近50年同德縣陰晴天日數(shù)變化特征

馬咸月 蔡功民 趙金忠

摘要 利用青海省同德縣氣象局觀測的1961—2010年總云量資料，采用線性趨勢、M-K突變檢驗等方法，分析了近50年來該地陰、晴天氣日數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，近50年同德地區(qū)年平均晴天日數(shù)呈顯著的增加趨勢，四季平均晴天日數(shù)均呈不顯著增加趨勢。陰天日數(shù)隨年份增減不明顯，秋季陰天日數(shù)呈顯著減少趨勢，春季陰天日數(shù)增多趨勢顯著，夏季和冬季的陰天日數(shù)呈不顯著增多趨勢。曇天日數(shù)隨年份呈顯著減少趨勢，秋季曇天日數(shù)呈不顯著增多趨勢，春季、夏季和冬季的曇天日數(shù)均呈顯著減少趨勢。晴天日數(shù)在1985年發(fā)生了由少到多的突變，陰天和曇天日數(shù)均未發(fā)生突變。

關(guān)鍵詞 陰晴天日數(shù)；變化特征；同德縣

中圖分類號 S16 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）25-0185-04

Abstract Based on the total cloud cover data observed by the Tongde County Meteorological Bureau in Qinghai Province from 1961 to 2010， the variation law of the number of cloudy and sunny days in the past 50 years was analyzed by linear trend and M-K mutation test and other methods.The results showed that the annual average number of sunny days in Tongde area had increased significantly in the past 50 years， and the average number of sunny days in the four seasons had not increased significantly.The number of cloudy days increased significantly with the year， and the number of cloudy days in autumn decreased significantly. The number of cloudy days in spring increased significantly， and the number of cloudy days in summer and winter showed no significant increase.The number of tan days was significantly decreased with the year， and the number of tan days in autumn showed no significant increase trend， and the number of tan days in spring， summer and winter showed significant decrease.The number of sunny days occurred from less to more mutations in 1985， the number of cloudy days and tan days were no mutations.

Key words Cloudy and sunny days；Changing characteristics；Tongde County

一個地區(qū)的陰、晴天日數(shù)是推算當?shù)靥柲苜Y源時空分布的重要指標之一[1]。對于陰天日數(shù)、晴天日數(shù)的研究已有諸多報道，如楊羨敏等[2]研究發(fā)現(xiàn)近44年武漢太陽總輻射、日照時數(shù)、晴天日數(shù)呈下降趨勢，陰天日數(shù)呈增加趨勢；袁佰順等[3]研究發(fā)現(xiàn)，天水市自20世紀50年代以來曇天呈逐年下降趨勢，陰天和晴天呈逐年上升趨勢；在青海省三江源同德地區(qū)，自1961年以來該地平均低云量呈顯著增加趨勢，四季平均低云量均呈增加趨勢[4]。自1961年以來，青海湖南部共和地區(qū)平均總云量呈微弱增加趨勢，而平均低云量呈顯著增加趨勢[5]。隨著氣候變暖，水汽蒸發(fā)量增大，云量增多、云層增厚，從而造成晴天變少、陰天增加[6]。天氣的陰、晴還對人們的心情、情緒乃至健康帶來干擾和影響[7-8]，陰云天氣還會影響人們心情，易患“季節(jié)性情緒障礙”，對環(huán)境反應遲鈍，影響工作積極性和效率，甚至還會導致內(nèi)分泌紊亂，直接影響人們的健康[9-10]。云的消長及天氣陰晴變化不但反映當?shù)氐匦?、地貌特征及冷、暖、干、濕氣流的運動規(guī)律，還反映氣候變化的某些特征，了解云量及天氣陰晴的變化，將有助于對氣候變化有更深的認識[3]。筆者利用同德地區(qū)1961—2010年總云量資料，分析同德地區(qū)陰、晴天日數(shù)的變化趨勢及突變情況，揭示三江源區(qū)陰、晴天日數(shù)的氣候特征，對于當?shù)亻_展人工增雨、開發(fā)空中水資源、發(fā)展畜牧業(yè)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都具有重要意義。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域為青海省同德縣，地處黃河上游，是青海環(huán)湖牧區(qū)與青南高寒牧區(qū)的過渡地帶，屬于青?！叭础弊匀槐Ｗo區(qū)生態(tài)環(huán)境較脆弱的地區(qū)，具有典型的高原大陸性氣候特征。海拔3 300 m，氣候溫涼干燥，年平均氣溫0.2 ℃，牧草生長期內(nèi)≥0 ℃積溫1 523.8 ℃·d，年均降水量440.4 mm，全年日照時數(shù)2 720～2 760 h，年太陽總輻射量10 7251.9 kW/m2。

1.2 資料來源

根據(jù)中國氣象局《地面氣象觀測規(guī)范》[11]，云量觀測以氣象站所能觀測到天空視野為10成，云所遮蔽天空視野的成數(shù)為云量。根據(jù)同德縣氣象站1961—2010年逐日云量觀測資料，建立了1961—2010年同德縣平均云量資料序列。根據(jù)規(guī)范，總云量≥8成為陰天，<2成為晴天，2～8成為曇天。運用統(tǒng)計方法，對各要素求其月、季、年代均值。自然季節(jié)按常規(guī)劃分：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。將季節(jié)內(nèi)相加再取平均作為季節(jié)平均。多年平均值采用1981—2010年平均值。

1.3 研究方法

1.3.1 線性傾向估計法。

利用線性傾向估計法[12]來檢測同德縣1961—2010年陰天、晴天的變化趨勢。線性傾向估計法屬于時間序列分析范疇，該方法是對資料的時間序列y（x），x=1，2，3，…，n，以線性函數(shù)y（x）=a+bx來擬合，其中a為常數(shù)，b為回歸系數(shù)，b和a用最小二乘法進行估計。其中b×10為氣候傾向率?；貧w系數(shù)b的正負表示該資料序列隨時間變化的方向，正值表示陰晴天日數(shù)隨時間變化有增多的趨勢，負值則表示有減少的趨勢。采用氣候要素與年份的相關(guān)系數(shù)來確定變化是否顯著。

1.3.2 Mann-Kendall突變分析。利用Mann-Kendall突變分析法檢驗同德縣陰天、晴天及曇天日數(shù)變化的突變點。Mann-Kendall突變分析法是一種用于檢驗時間序列變化趨勢的非參數(shù)檢驗方法，優(yōu)點在于無需證明數(shù)據(jù)資料服從一定的分布且允許缺測值的存在[13-14]。根據(jù)公式計算出UF和UB的值，繪制UF和UB曲線圖，如果UF或UB的值大于0，則表示上升趨勢，小于0表示下降趨勢。如果UF和UB曲線在臨界范圍有交點，并且超過了臨界線，那么交點對應的時刻便是突變開始的時間。

2 結(jié)果與分析

2.1 陰、晴天日數(shù)的年際變化

由圖1可見，自1961年以來同德地區(qū)晴天日數(shù)以2.2 d/10 a的速度增加，相關(guān)系數(shù)為0.300，通過信度0.05水平檢驗。近50年年平均晴天日數(shù)為63.1 d，年晴天日數(shù)在39～87 d，最多年份出現(xiàn)在2004年，最少年份在1976年，晴天日數(shù)最多年與最少年相差48 d，最多年是最少年的2.2倍，表明同德地區(qū)晴天日數(shù)的年際變化比較大。年晴天日數(shù)超過80 d的僅有2年，分別為2002和2004年；70～80 d的有7年；63～70 d的有7年；63 d以下的31年，占62%。

自1961年以來同德地區(qū)陰天日數(shù)隨年份增減不明顯，氣候傾向率僅為0.13 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.172，未通過信度檢驗。近50年年平均陰天日數(shù)為118.9 d，年陰天日數(shù)在81～152 d，最多年份出現(xiàn)在2010年，最少年份在1990年，陰天日數(shù)最多年與最少年相差71 d，最多年是最少年的1.9倍，表明同德地區(qū)陰天日數(shù)的年際變化比較大。年陰天日數(shù)超過140 d的僅有3年，分別1999、2009和2010年；120～140 d的有19年，占38%；119 d以下的25年，占50%。

自1961年以來同德地區(qū)曇天日數(shù)隨年份呈減少趨勢，氣候傾向率僅為-0.28 d/10 a，相關(guān)系數(shù)為0.376，通過信度0.05水平檢驗。近50年年平均曇天日數(shù)為182.8 d，年曇天日數(shù)在154～209 d，最多年份出現(xiàn)在1990年，最少年份在2010年，曇天日數(shù)最多年與最少年相差55 d，最多年是最少年的1.4倍，表明同德地區(qū)曇天日數(shù)的年際變化也比較大。年曇天日數(shù)超過182.8 d的34年，占68%；小于182.8 d的16年，占32%。

2.2 陰晴日數(shù)的年代變化

由表1可知，近50年同德地區(qū)晴天和陰天日數(shù)變化基本一致，除2001—2010年為偏多期外，其他年代均為偏少期，其中晴天日數(shù)以20世紀70年代最少，較多年平均值偏少9.9 d，陰天日數(shù)以20世紀60年代最少，較多年平均值偏少3.6 d。曇天日數(shù)年代際變化與陰、晴天日數(shù)正好相反，2001—2010年為最少期，較多年平均值偏少9.1 d，而其他年代均為偏多期，較多年平均值偏多3.0～8.3 d，其中以20世紀70年代為最多。

2.3 陰、晴天日數(shù)的季節(jié)變化

由表2可知，近50年來同德地區(qū)晴天日數(shù)春季、夏季、秋季和冬季均呈增多趨勢，氣候傾向率分別為0.31、0.20、0.57、1.14 d/10 a，均未通過顯著性水平檢驗，四季中以冬季增多最多。陰天日數(shù)除秋季以1.21 d/10 a的速度呈顯著減少趨勢外（P<0.05），春季、夏季和冬季的陰天日數(shù)均呈增多趨勢，氣候傾向率分別為1.34、0.91和0.63 d/10 a，春季陰天日數(shù)通過0.05顯著性水平檢驗，夏季和冬季陰天日數(shù)增加趨勢均未通過顯著性水平檢驗。曇天日數(shù)則是秋季呈增多趨勢，氣候傾向率為0.67 d/10 a，未通過顯著性水平檢驗；春季、夏季和冬季的曇天日數(shù)均呈減少趨勢，氣候傾向率分別為-1.44、-1.11和-1.42 d/10 a，均通過0.05顯著性水平檢驗，說明曇天日數(shù)在春季、夏季和冬季的減少趨勢是顯著的，其中減少程度從高到低依次為春季、冬季、夏季。

由表3可知，春季晴天日數(shù)20世紀60、70、90年代較少，其中70年代最少，較多年值偏少2.1 d；1981—1990、2001—2010年晴天日數(shù)偏多，20世紀80年代僅偏多0.1 d，而2001—2010年偏多1.8 d。夏季晴天日數(shù)最多值出現(xiàn)在80年代，較多年值偏多0.5 d；其他年代晴天日數(shù)均小于多年值，偏少0.3～1.9 d，其中以20世紀70年代為最少。秋季晴天日數(shù)除2001—2010年偏多1.1 d外，其他年代均偏少，偏少0.1～1.5 d，20世紀60年代偏少最多。冬季晴天日數(shù)的變化與秋季基本一致，除2001—2010年偏多2.0 d外，其他年代晴天日數(shù)偏少0.8～4.7 d，其中以20世紀70年代為最少。

春季陰天平均日數(shù)為39.8 d，20世紀90年代、2001—2010年陰天日數(shù)較多年值分別偏多0.1和1.2 d；其他年代均少于多年值，其中以20世紀60年代偏少最多，達3.8 d。夏季陰天日數(shù)除2001—2010年偏多3.8 d外，其他年代均偏少，偏少0.6～2.6 d，以20世紀80年代偏少最多。秋季陰天日數(shù)20世紀90年代和2001—2010年偏少1.5 d，其他年代均偏多，偏多1.7～2.9 d，其中20世紀80年代偏多最多。冬季陰天日數(shù)20世紀70年代和2001—2010年分別偏多0.2和0.9 d，20世紀60、80、90年代陰天日數(shù)均偏少，偏少0.5～1.7 d，其中60年代偏少最多。

春季曇天日數(shù)2001—2010年偏少3.1 d，其他年代均偏多，偏多1.2～3.4 d，其中以20世紀60年代偏多最多。夏季曇天日數(shù)與春季變化一致，2001—2010年偏少3.5 d，其他年代均偏多，偏多1.3～3.2 d，其中以20世紀70年代偏多最多。秋季曇天日數(shù)20世紀90年代和2001—2010年分別偏多1.5和0.3 d，20世紀60、70、80年代均偏少，偏少0.5～1.9 d，其中以80年代偏少最多。冬季曇天日數(shù)除2001—2010年偏少2.9 d外，其他年代均偏多，偏多1.3～4.0 d，其中以20世紀70年代偏多最多。

2.4 陰、晴天日數(shù)的月變化

由圖2可知，近50年來同德地區(qū)晴天日數(shù)較多的月份為11和 12月，月平均日數(shù)分別為12.0和11.3 d；其次是1和10月，月平均日數(shù)8.6和5.7 d；2、7、8、9月平均日數(shù)在3.5～5.0 d，較少的是3—6月，月平均日數(shù)在1.4～5.0 d。

陰天日數(shù)最少的月份是11、12月，月平均日數(shù)均為2.6 d；其次是1月，為4.5 d；2和10月平均日數(shù)在8.0 d左右；3、4、8、9月平均陰天日數(shù)在11.0～12.0 d；陰天日數(shù)較多的月份是5、6、7月，各月平均日數(shù)在14.0 d以上，其中6月份最多，接近16.0 d。

曇天日數(shù)表現(xiàn)為兩頭高、中間低的變化，6月份曇天日數(shù)僅為12 d，1和12月較多，分別達18和17 d。一年中曇天日數(shù)的月變化趨勢是1月最高，其后逐月減少，至6月達到最少，后又逐漸增多，至12月達到一年中次高值。

2.5 陰、晴天日數(shù)的突變分析 由圖3a可知，同德地區(qū)晴天日數(shù)在1961—1973年波動中增多，1974—1979年急劇減少，從1980年開始晴天日數(shù)在小波動中持續(xù)增多；在2條信度線之間，UF和UB線相交于1985年，UF線持續(xù)上升，于2003年突破信度線，晴天日數(shù)在1985年發(fā)生了由少到多的突變。

由圖3b可知，陰天日數(shù)在1961—1963、1966—1969、1990—1995年減少明顯，1964—1965、1970—1972、2005—2010年增加明顯，1973—1989和1996—2004年在波動中增多；在2條信度線之間，雖然UF線和UB線有多個交點，但UF線未超越信度線，陰天日數(shù)未發(fā)生突變，但在1974年有一個大的躍變點。

由圖3c可知，曇天日數(shù)在1962—1972、1981—1989、1999—2010年呈現(xiàn)明顯減少趨勢，在1973—1980、1990—1998年表現(xiàn)為明顯增多趨勢。曇天日數(shù)未發(fā)生突變。

由表4可見，夏季、秋季和冬季晴天日數(shù)分別在1962、1963、1982年發(fā)生了由少到多的突變；春季陰天日數(shù)在1974年發(fā)生了由少到多的突變；冬季曇天日數(shù)在2006年發(fā)生了由多到少的突變。

3 結(jié)論

（1）近50年來同德地區(qū)晴天日數(shù)以2.2 d/10 a的速度顯著增加；晴天日數(shù)的年際變化比較大。晴天日數(shù)春季、夏季、秋季和冬季均呈增多趨勢，但均未通過顯著性水平檢驗，四季中以冬季增多最多。晴天日數(shù)較多的月份為11和12月，較少的是3—6月。晴天日數(shù)在1985年發(fā)生了由少到多的突變，夏季、秋季和冬季晴天日數(shù)分別在1962、1963、1982年發(fā)生了由少到多的突變。

（2）近50年來同德地區(qū)陰天日數(shù)隨年份增減不明顯，秋季陰天日數(shù)以1.21 d/10 a的速度顯著減少，春季、夏季和冬季均呈增多趨勢，但春季增多趨勢顯著。陰天日數(shù)最少的月份是11、12月，最多月份是6月。陰天日數(shù)未發(fā)生突變，但在1974年有一個大的躍變點。春季陰天日數(shù)在1974年發(fā)生了由少到多的突變。。

（3）近50年來同德地區(qū)曇天日數(shù)隨年份呈顯著減少趨勢，曇天日數(shù)則是秋季呈不顯著增多趨勢，春季、夏季和冬季均呈顯著減少趨勢，其中冬季呈極顯著減少趨勢，減少程度從高到低依次為春季、冬季、夏季。曇天日數(shù)表現(xiàn)為兩頭高、中間低的變化，6月曇天日數(shù)最少，1和12月較多。曇天日數(shù)未發(fā)生突變，冬季曇天日數(shù)在2006年發(fā)生了由多到少的突變。

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