祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)氣候變化特征

李全平 高君元 朱寶文

摘要 利用祁連山中部腹地門源、祁連、托勒、野牛溝4站1961—2013年逐月日照時(shí)數(shù)，采用線性傾向估計(jì)、滑動(dòng)平均、Mann-Kendall檢驗(yàn)等方法，分析近53年祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化特征及影響因子。結(jié)果表明，53年來(lái)祁連山地區(qū)年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢(shì)，減少幅度為14.35 h/10 a，最高值與最低值的差值為316.8 h。20世紀(jì)70年代末—90年代初期為日照時(shí)數(shù)偏多的年份， 21世紀(jì)以來(lái)年日照時(shí)數(shù)偏少。5月份年內(nèi)日照時(shí)間最長(zhǎng)，2月份年內(nèi)日照時(shí)間最短。光照時(shí)間的長(zhǎng)短受海拔、緯度及太陽(yáng)高度角的影響最大。連陰雨天氣對(duì)日照時(shí)數(shù)影響最為明顯。

關(guān)鍵詞 日照時(shí)數(shù)；變化特征；祁連山地區(qū)

中圖分類號(hào) S161.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）01-0178-03

Climate Change Characteristics of Sunshine Hours in Qilian Mountains Area

LI Quanping1， GAO Junyuan1， ZHU Baowen2

（1. Haiyan County Meteorological Bureau， Haiyan， Qinghai 812200；2. Xining Meteorological Station， Xining， Qinghai 810003）

Abstract By using monthly sunshine hours of Menyuan， Qilian， Tuole， Yeniugou in central hinterland of Qianlian Mountains area during 1961-2013， adopting methods of linear tendency estimation， moving average， MannKendall test， the variation features of sunshine hours and influential factors were analyzed. The sunshine hours of 53 years in Qilian Mountains area showed a decreasing trend with an amplitude of 14.35 h/10 a， the difference between the highest and lowest value was 316.8 h. From the end of 1970s to the early 1990s， sunshine hours in Qilian Mountains area was more than that of 21st Century. May was the longest month in sunshine hours during the year while Feb. was the shortest. The duration of illumination is influenced significantly by altitude， latitude and solar altitude. The effect of continuous rainy weather on sunshine hours is the most obvious.

Key words Sunshine hours；Variation features；Qilian Mountains area

日照及太陽(yáng)能是自然界獲取能源的最主要方式，是影響氣候變化的一個(gè)重要因素，對(duì)各地天氣和氣候的形成具有決定性作用。近年來(lái)，隨著氣候的變暖、城市的發(fā)展和人為污染物排放的加劇，各地日照時(shí)間的長(zhǎng)短發(fā)生了巨大的變化。國(guó)內(nèi)外學(xué)者分別從日照時(shí)數(shù)減少因子[1-3]、日照時(shí)數(shù)變化特征[4-7]、太陽(yáng)能資源空間分布[8-12]、太陽(yáng)能資源評(píng)估[13-16]等方面對(duì)各地的日照及太陽(yáng)能資源的變化情況進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)能的高值中心和低值中心均處于22°～35°N，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心，太陽(yáng)年輻射總量西部地區(qū)高于東部地區(qū)；日照時(shí)數(shù)的區(qū)域性下降不是氣溶膠的間接效應(yīng)引起的，很可能是地形和盛行風(fēng)向的共同作用所致，與14：00總云量增多以及霧、輕霧日數(shù)增多有關(guān)。這些研究都是從大尺度角度對(duì)日照時(shí)數(shù)的變化及分布進(jìn)行的，但有關(guān)西北部偏遠(yuǎn)地區(qū)尤其是對(duì)祁連山地區(qū)日照及太陽(yáng)能的研究鮮見報(bào)道。筆者選取祁連山中部腹地門源、祁連、托勒、野牛溝4站1961—2013年日照資料，分析近53年祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化特征，以期為該地區(qū)太陽(yáng)能資源的評(píng)估、開發(fā)利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況

祁連山地區(qū)地處青海省東北部與甘肅省西部之間（94°10′～103°04′E、35°50′～39°19′N），平均海拔4 000～5 000 m，由門源縣、祁連縣、托勒鄉(xiāng)、野牛溝鄉(xiāng)組成（圖1），托勒、野牛溝兩地以草原為主，門源全區(qū)以耕地為主，農(nóng)作物以油菜、青稞為主。

1.2 資料來(lái)源與分析方法 所用資料為1961—2013年門源、祁連、托勒、野牛溝4個(gè)氣象站逐月日照時(shí)數(shù)。基于祁連山地區(qū)4個(gè)氣象站實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，采用線性傾向估計(jì)、滑動(dòng)平均、Mann-Kendall突變等方法，對(duì)近53年祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)變化特征進(jìn)行分析。

2 日照時(shí)數(shù)變化特征分析

2.1 年際變化

由圖2可知，1961—2013年祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)表現(xiàn)為日照多寡交替出現(xiàn)，整體呈減少趨勢(shì)，減少幅度為14.35 h/10 a；日照時(shí)數(shù)年總量最高值為2 933.9 h，出現(xiàn)在1997年，最低值為2 617.1 h，出現(xiàn)在1993年，最高值與最低值的差值為316.8 h。從滑動(dòng)平均曲線來(lái)看，近53年日照時(shí)數(shù)變化的階段性較強(qiáng)，20世紀(jì)60年代中期—70年代中期、80年代末—90年代中期、21世紀(jì)以來(lái)祁連山地區(qū)年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)較大的減少趨勢(shì)，第1階段減少幅度最大，其次是第2階段。20世紀(jì)70年代后期—80年代初、90年代中期—2000年呈現(xiàn)短暫的快速上升趨勢(shì)，2個(gè)階段相比年日照時(shí)數(shù)增加的幅度基本相同。從不同年代年日照時(shí)數(shù)總量來(lái)看，20世紀(jì)70年代末—90年代初期日照時(shí)數(shù)偏多，均高于多年平均值；21世紀(jì)以來(lái)年日照時(shí)數(shù)偏少，遠(yuǎn)低于多年平均值。

2.2 年內(nèi)變化

從圖3可知，近53年祁連山地區(qū)各月日照

時(shí)數(shù)多年平均值變化并不明顯，5月份年內(nèi)日照時(shí)間最長(zhǎng)，月

平均值為249.1 h，2月份日照時(shí)間最短，為204.8 h，2個(gè)極值之間的差值為44.3 h。祁連山地區(qū)的雨季在5—9月份，7月份降水最為集中，平均月降水極值達(dá)99.5 mm，但7月份日照時(shí)數(shù)減少并不明顯，這主要是由于高原地區(qū)多雷陣雨天氣，生成與消退時(shí)間較快。9月份祁連山地區(qū)多陰雨天氣，因此9月份降水量雖為58.1 mm，但對(duì)日照時(shí)數(shù)影響明顯，可見降水量與日照時(shí)數(shù)的關(guān)系不明顯。低云量與降水量的關(guān)系明顯，7月份平均低云量最大時(shí)，降水量最大。3月份晴天日數(shù)最多，5月份晴天日數(shù)最少，但由于太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)，5月份光照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)，8月份晴天日數(shù)最多，對(duì)應(yīng)的光照時(shí)間最長(zhǎng)。秋季受晝短夜長(zhǎng)變化的影響，11月份晴天日數(shù)雖最多但10月份光照時(shí)間最長(zhǎng)。12月份晴天日數(shù)最多、光照時(shí)間最長(zhǎng)。由此可見，光照時(shí)間的長(zhǎng)短受海拔、緯度及太陽(yáng)高度角的影響最大。

2.3 局地變化

由圖4可知，祁連山地區(qū)西北部托勒日照時(shí)數(shù)呈增加趨勢(shì)，其氣候傾向率為14.06 h/10 a，年日照時(shí)數(shù)在2 800.0 h以上，平均光照時(shí)間為7.7 h/d；野牛溝、祁連、門源日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)呈減少趨勢(shì)，野牛溝日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)與其他兩地相比變化平緩，減少幅度不大，門源減少趨勢(shì)最明顯，氣候傾向率為43.81 h/10 a，年日照時(shí)數(shù)在2 250.0 h以上，平均光照時(shí)間為6.2 h/d，比托勒每天少近2.0 h。

由于托勒為研究區(qū)海拔最高的臺(tái)站，空氣稀薄，塵埃少，大氣透明度好，對(duì)太陽(yáng)輻射削弱作用小，因此光照時(shí)間比其他3個(gè)站點(diǎn)都長(zhǎng)。

2.4 突變特征

從圖5可看出，20世紀(jì)60年代初—70年代中期祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)明顯，1975年減少趨勢(shì)超過(guò)0.05臨界線，UF和UB曲線在這期間共有6個(gè)交點(diǎn)，前5個(gè)交點(diǎn)相交后并沒(méi)有超過(guò)0.05臨界線，僅1975年相交后超過(guò)0.05臨界線，所以確定1975年為突變開始年。 20世紀(jì)70年代中期—90年代初UF和UB曲線上升，沒(méi)有出現(xiàn)交點(diǎn)；20世紀(jì)90年代初—2000年雖出現(xiàn)3個(gè)交點(diǎn)，但未超過(guò)臨界線。

3 太陽(yáng)能資源利用前景分析

從圖2可以看出，祁連山地區(qū)年日照時(shí)數(shù)均在2 780.0 h附近波動(dòng)，根據(jù)全國(guó)各地太陽(yáng)能總輻射量與年平均日照當(dāng)量表對(duì)照可知，祁連山地區(qū)太陽(yáng)能資 源豐富，尤其是托勒。但目前祁連山地區(qū)對(duì)太陽(yáng)能的利用局限于太陽(yáng)能熱水器、溫室、太陽(yáng)灶等光熱的利用。利用太陽(yáng)能資源發(fā)電這種簡(jiǎn)單、節(jié)能、環(huán)保的太陽(yáng)能利用方式，適合在祁連山地區(qū)大面積推廣。

4 結(jié)論

（1）1961—2013年祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)以多寡交替的

形式整體呈減少趨勢(shì)，減少幅度為14.35 h/10 a。近53年日照時(shí)數(shù)變化的階段性較強(qiáng)，主要分20世紀(jì)60年代中期—70年代中期、80年代末—90年代中期、21世紀(jì)以來(lái)3個(gè)階段，第1階段日照時(shí)數(shù)減少幅度最大。70年代末—90年代初期

為日照時(shí)數(shù)偏多的年份，21世紀(jì)以來(lái)為日照時(shí)數(shù)偏少的年份。1975年祁連山地區(qū)日照時(shí)數(shù)產(chǎn)生由多到少的突變。

（2） 祁連山地區(qū)5月份日照時(shí)數(shù)最長(zhǎng)，2月份日照時(shí)數(shù)最短。7月份降水最為集中，平均月降水極值達(dá)99.5 mm，但7月份日照時(shí)數(shù)減少并不明顯，9月份降水量雖為58.1 mm，但日照時(shí)數(shù)全年排倒數(shù)第二。連陰雨天氣對(duì)日照時(shí)數(shù)影響最為明顯。

（3） 53年間日照時(shí)數(shù)變化幅度及光照時(shí)間最長(zhǎng)的為托

勒站，其次是野牛溝、門源、祁連。光照時(shí)間的長(zhǎng)短受海拔、緯度及太陽(yáng)高度角的影響最大。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2017年

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