第3高 原 气 象0卷 第5期Vol.30 No.5
,2011年10月October2011PLATEAU METEOROLOGY]():黄胜,马占良.近50年以来西宁市日照时数变化规律分析[J.高原气象,2011,3051422-1425
近50年西宁市日照时数变化规律分析
2
黄 胜1, 马占良
()1.青海省气象台,青海西宁 810001;2.青海省气候中心,青海西宁 810001
摘 要:利用近50年西宁市日照时数实测资料,分析了其日照时数年代际、年际、季和月的变化特征,并用气候突变理论对其进行检验。结果表明,近50年西宁市日照时数呈减少趋势,其气候变化率为每;日照时数的年际变化幅度较大,峰值(。日照与谷值(相差610年减少75.1h1963年)2007年)35.3h时数存在明显的季节差异,各季日照时数年际变化从大到小依次为夏季>冬季>秋季>春季。各月日照时数呈减少趋势,其中减少趋势最显著的是1月,4月的最不明显。年日照时数在1983年发生了由多到少的明显突变。
关键词:西宁;日照时数;气候突变
+
()文章编号:10000534201105142204P422.11--- 中图分类号:
文献标识码:A
1 引言
太阳是地球大气系统的重要外部能源,地球及
大气通过接受太阳辐射而被加热,因而也是影响地球上天气气候系统的主要驱动力之一。日照时数反映了地面接受太阳辐射的小时数,日照时间长,则被加热多;否则反之。日照时数与人类的生产活动、动植物的生长发育密切相关,是反映气候变化的主要气象要素之一。深入开展西宁日照时数分布规律和变化趋势研究,不仅对认识该市气候背景状况和气候资源变化有重要作用,而且对开发清洁能源、合理布局农业生产、调整种植结构、旅游资源开发乃至社会经济的可持续发展等也具有重要的现实意义。随着全球气候变化研究的深入开展,青藏高原日照时数的变化趋势已引起了很多学者的关注。华维等势。杜军等
[1]
气候特征、变化趋势。本文对近50年西宁市日照时数进行了分析,并用突变理论对日照时数进行检验,找出了日照时数的变化特征和规律,以期为开发清洁能源、合理布局农业生产、旅游资源开发及环境污染治理等提供科学依据。
2 资料选取和方法介绍
961-2010年西宁市逐年、逐月日照时 选取1
数资料序列,采用线性方法计算日照时数的变化趋势。
日照时数的突变检测方法采用滑动t检验14]
,即通过考察两组样本平均值的差异是否显法[
著来检验突变。把一连续的随机变量x分成两个
2
子样本集x1和xs2,i、i和ni分别代表xi的平均μ
研究表明,近47年来青藏高原四季分析了近35年来西藏日照时数的变
值、方差和样本长度,其中ni为根据需要人为定义的时间长度。原假设H0:0,定义统计量1-μ2=μ为
日照时数年际和年代际变化明显,总体呈减少趋
[2]
化特征及其影响因素,发现近35年西藏年日照时数表现为显著的减少趋势,除冬季变化不大外,其
]3-6
与他各季均为减小趋势。总之,这些分析结果[
t0=
珚珚12
,/12
//s1nn1+12)p(
式中:sp是联合样本方差,
22
())11(22
s=.
n1+n2-22
p
全国平均的日照时数呈显著下降趋势是一致
]7-13
。在全球气候变化的大背景下,西宁市日照的[
时数也发生了相应的变化,因此有必要了解日照的
t=nn2的t分布。给出信度为0遵从自由度υ1+2-
;改回日期:2010091720101220 收稿日期:----
)资助41075066 基金项目:国家自然科学基金项目(
,男,甘肃天水人,工程师,主要从事公共气象服务及应用气象研究.:1969-)E-mail13997489918@163.com 作者简介:黄胜(
5期黄 胜等:近50年西宁市日照时数变化规律分析 1423
ttα时的临界值t||≥a,在H0下比较t0和ta。当0a
时,否定原假设H0,说明其存在显著性差异,即序列中存在突变现象;当|tt|<0a时,即接受原假设H0。为避免任意选择子序列长度造成突变点的漂移,进行滑动t检验时,应反复变动子序列长度进行比较,提高计算结果的可行性。
3 日照时数变化特征
3.1 日照时数年代际变化
961-2010年西宁市各年代平均日照 图1为1
时数变化图。从图1中可看到,西宁市年代际平均日照时数呈阶段性变化非常明显,20世纪60~70年代较为稳定,日照时数较多,其中70年代的平均日照时数最多,为2795.4h,从80年代开始出现明显下降,其中2001-2010年平均日照时数最少,为2492.2h,比70年代减少了303.2h,仅是1970年代的89.2%
。
图2 1961-2010年西宁市年日照时数变化及其线性趋势
Fi.2 Chanesofsunshinedurationandlinear gg
trendinXinincitin1961-2010 gy
3.3 日照时数的季节变化
西宁市各季日照时数的年际变化存在明显的季
、夏季(节差异,根据西宁市春季(3~5月)6~8、秋季(、冬季(月)四季日照时9~11月)12~2月))图3可看出,近5数逐年变化曲线(0年以来,西宁市四季日照变化趋势与年日照时数变化相同,均呈减少趋势,但各季变化情况不尽相同,夏季和冬季的日照时数减少幅度要大一些,向秋季和春季的减少要小一些,春、夏、秋、冬各季的气候倾向率分别为-9.275,-25.075,-17.325和-23.4h·
-1
()。各季日照时数变化以冬季变化振幅最10a大,为269.4h;夏季和秋季次之,分别为235.3h
和234h;春季变化振幅最小,为185.9h。
图1 1961-2010年西宁市各年代平均日照时数变化
Fi.1 AveraesunshinedurationinXinin ggg
ineachdecadein1961-2010cit y
用滑动t检验检测各季日照时数序列的突变。冬季,在1981年和1983年为正值,通过了0.01显著性水平检验,极大值出现在1983年,说明冬季日照时数在1983年出现了一次由多到少的明显突变;春季在1983年和1984年t统计量为正值,通过了0.01显著性水平,极大值出现在1983年,说明春季日照时数于1983年出现了一次由多到少的明显突变;夏季极大正值出现在2002年,未通过0.01显著性水平检验;而秋季极大正值出现在1998年,也未通过0.01显著性水平检验。3.4 日照时数的月变化
0年西宁市各年代逐月日照时数距 表1为近5
平。从表1中可以看出,1961-1980年各月日照时数均偏多,为正距平;1981-1990年,3,4,6,10,12月为负距平,其余各月均为正距平;1991-2010年,各月均为负距平。说明西宁市自20世纪90年代以来日照时数持续偏少。从气候趋势分析来看,西宁市各月日照时数均呈减少趋势,近50年来各
3.2 年日照时数变化
图2为1961-2010年西宁市年日照时数变化及线性趋势图。从图2中可看到,西宁市日照时数呈下降的变化趋势,1962-1985年为日照时数偏多期,都在多年平均值以上,只有1975年少于多年平均值;从1986年开始,日照时数明显减少,只有1990,1991和2010年的日照时数多于多年平均值。
日照时数的年际变化幅度较大,峰值点(1963年)与谷点(相差62007年)35.3h。
用滑动t检验检测青海省年日照时数序列的突变,年日照时数的t统计量于1981-1983年共有3年通过了0.01显著性水平检验,均为正值,且极大值出现于1983年。说明年日照时数于1983年出现了一次由多到少的突变
。
1424
高 原 气 象 30卷
图3 近50年西宁市各季日照时数的逐年变化曲线
()春季,()夏季,()秋季,()冬季abcd
,Fi.3 Chanesofannualaccumulatedannualaveraeandclimatetrendvaluesofsunshine ggg),(),(),()wdurationindifferentseasonsinXinincit.(asrinbsummercautumndinter gypg
表1 近50年西宁市各年代逐月日照时数距平Table1 MonthlsunshinedurationanomalinXinin yyg
inrecent50yearscit y
年代1961-19701971-19801981-19901991-20002001-2010
月 份
101112 2 3 4 5 6 7 8 9 1 +++-++++++++++++++++++++++--+-+++-+-------------------------
减少最少;从各月分布来看,各月日照时数减少最多的是1月,减少最少的是4月。
)2 ( 西宁市日照时数的年际波动变化幅度较
大,最大峰值出现在1963年,为3000h,而最小 值出现在2007年,为2364.7h,两者相差635.3h。
)3983年附近发生了 ( 西宁市年日照时数在1一次由多到少的明显突变,从20世纪60、70年代日照时数变少。参考文献
[]1 华维,范广洲,周定文,陈权亮.青藏高原四季日照时数年
]:际、年代际变化趋势分析[J.自然资源学报,2009,24(10)1803-1809.
月日照时数减少最多的月份是1月,其次是7月;减少最少的月份是4月,其次是11月。
4 结论
通过以上分析,得到以下结论:
)10年来西宁市年、季、月日照时数均 ( 近5呈减少趋势。从20世纪90年代开始日照时数持续偏少,其中夏季日照时数减少最多,春季日照时数
[]25年日照时数的变化特征及 杜军,边多,胡军,等.西藏近3
]():其影响因素[J.地理学报,2007,625492-500.[]30年日照时数变化 郝智文,范晓辉,朱小琪,等.山西省近5
]():趋势分析[J.生态环境学报,2009,1851807-1811.[]40年成都市日照时数变化规 陈碧辉,张平,郝克俊,等.近5
]():律[J.气象科技,2008,366760-763.
5期黄 胜等:近50年西宁市日照时数变化规律分析 1425
[]李跃清.近4100年青藏高原东侧地区云、日照、温度及日较差
]():的分析[J.高原气象,2002,213327-331.
[]王枫叶,刘普幸.酒泉绿洲近4115年日照时数的变化特征分析
[]():J.高原气象,2010,294999-1004.
[]马振锋,彭骏,高文良,等.近4120年西南地区的气候变化事实
[]():J.高原气象,2006,254633-642.
[]王毅荣.黄土高原秋季气候对全球增暖的暖干化区域响应[]13J.
():高原气象,2008,271104-112.
[]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[14M].北京:气象出版
社,1999.
[]():52008,36208723-8725. 黄向荣,葛红卫.安徽农业科学,[]60年日照时数变化特征及其影响 郭军,任国玉.天津地区近4
]():因素[J.气象科技,2006,344415-420.
[]70年中国地面气候变化基本 任国玉,郭军,徐铭志,等.近5
]():特征[J.气象学报,2005,636942-952.
[]85年来日照及能 郑小波,罗宇翔,段长春,等.云贵高原近4
]:见度变化及其成因初步分析[J.高原气象,2010,29(4)992-998.
[]90年黄河源区气候要素分布特征及变化趋 徐宗学,宛琳.近4
]():势分析[J.高原气象,2006,255906-913.
VariationCharacteristicofSunshineDurationinXinin g
inRecent50Years
12
HUANGShenZhanlian MA -g,g
(1.Qinhai MeteoroloicalObservatorXinin10001,China;2.QinhaiClimateCenter,Xinin10001,China) ggy,g8gg8
:,,bstractTheclimatechanecharacteristicsofdecadeannualseasonalandmonthlsunshinedura A -gy tionsinXinincitwereanalzedbasedontheobserveddataofsunshinedurationinXinincitinrecent gyygy
,50years.Theresu1tsindicatethatinrecent50yearsthesunshinedurationdecreasedwithatendencof y ;;75.1hpertenearstheinterannualvariationamlitudeisobviousandthedifferenceofthesunshinedu -yprationbetween1963and2007reachesu635.3h.Thereisobviousseasonaldifferenceinsunshinedura -p
tion,thedecreasinamlitudesinsummerandwinteraremoreobviousthanthatofsrinandautumn. gppg decreasintendencisthemostsinificantinJanuarandlessinAril.TheannualsunshinedurationThe gygyp in1983occurredabrutchanefromlontoshort. pgg
:;;KewordsXininSunshinedurationClimateabrutchane gpgy
第3高 原 气 象0卷 第5期Vol.30 No.5
,2011年10月October2011PLATEAU METEOROLOGY]():黄胜,马占良.近50年以来西宁市日照时数变化规律分析[J.高原气象,2011,3051422-1425
近50年西宁市日照时数变化规律分析
2
黄 胜1, 马占良
()1.青海省气象台,青海西宁 810001;2.青海省气候中心,青海西宁 810001
摘 要:利用近50年西宁市日照时数实测资料,分析了其日照时数年代际、年际、季和月的变化特征,并用气候突变理论对其进行检验。结果表明,近50年西宁市日照时数呈减少趋势,其气候变化率为每;日照时数的年际变化幅度较大,峰值(。日照与谷值(相差610年减少75.1h1963年)2007年)35.3h时数存在明显的季节差异,各季日照时数年际变化从大到小依次为夏季>冬季>秋季>春季。各月日照时数呈减少趋势,其中减少趋势最显著的是1月,4月的最不明显。年日照时数在1983年发生了由多到少的明显突变。
关键词:西宁;日照时数;气候突变
+
()文章编号:10000534201105142204P422.11--- 中图分类号:
文献标识码:A
1 引言
太阳是地球大气系统的重要外部能源,地球及
大气通过接受太阳辐射而被加热,因而也是影响地球上天气气候系统的主要驱动力之一。日照时数反映了地面接受太阳辐射的小时数,日照时间长,则被加热多;否则反之。日照时数与人类的生产活动、动植物的生长发育密切相关,是反映气候变化的主要气象要素之一。深入开展西宁日照时数分布规律和变化趋势研究,不仅对认识该市气候背景状况和气候资源变化有重要作用,而且对开发清洁能源、合理布局农业生产、调整种植结构、旅游资源开发乃至社会经济的可持续发展等也具有重要的现实意义。随着全球气候变化研究的深入开展,青藏高原日照时数的变化趋势已引起了很多学者的关注。华维等势。杜军等
[1]
气候特征、变化趋势。本文对近50年西宁市日照时数进行了分析,并用突变理论对日照时数进行检验,找出了日照时数的变化特征和规律,以期为开发清洁能源、合理布局农业生产、旅游资源开发及环境污染治理等提供科学依据。
2 资料选取和方法介绍
961-2010年西宁市逐年、逐月日照时 选取1
数资料序列,采用线性方法计算日照时数的变化趋势。
日照时数的突变检测方法采用滑动t检验14]
,即通过考察两组样本平均值的差异是否显法[
著来检验突变。把一连续的随机变量x分成两个
2
子样本集x1和xs2,i、i和ni分别代表xi的平均μ
研究表明,近47年来青藏高原四季分析了近35年来西藏日照时数的变
值、方差和样本长度,其中ni为根据需要人为定义的时间长度。原假设H0:0,定义统计量1-μ2=μ为
日照时数年际和年代际变化明显,总体呈减少趋
[2]
化特征及其影响因素,发现近35年西藏年日照时数表现为显著的减少趋势,除冬季变化不大外,其
]3-6
与他各季均为减小趋势。总之,这些分析结果[
t0=
珚珚12
,/12
//s1nn1+12)p(
式中:sp是联合样本方差,
22
())11(22
s=.
n1+n2-22
p
全国平均的日照时数呈显著下降趋势是一致
]7-13
。在全球气候变化的大背景下,西宁市日照的[
时数也发生了相应的变化,因此有必要了解日照的
t=nn2的t分布。给出信度为0遵从自由度υ1+2-
;改回日期:2010091720101220 收稿日期:----
)资助41075066 基金项目:国家自然科学基金项目(
,男,甘肃天水人,工程师,主要从事公共气象服务及应用气象研究.:1969-)E-mail13997489918@163.com 作者简介:黄胜(
5期黄 胜等:近50年西宁市日照时数变化规律分析 1423
ttα时的临界值t||≥a,在H0下比较t0和ta。当0a
时,否定原假设H0,说明其存在显著性差异,即序列中存在突变现象;当|tt|<0a时,即接受原假设H0。为避免任意选择子序列长度造成突变点的漂移,进行滑动t检验时,应反复变动子序列长度进行比较,提高计算结果的可行性。
3 日照时数变化特征
3.1 日照时数年代际变化
961-2010年西宁市各年代平均日照 图1为1
时数变化图。从图1中可看到,西宁市年代际平均日照时数呈阶段性变化非常明显,20世纪60~70年代较为稳定,日照时数较多,其中70年代的平均日照时数最多,为2795.4h,从80年代开始出现明显下降,其中2001-2010年平均日照时数最少,为2492.2h,比70年代减少了303.2h,仅是1970年代的89.2%
。
图2 1961-2010年西宁市年日照时数变化及其线性趋势
Fi.2 Chanesofsunshinedurationandlinear gg
trendinXinincitin1961-2010 gy
3.3 日照时数的季节变化
西宁市各季日照时数的年际变化存在明显的季
、夏季(节差异,根据西宁市春季(3~5月)6~8、秋季(、冬季(月)四季日照时9~11月)12~2月))图3可看出,近5数逐年变化曲线(0年以来,西宁市四季日照变化趋势与年日照时数变化相同,均呈减少趋势,但各季变化情况不尽相同,夏季和冬季的日照时数减少幅度要大一些,向秋季和春季的减少要小一些,春、夏、秋、冬各季的气候倾向率分别为-9.275,-25.075,-17.325和-23.4h·
-1
()。各季日照时数变化以冬季变化振幅最10a大,为269.4h;夏季和秋季次之,分别为235.3h
和234h;春季变化振幅最小,为185.9h。
图1 1961-2010年西宁市各年代平均日照时数变化
Fi.1 AveraesunshinedurationinXinin ggg
ineachdecadein1961-2010cit y
用滑动t检验检测各季日照时数序列的突变。冬季,在1981年和1983年为正值,通过了0.01显著性水平检验,极大值出现在1983年,说明冬季日照时数在1983年出现了一次由多到少的明显突变;春季在1983年和1984年t统计量为正值,通过了0.01显著性水平,极大值出现在1983年,说明春季日照时数于1983年出现了一次由多到少的明显突变;夏季极大正值出现在2002年,未通过0.01显著性水平检验;而秋季极大正值出现在1998年,也未通过0.01显著性水平检验。3.4 日照时数的月变化
0年西宁市各年代逐月日照时数距 表1为近5
平。从表1中可以看出,1961-1980年各月日照时数均偏多,为正距平;1981-1990年,3,4,6,10,12月为负距平,其余各月均为正距平;1991-2010年,各月均为负距平。说明西宁市自20世纪90年代以来日照时数持续偏少。从气候趋势分析来看,西宁市各月日照时数均呈减少趋势,近50年来各
3.2 年日照时数变化
图2为1961-2010年西宁市年日照时数变化及线性趋势图。从图2中可看到,西宁市日照时数呈下降的变化趋势,1962-1985年为日照时数偏多期,都在多年平均值以上,只有1975年少于多年平均值;从1986年开始,日照时数明显减少,只有1990,1991和2010年的日照时数多于多年平均值。
日照时数的年际变化幅度较大,峰值点(1963年)与谷点(相差62007年)35.3h。
用滑动t检验检测青海省年日照时数序列的突变,年日照时数的t统计量于1981-1983年共有3年通过了0.01显著性水平检验,均为正值,且极大值出现于1983年。说明年日照时数于1983年出现了一次由多到少的突变
。
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高 原 气 象 30卷
图3 近50年西宁市各季日照时数的逐年变化曲线
()春季,()夏季,()秋季,()冬季abcd
,Fi.3 Chanesofannualaccumulatedannualaveraeandclimatetrendvaluesofsunshine ggg),(),(),()wdurationindifferentseasonsinXinincit.(asrinbsummercautumndinter gypg
表1 近50年西宁市各年代逐月日照时数距平Table1 MonthlsunshinedurationanomalinXinin yyg
inrecent50yearscit y
年代1961-19701971-19801981-19901991-20002001-2010
月 份
101112 2 3 4 5 6 7 8 9 1 +++-++++++++++++++++++++++--+-+++-+-------------------------
减少最少;从各月分布来看,各月日照时数减少最多的是1月,减少最少的是4月。
)2 ( 西宁市日照时数的年际波动变化幅度较
大,最大峰值出现在1963年,为3000h,而最小 值出现在2007年,为2364.7h,两者相差635.3h。
)3983年附近发生了 ( 西宁市年日照时数在1一次由多到少的明显突变,从20世纪60、70年代日照时数变少。参考文献
[]1 华维,范广洲,周定文,陈权亮.青藏高原四季日照时数年
]:际、年代际变化趋势分析[J.自然资源学报,2009,24(10)1803-1809.
月日照时数减少最多的月份是1月,其次是7月;减少最少的月份是4月,其次是11月。
4 结论
通过以上分析,得到以下结论:
)10年来西宁市年、季、月日照时数均 ( 近5呈减少趋势。从20世纪90年代开始日照时数持续偏少,其中夏季日照时数减少最多,春季日照时数
[]25年日照时数的变化特征及 杜军,边多,胡军,等.西藏近3
]():其影响因素[J.地理学报,2007,625492-500.[]30年日照时数变化 郝智文,范晓辉,朱小琪,等.山西省近5
]():趋势分析[J.生态环境学报,2009,1851807-1811.[]40年成都市日照时数变化规 陈碧辉,张平,郝克俊,等.近5
]():律[J.气象科技,2008,366760-763.
5期黄 胜等:近50年西宁市日照时数变化规律分析 1425
[]李跃清.近4100年青藏高原东侧地区云、日照、温度及日较差
]():的分析[J.高原气象,2002,213327-331.
[]王枫叶,刘普幸.酒泉绿洲近4115年日照时数的变化特征分析
[]():J.高原气象,2010,294999-1004.
[]马振锋,彭骏,高文良,等.近4120年西南地区的气候变化事实
[]():J.高原气象,2006,254633-642.
[]王毅荣.黄土高原秋季气候对全球增暖的暖干化区域响应[]13J.
():高原气象,2008,271104-112.
[]魏凤英.现代气候统计诊断与预测技术[14M].北京:气象出版
社,1999.
[]():52008,36208723-8725. 黄向荣,葛红卫.安徽农业科学,[]60年日照时数变化特征及其影响 郭军,任国玉.天津地区近4
]():因素[J.气象科技,2006,344415-420.
[]70年中国地面气候变化基本 任国玉,郭军,徐铭志,等.近5
]():特征[J.气象学报,2005,636942-952.
[]85年来日照及能 郑小波,罗宇翔,段长春,等.云贵高原近4
]:见度变化及其成因初步分析[J.高原气象,2010,29(4)992-998.
[]90年黄河源区气候要素分布特征及变化趋 徐宗学,宛琳.近4
]():势分析[J.高原气象,2006,255906-913.
VariationCharacteristicofSunshineDurationinXinin g
inRecent50Years
12
HUANGShenZhanlian MA -g,g
(1.Qinhai MeteoroloicalObservatorXinin10001,China;2.QinhaiClimateCenter,Xinin10001,China) ggy,g8gg8
:,,bstractTheclimatechanecharacteristicsofdecadeannualseasonalandmonthlsunshinedura A -gy tionsinXinincitwereanalzedbasedontheobserveddataofsunshinedurationinXinincitinrecent gyygy
,50years.Theresu1tsindicatethatinrecent50yearsthesunshinedurationdecreasedwithatendencof y ;;75.1hpertenearstheinterannualvariationamlitudeisobviousandthedifferenceofthesunshinedu -yprationbetween1963and2007reachesu635.3h.Thereisobviousseasonaldifferenceinsunshinedura -p
tion,thedecreasinamlitudesinsummerandwinteraremoreobviousthanthatofsrinandautumn. gppg decreasintendencisthemostsinificantinJanuarandlessinAril.TheannualsunshinedurationThe gygyp in1983occurredabrutchanefromlontoshort. pgg
:;;KewordsXininSunshinedurationClimateabrutchane gpgy