近50a河池市日照時(shí)數(shù)空間變化特征分析

黃肖寒，毛宜川，莫惠晴

（河池市氣象局，廣西 河池 547000）

引言

日照是氣候資源的重要組成部分，是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育重要因素之一。近年來，很多專家學(xué)者對(duì)全國(guó)各地日照時(shí)數(shù)分布特征進(jìn)行了深入研究，以期為當(dāng)?shù)氐馁Y源利用、合理布局農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)及開發(fā)氣候資源等提供科學(xué)依據(jù)［1］。21世紀(jì)初，隨著地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的快速發(fā)展，孫培亮、丁麗佳［1］、李軍等部分專家和學(xué)者［2－5］采用了 GIS 技術(shù)對(duì)各地日照時(shí)數(shù)空間分布特征進(jìn)行了研究。

河池市位于廣西西北部，屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，光照充足。在全球氣候變暖的大背景下，河池市各地日照時(shí)數(shù)也發(fā)生了相應(yīng)的變化。雖然已有學(xué)者［1，6－9］對(duì)河池各地區(qū)的日照時(shí)數(shù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究，但是缺少運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)河池市日照時(shí)數(shù)的空間特征進(jìn)行分析。本文利用氣候傾向率、線性趨勢(shì)分析等數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，依托GIS技術(shù)對(duì)河池市全市近50a（1961—2010年）平均日照時(shí)數(shù)的氣候傾向率、年代際變化特征進(jìn)行空間分析，找出河池由于地理性差異引起的不同日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)，為地方?jīng)Q策部門合理布局農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、開發(fā)和利用氣候資源等提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料選取與方法介紹

1.1 資料來源

選取河池市10個(gè)氣象觀測(cè)臺(tái)站的1961—2010年日照時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，對(duì)河池市的日照時(shí)間特征進(jìn)行分析。由于大化縣沒有氣象觀測(cè)站，因此河池全市11個(gè)縣（市、區(qū)）只有10個(gè)氣象觀測(cè)站?；A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)選用河池市1：25萬基礎(chǔ)地理信息資料，在資料處理上采用Arcgis軟件從數(shù)字高程模型中提取出河池市1Km×1Km網(wǎng)格的經(jīng)度、緯度、海拔高度、縣級(jí)行政邊界以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政點(diǎn)等柵格數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

采用線性趨勢(shì)分析［10］計(jì)算出河池年日照時(shí)數(shù)氣候傾向率，公式為：Yi＝a0+a1ti，其中 Yi為年日照時(shí)數(shù)，ti為時(shí)間（1961—2010 年）變量，a0為常數(shù)，a1為線性趨勢(shì)。年日照時(shí)數(shù)是上升、下降趨勢(shì)取決于a1的符號(hào)，即趨勢(shì)系數(shù)為正值，則年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)；趨勢(shì)系數(shù)為負(fù)值，則年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

通過逐步回歸分析法建立空間分析模型來推算河池市其他無觀測(cè)站地區(qū)的年平均日照時(shí)數(shù)分布情況。逐步回歸分析法［11］的基本原理是將考慮的全部因素對(duì)因變量作用顯著程度的大小，逐個(gè)地由大到小的順序引入方程，使方程穩(wěn)定并且效果最佳。年平均日照時(shí)數(shù)與緯度、經(jīng)度、海拔高度等地理因子有著密切的關(guān)系。年平均日照時(shí)數(shù)與地理因子的關(guān)系模型可表示為：

式中，Y 為年平均日照時(shí)數(shù)；φ，λ，h，β，θ分別代表緯度、經(jīng)度、海拔高度、坡向、坡度地理因子，ε為殘差。利用spss工具進(jìn)行逐步回歸分析建立模型，將年平均日照時(shí)數(shù)作為因變量，經(jīng)度、緯度及海拔高度地理等因子作為自變量，建立年日照時(shí)數(shù)的空間推算模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 近50a河池日照時(shí)數(shù)平均值的空間分布特征

通過上述方法建立的年日照時(shí)數(shù)的空間推算模型方程表達(dá)式為：年日照時(shí)數(shù)＝6794.556-6.481＊λ-189.374＊φ-0.179＊h-2.229＊θ+0.077＊β，其中復(fù)相關(guān)系數(shù)值為0.84，通過了信度a＝0.05的顯著性檢驗(yàn)，表明模型具有較好的回歸效果。根據(jù)年日照時(shí)數(shù)的空間推算模型，在GIS中運(yùn)用Raster Caculator工具，將1km＊1km網(wǎng)格的經(jīng)度、緯度、海拔高度柵格圖進(jìn)行柵格計(jì)算，推算出年日照時(shí)數(shù)在千米網(wǎng)格上的分布值，再利用公式（2）殘差值進(jìn)行訂正計(jì)算。最后得到的河池市10個(gè)氣象臺(tái)站近50a河池日照時(shí)數(shù)平均值的空間分布圖（圖1，見彩頁）。從中可以看出其分布特征：全市年日照時(shí)數(shù)南多北少，年日照時(shí)數(shù)的最大值是1580h，最小值是839.1h。河池南部及東南部的都安、宜州、巴馬、大化縣的年日數(shù)時(shí)數(shù)較多，都大于1200h；河池北部及西北部的天峨、南丹、環(huán)江縣的北部年日照時(shí)數(shù)較少，均小于1000h。由于天峨、南丹、環(huán)江北部為高寒山區(qū)，海拔較高，年日照時(shí)數(shù)較少；河池南部及東南部的都安、宜州、巴馬、大化縣的海拔較低，年日數(shù)時(shí)數(shù)較多。說明年日照時(shí)數(shù)大小跟地形有一定的關(guān)系。

2.2 近50a河池日照時(shí)數(shù)氣候傾向率的空間分布特征

圖2-3（見彩頁）為河池近50a平均日照時(shí)數(shù)變化速率和顯著性空間分布圖。1961-2010年，河池全市各地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化速率值在-82.66h／10a～19.8h／10a之間。其中都安和大化縣南部、南丹縣中部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化速率為正值，表明上述地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但是上述地區(qū)的年平均日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)未通過a＝0.05顯著性水平檢驗(yàn)，未達(dá)到顯著性水平。除了上述地區(qū)外，全市大部分地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化速率為負(fù)值，表明河池市大部分地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。其中宜州東部和河池東部地區(qū)的下降幅度最大，均大于60h／10a；其次是羅城、環(huán)江、東蘭和鳳山中部地區(qū)的下降幅度次之，介于 40h／10a～60h／10a 之間；天峨、大化、巴馬、南丹大部等地區(qū)的下降幅度較小，僅小于 40h·（10a）-1。 但是，南丹、巴馬、大化西部、都安南部地區(qū)的日照時(shí)數(shù)下降趨勢(shì)未通過a＝0.05顯著性水平檢驗(yàn)。

2.3 近50a河池日照時(shí)數(shù)年代際變化的空間分布特征

河池日照時(shí)數(shù)年代際變化的空間分布特征如圖4-7（見彩頁）所示：（1）1960s-1970s，河池市年日照時(shí)數(shù)變化大部分地區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中環(huán)江西南部、河池東部地區(qū)下降幅度較大，最大下降了163.94 h；羅城大部地區(qū)、宜州東部和巴馬中部部分地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，增長(zhǎng)幅度較大的是羅城縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)，達(dá)到了 165.6h。 （2）1970s－1980s，河池市年日照時(shí)數(shù)變化大部分地區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。天峨、南丹、東蘭、鳳山、環(huán)江、宜州、巴馬中部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代一樣，其中除了巴馬中部地區(qū)是上升趨勢(shì)，上升幅度小于50h；其他縣呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度最大值是269.2h。但是，羅城、都安南部和大化南部地區(qū)的70年代日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代的變化趨勢(shì)恰好相反，其中都安南部和大化南部地區(qū)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，上升幅度介于50h和80h之間；羅城全縣呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，下降幅度小于100h。（3）1980s－1990s，河池市年日照時(shí)數(shù)變化大部分地區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。天峨大部、南丹西北部和河池東部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代、70年代相反，呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)。其中天峨縣大部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)上升幅度介于50h和151.48h之間，南丹西北部和河池東部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)上升幅度小于50h。雖然巴馬中部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代、70年代也相反，但是呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，下降幅度介于 200h 和 291.2h 之間。 （4）1990s－2000s，河池市年日照時(shí)數(shù)變化大部分地區(qū)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。對(duì)比于60年代、70年代和80年代，環(huán)江縣大部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代、70年代、80年代的變化趨勢(shì)恰好相反，呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，最大上升幅度為309.5h。但是，東蘭、鳳山和都安大部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代、70年代、80年代一樣，都是下降趨勢(shì)，只是每個(gè)年代下降的幅度有所差異。

3 結(jié)論

（1）近50a來，全市各地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化速率值在－82.66h／10a~19.8h／10a 之間。 河池南部及東南部的都安、宜州、巴馬、大化縣的年日數(shù)時(shí)數(shù)較多（大于1200h），北部及西北部的天峨、南丹、環(huán)江縣的北部年日照時(shí)數(shù)較少（小于1000h）。

（2）近50a來，河池各縣的日照時(shí)數(shù)年代際變化特征各不相同，其中東蘭、鳳山和都安大部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)的四個(gè)年代都是呈現(xiàn)下降的變化趨勢(shì)。對(duì)比于60年代、70年代和80年代，環(huán)江縣大部地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)跟60年代、70年代、80年代的變化趨勢(shì)恰好相反，呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)，最大上升幅度為 309.5h。

［1］黃肖寒，楊睿，賀春江.近54年羅城日照變化特征及其影響因子分析［J］.陜西氣象，2014，（1）：13－17.

［2］孫培良.魯西平原日照時(shí)數(shù)減少的氣候特征及成因分析［J］.廣西氣象，1996，6（2）：38－40.

［3］丁麗佳.基于GIS的潮州市日照時(shí)數(shù)的時(shí)空分布特征［J］.貴州氣象，2015，（2）：6－11.

［4］陳國(guó)弟，黃麗超.東興近53年來日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2009，30（S2）：70－71.

［5］王春娟，黃曉文，莫紹寧，等.田陽縣 1961—2010年日照時(shí)數(shù)氣候變化特征分析 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2013，34（2）：44－46.

［6］韋佩瓊，葉小麗.羅城縣近52年日照時(shí)數(shù)變化特征［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011，16（1）：18－25.

［7］陳柳瓊.河池市30年氣候變化特征分析［J］.氣象研究與應(yīng)用，2010，31（S1）：38－40.

［8］程清平，王平，王宇，等.1971—2014年廣西河池市區(qū)氣候變化特征分析［J］.海南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，（3）：304－312.

［9］劉芳，彭勇剛，劉慶華.氣候變化對(duì)金城江區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其對(duì)策［J］.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，（3）：323－326.

［10］吳劍芳，黃永東.博白縣近30年氣候變化特征分析 ［J］.氣象研究與應(yīng)用，2015，36（1）：57－62.

［11］何燕，王斌，江力庚，等.基于GIS的廣西水稻種植布局精細(xì)化氣候區(qū)劃 ［J］.中國(guó)水稻科學(xué)，2013，（6）：658－664.