時空尺度,用很多方法作了分析.,但對反映 氣候狀況的另一個重要因子——日照變化的研究相 對較少.本文擬運用氣候診斷分析方法,對福建省近 50a日照時數(shù)的年際,年代際變化等特征進行分析, 以揭示其氣候變化特征及其可能影響原因,對

11、于合理 進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局,調(diào)整種植業(yè)結構有著十分重要的 意義. 1資料和方法 1.1氣候傾向率 選取福建省64個站1961—2008年逐月日照時 數(shù),總云量,低云量,水汽壓和相對濕度,按12—2月 為冬季,3—5月為春季,6—8月為夏季,9—11月為 秋季生成逐季序列,并通過算術平均法建立福建省 年,季日照時數(shù),總云量等氣象要素序列.多年平均 值采用1971—2000年的30a平均值 氣候變化傾向率用線性方程擬合. 1.2異常年份分析 世界氣象組織對氣候異常提出兩種判別標準,一 是距平超過標準差的2倍以上,二是它出現(xiàn)的幾率為 25a以上一遇.本文采用距平大于標準差

12、的2倍作為 異常,以標準差的1.5～2倍為接近異常來分析福建 省日照時數(shù)的異常特征. 1.3空間分布 在ArcGIS平臺下,采用RegularizedSpline(規(guī)則 樣條)函數(shù)l】,將64個站點四季,年日照時數(shù)平均 值,距平和趨勢值由離散點值插值為面值,繪制成空 間分布圖,以分析其分布特征. 2結果與分析 2.1年平均日照時數(shù)的地理分布特征 福建省平均年日照時數(shù)為1733.Oh,其中,冬季 為342.4h,約占全年19.8%;春季為320.Oh,約占 全年18.5%;夏季為589.5h,約占全年34.0%;秋 季為488.9h,約占全年27.7%.以夏季最多,春季

13、 最少.就年日照時數(shù)的空間分布來看,各地年日照 時數(shù)為1539—2225h,總體呈北少南多的分布規(guī)律 (圖1),以連江最低,東山最高.廈門,金門,泉州, 石獅,詔安,東山等東南沿海地區(qū)在1900h以上.三 明市,南平市大部,寧德市大部以及福州市大部低 于1700h. 2.2日照時數(shù)的年際變化趨勢 圖2給出了福建各站的年日照時數(shù)的氣候傾向 率,1961—2008年,除南平以11.7h/10a的速率增加 外,其它各地呈現(xiàn)出一致的減少趨勢,減幅為9.9～ 134.6h/10a,以松溪減幅最大(P<0.01),其次是安 溪,減幅為124.0h/10a(P<0.O1)

14、.其中南平市南 部,寧德市西部和北部,以及莆田市大部減幅較小, 不足50.0h/10a;龍巖市大部,漳州市東南部,廈門市 大部,閩侯,松溪和安溪等地減幅在100.0h/10a 以上. 從近50a四季日照時數(shù)的變化趨勢來看,春季南 平,屏南表現(xiàn)為增加趨勢(圖3a),增幅均為3.2h/ 10a;其余各地均表現(xiàn)為一致的減少趨勢,減幅為 1.0～31.8h/10a,特別是龍巖市,漳州市大部減少最 為明顯,減幅在20.0h/10a以上.三明市和福州市的 大部減幅為10.0～20.0h/10a,南平市與寧德市的大 部減幅為0.0～20.Oh/10a. 夏季日照時數(shù)除南平以3.4h/

15、10a的速度增加 外,其它各地均呈現(xiàn)出減少趨勢(圖3b),減幅為 5.4～48.9h/10a,尤其是松溪減幅最大(P<0.01),其 中南平市西北部,龍巖市大部,廈門市,漳州市東南部 和福州市大部減幅最為明顯,減幅在30.0h/10a 以上. 秋季(圖3c),南平,屏南,莆田和永泰等地日照 時數(shù)表現(xiàn)為不同程度的增加趨勢,增幅為0.4～ 7.2h/10a,其中南平增幅最大.其它各地呈減少趨 勢,減幅為2.2～32.0h/10a,仍以松溪減幅最大(P <0.01);其次是廈門,減幅為28.4h/10a(P< 0.01). ? 352?中國農(nóng)業(yè)氣象第32卷

16、 28.N 27.N 26.N 25.N 24.N 116.El17.E118.E119.E120.E 圖1福建省年日照時數(shù)分布圖(1971—2000年平均) Fig,1Geographicaldistributionofaveragesunshine hoursduring1971-2000inFujianprovince 圖2近50a福建省年日照時數(shù)氣候傾向率(h/10a)分布圖 Fig,2Geographicaldistributionoflineartrendrateofannual sunshinehoursinFujianprovinceduring1961

17、-2008(h/10y) 圖3近50a福建省四季日照時數(shù)氣候傾向率(h/10aJ分布圖 a一春季Spring,b一夏季Summer,c一秋季Autumn,d一冬季W(wǎng)inter Fig,3GeographicaldistributionoflineartrendrateofseasonalsunshinehoursinFujianprovinceduring1961—2OO8(h/10y) 第3期彭云峰等:近5O年福建省日照時數(shù)的變化特征及其影響因素353? 冬季日照時數(shù)全省各地均表現(xiàn)為減少趨勢,減幅 為2.1～25.1lC10a,以松溪減幅最大(P<0.01),霞 浦次之,

18、為23.9h/10a(P<0.01).南平市南部,莆田 市大部,漳州市東北部及廈門市北部減幅較小,在 10.0h/10a以內(nèi);龍巖市西部,寧德市中部,福州,武 夷山等減幅在20.0h/10a以上. 就福建省平均而言,近50a(1961—2008)年日照 時數(shù)表現(xiàn)為顯著的減少趨勢(表1),平均每10a減少 71.7h(P<0.01).四季日照時數(shù)也呈現(xiàn)出明顯的減 少趨勢,減幅為l3.8～26.51C10a(P<0.1),以夏季 減幅最大,其次是春季,減幅為15.9h/10a,秋季減幅 最小. 表1福建省年,季日照時數(shù)的氣候傾向率(h/10a) Table】

19、Lineartrendrateofannualandseasonalsunshine hoursduringtwoperiodsinFujianprovince(h/10y) 注:,"分別表示通過0.05和0.01水平的顯著性檢驗.下同. Note:ThetestsaresignificantwithP<0.05(),P<0.叭(").The sameasbelow. 近30a(1981—2008),夏季日照時數(shù)減幅在加 大,達27.71C10a;冬季仍為減少趨勢,但減幅不大. 春,秋季卻分別以25.6h/10a和9.4tC10a的速度在 增加,致使年日照時數(shù)也呈現(xiàn)

20、出增加趨勢,增幅為 4.71C10a. 2.3日照時數(shù)的年代際變化特征 從福建省年日照時數(shù)距平的年代際變化來看(圖 略),20世紀60—70年代全省各地均為正距平,以60 年代偏多最為明顯,尤其是龍巖市與泉州市交界處的 各縣,漳州市西部,福州,廈門,松溪等地偏多300h以 上.2O世紀80年代南平市西部,龍巖市中部,漳州市 東南部,寧德市西北部日照時數(shù)為正距平,較多年平 均值偏多1.9—61.1h,以周寧偏多最突出;其它各地 年日照時數(shù)較多年平均值偏少4.7～185.3h,其中華 安,同安,晉江和閩侯等地,偏少100h以上,以華安偏 少最明顯.進入20世紀90年代后,全

21、省除南安,晉 江,華安,同安和南平年日照時數(shù)偏多12.3—87.1h 外,其它各地為負距平,區(qū)域明顯擴大,偏少了3.6～ 182.7h,其中龍巖市大部,三明市大部,南平市西部, 寧德市中部,漳州市東部以及廈門市南部偏少100h 以上.就全省平均而言,年日照時數(shù)呈逐年代遞減趨 勢,20世紀60—70年代為正距平,80—90年代為負 距平;60年代最多,90年代最少,90年代較60年代偏 少319.7h. 從福建省季日照時數(shù)的年代際變化來看,20世 紀60年代四季日照充足,均為正距平,偏多44.6～ 86.7h,以春季偏多最突出.70年代四季日照仍為正 距平,在19.9～3

22、4.9h,以秋季日照偏多最為明顯.8O 年代夏季偏多22.9h,其它三季Et照時數(shù)為負距平, 偏少4.8～26.4h,以秋季偏少最多.90年代春季正 常,其它季節(jié)偏少3.8～55.2h,尤其是夏季偏少最多, 致使年日照時數(shù)減少較為明顯,為1961—2000年40a 中最少的10a. 2.4日照時數(shù)的異常分析 由表2可見,福建省春季和冬季日照時數(shù)各出現(xiàn) 過1次異常偏多年份,均出現(xiàn)在1963年,較多年平均 值分別偏多241.2h和228.0h,近50a未發(fā)生過異常 偏少年份.夏季,異常偏多年份出現(xiàn)在20世紀60年 代末和70年代初,以1971年最為明顯,偏多181.3h;

23、1997年異常偏少,較多年平均值偏少167.7h.秋季 日照時數(shù)異常偏多和偏少年份各出現(xiàn)過1次,1979年 異常偏多,為近50a最高值;1987年異常偏少,較多年 平均值偏少122.8h. 年日照時數(shù)異常偏多年份出現(xiàn)過2次,分別出現(xiàn) 在1963年和1971年,前者主要是由于冬,春日照時 數(shù)異常偏多造成的,而后者則是夏季日照時數(shù)異常偏 少引起的.過去50a,年日照時數(shù)未出現(xiàn)過異常偏 少年. 表2近50a福建年,季日照時數(shù)的異常年份 Table2Anomalousyearsofannualandseasonalsunshine hoursduring1961—20O8 異常

24、年份Anomalousyear 春季Spring 夏季Summer 秋季Autumn 冬季W(wǎng)inter 正Year 注:"+"為異常偏多,"一"為異常偏少. Note:"+"isanomalousmoreyear."一"isanomalouslessyear. 2.5影響日照時數(shù)的主要氣象要素變化 2.5.1影響因子的變化趨勢 通過對福建省年,季平均低云量的氣候傾向率分 析,近50a(1961—2008)除秋季以0.02成/10a的速 度減少外,其它季節(jié)和年平均低云量呈不同程度的增 加趨勢,以夏季最為明顯,增幅為0.11~/10a.但近 一 ( 7 9 9

25、 )) +一+ } l7,1卯粥卯 ^^^)) +++++ ;/L,L 99999 ? 354?中國農(nóng)業(yè)氣象第32卷 30a(1981—2008)平均低云量,夏季表現(xiàn)為明顯的增 加趨勢,增幅為0.20j~/10a(P<0.01);春,秋季呈減 少趨勢,以春季最為明顯,減幅為0.30成/10a(P< 0.01);冬季變化不大;年平均低云量也呈現(xiàn)為減少趨 勢,減幅為0.10j~/10a. 從平均總云量的氣候傾向率來看,近50a四季和 年平均總云量基本無變化,而近30a春,秋兩季平均 總云量表現(xiàn)為明顯的減少趨勢,以春季最為突出,為 0.40成/10a(

26、P<0.01),夏,冬兩季變化不大,年平均 總云量也以0.19ff~/10a的速度減少. 根據(jù)對平均水汽壓的氣候傾向率分析,近50a除 冬季呈增加趨勢,增幅為0.16hPa/10a外,其它季節(jié) 和年平均水汽壓變化不明顯.近30a,冬季平均水汽 壓增幅有所加大,為0.27hPa/10a(P<0.1);其它三 季以0.11～0.33hPa/lOa的速度在減少,其中秋季減 幅最大(P<0.1),年平均水汽壓呈不明顯的減少 趨勢. 1961—2008年,季平均相對濕度呈現(xiàn)出不同程 度的減少趨勢,為0.28～0.81個百分點/10a,以冬季 減幅最大(P<0

27、.1);年平均相對濕度也表現(xiàn)為減少 趨勢,減幅為0.52個百分點/10a(P<0.01).近30a 四季和年平均相對濕度均表現(xiàn)為顯著的減少趨勢,減 幅為1.3～2.6個百分點/10a(P<0.01),減幅在加 大,以夏,冬兩季最為明顯. 表3近5Oa福建總云量,低云量,水汽壓和相對濕度的氣候傾向率 Table3Thelineartrendrateoftotaldoudmount(TCA)Ilow?levelcloudmount(LCA),surfacevaporpressure(SVP) andrelativehumidity(RI-I)inFujianprovinc

28、e 春季Spring夏季Summer秋季Autumn冬季W(wǎng)inter年Year l961-2oo8l981-2O081961-20081981-20081961舢81981-20081961-2008198l_20o81961-20081981-2008 2.5.2云量,水汽壓,相對濕度與日照時數(shù)的相關性 從福建年,季日照時數(shù)與云量,水汽壓和相對濕 度的線性相關系數(shù)分析來看(表4),年,季日照時數(shù) 與平均云量呈顯著的負相關,尤其是冬,春季.春,夏 季日照時數(shù)與水汽壓關系不大,秋,冬兩季和年日照 時數(shù)與水汽壓呈較明顯的負相關.年,季日照時數(shù)與 平均相對濕度也表現(xiàn)為較為顯著的負相

29、關,以冬,春 季最為明顯. 表4福建日照時數(shù)與總云量,低云量,水汽壓和相對濕度的 相關系數(shù) Table4Correlationcoefficientbetweensunshinehoursand totalcloudamount(TCA),low～levelcloudamount(LCA), surfacevaporpressure(SVP)andrelative humidity(RI-I)inFujian 2.5.3Et照時數(shù)減少的主要原因 根據(jù)以上分析,大部分季節(jié)和年日照時數(shù)與云 量,水汽壓和相對濕度均表現(xiàn)為較為顯著的負相關關 系,也就是云量,水汽壓和相對濕度增加,

30、日照時數(shù)減 少.從表2和表3來看,近50a總云量,水汽壓和相 對濕度都呈減少趨勢,只有低云量呈增加趨勢,這說 明福建省日照時數(shù)減少主要與低云量的增加有密切 關系.近30a,夏季低云量增加趨勢較為明顯,致使日 照時數(shù)呈顯著的減少趨勢;春,秋季云量表現(xiàn)為減少 趨勢,而日照時數(shù)卻呈增加趨勢,尤其是春季更為突 出.冬季日照時數(shù)的減少,不僅與云量的增加有關, 還與水汽壓的增加有一定的關系. 3結論與討論 (1)福建省年日照時數(shù)為1539～2225h,總體呈 北少南多的分布規(guī)律.近50a,福建省除南平以 11.7h/10a的速度增加外,其它各地一致呈現(xiàn)為減少 趨勢,減幅為9.9—

31、134.6h/10a,以松溪減幅最大,為 134.6h/10a,其次是安溪,為124.0h/10a.就福建省 平均而言,年日照時數(shù)表現(xiàn)為極顯著的減少趨勢,平 均每10a減少71.7h;四季日照時數(shù)也呈現(xiàn)出明顯的 減少趨勢,減幅為13.8～26.5h/10a,以夏季減幅最 大,秋季減幅最小;近30a夏季減幅在加大,春,秋季 呈增加趨勢. 第3期彭云峰等:近5O年福建省日照時數(shù)的變化特征及其影響因素355? (2)就季日照時數(shù)的年代際變化而言,20世紀 60—70年代四季日照充足,為正距平;80年代夏季偏 多,其它三季13照時數(shù)為負距平;90年代春季正常, 其它季節(jié)偏少,尤其

32、是夏季偏少最多. (3)年13照時數(shù)異常偏多年份出現(xiàn)過2次,分別 出現(xiàn)在1963年和1971年,前者主要是由于冬春日照 時數(shù)異常偏多造成的,而后者則是夏季Et照時數(shù)異常 偏少引起的.過去50a,年13照時數(shù)未出現(xiàn)過異常偏 少年. (4)大部分季節(jié)和年日照時數(shù)與云量,水汽壓和 相對濕度均表現(xiàn)為較為顯著的負相關關系.近50a 福建省日照時數(shù)減少主要與低云量的增加有密切關 系.而近30a夏季低云量增加導致日照時數(shù)顯著減 少;春,秋季云量的減少,使得日照時數(shù)增加.冬季日 照時數(shù)的減少,不僅與云量增加有關,還與水汽壓增 加有一定的關系. 13照時數(shù)的變化與許多因子有關.云量是決

33、定 日照時數(shù)變化的重要因子之一.大氣透明度對日照 時數(shù)也有很大影響.大氣透明度是表征大氣對太陽 輻射透明度的一個參數(shù),它受大氣中的水汽含量以及 大氣氣溶膠含量等因子影響.由于未收集到大氣 氣溶膠資料,本文重點分析了大氣中云量,水汽壓(水 汽含量)和相對濕度對13照時數(shù)的影響,因大氣氣溶 膠引起太陽直接輻射減弱造成13照時數(shù)減少的記錄 沒有得到,有待今后繼續(xù)研究. 當前13照時數(shù)減少已是普遍現(xiàn)象,它的減少對自 然和生態(tài)發(fā)展的各個方面都會產(chǎn)生一定的影響.日 照時數(shù)減少導致抵達地球的太陽輻射總量和帶電粒 子流產(chǎn)生變化,從而使大氣壓和氣溫隨之發(fā)生變化. 13照時數(shù)減少使地面水

34、平能見度變低,空氣污染加 重,影響農(nóng)作物的品質(zhì)(如糖分降低等)和產(chǎn)量等. 此外,日照時數(shù)的減少也會使人類健康受到一定的 影響. 參考文獻: [1]IPCC.Climatechange2001:synthesisreport,acontributionof workinggroupsI,IIandIIItothethirdassessmentreportof theIPCC[R].NewYork:CambridgeUniversityPress, 2002:398. [2]JiangYN.Estimationofmonthlymeandailydiffuseradiation

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