近50年同德县阴晴天日数变化特征

马咸月 蔡功民 赵金忠

摘要 利用青海省同德县气象局观测的1961—2010年总云量资料，采用线性趋势、M-K突变检验等方法，分析了近50年来该地阴、晴天气日数的变化规律。结果表明，近50年同德地区年平均晴天日数呈显著的增加趋势，四季平均晴天日数均呈不显著增加趋势。阴天日数随年份增减不明显，秋季阴天日数呈显著减少趋势，春季阴天日数增多趋势显著，夏季和冬季的阴天日数呈不显著增多趋势。昙天日数随年份呈显著减少趋势，秋季昙天日数呈不显著增多趋势，春季、夏季和冬季的昙天日数均呈显著减少趋势。晴天日数在1985年发生了由少到多的突变，阴天和昙天日数均未发生突变。

关键词 阴晴天日数；变化特征；同德县

中图分类号 S16 文献标识码 A 文章编号 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

一個地区的阴、晴天日数是推算当地太阳能资源时空分布的重要指标之一[1]。对于阴天日数、晴天日数的研究已有诸多报道，如杨羡敏等[2]研究发现近44年武汉太阳总辐射、日照时数、晴天日数呈下降趋势，阴天日数呈增加趋势；袁佰顺等[3]研究发现，天水市自20世纪50年代以来昙天呈逐年下降趋势，阴天和晴天呈逐年上升趋势；在青海省三江源同德地区，自1961年以来该地平均低云量呈显著增加趋势，四季平均低云量均呈增加趋势[4]。自1961年以来，青海湖南部共和地区平均总云量呈微弱增加趋势，而平均低云量呈显著增加趋势[5]。随着气候变暖，水汽蒸发量增大，云量增多、云层增厚，从而造成晴天变少、阴天增加[6]。天气的阴、晴还对人们的心情、情绪乃至健康带来干扰和影响[7-8]，阴云天气还会影响人们心情，易患“季节性情绪障碍”，对环境反应迟钝，影响工作积极性和效率，甚至还会导致内分泌紊乱，直接影响人们的健康[9-10]。云的消长及天气阴晴变化不但反映当地地形、地貌特征及冷、暖、干、湿气流的运动规律，还反映气候变化的某些特征，了解云量及天气阴晴的变化，将有助于对气候变化有更深的认识[3]。笔者利用同德地区1961—2010年总云量资料，分析同德地区阴、晴天日数的变化趋势及突变情况，揭示三江源区阴、晴天日数的气候特征，对于当地开展人工增雨、开发空中水资源、发展畜牧业及农业生产都具有重要意义。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

研究区域为青海省同德县，地处黄河上游，是青海环湖牧区与青南高寒牧区的过渡地带，属于青海“三江源”自然保护区生态环境较脆弱的地区，具有典型的高原大陆性气候特征。海拔3 300 m，气候温凉干燥，年平均气温0.2 ℃，牧草生长期内≥0 ℃积温1 523.8 ℃·d，年均降水量440.4 mm，全年日照时数2 720～2 760 h，年太阳总辐射量10 7251.9 kW/m2。

1.2 资料来源

根据中国气象局《地面气象观测规范》[11]，云量观测以气象站所能观测到天空视野为10成，云所遮蔽天空视野的成数为云量。根据同德县气象站1961—2010年逐日云量观测资料，建立了1961—2010年同德县平均云量资料序列。根据规范，总云量≥8成为阴天，<2成为晴天，2～8成为昙天。运用统计方法，对各要素求其月、季、年代均值。自然季节按常规划分：春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。将季节内相加再取平均作为季节平均。多年平均值采用1981—2010年平均值。

1.3 研究方法

1.3.1 線性倾向估计法。

利用线性倾向估计法[12]来检测同德县1961—2010年阴天、晴天的变化趋势。线性倾向估计法属于时间序列分析范畴，该方法是对资料的时间序列y（x），x=1，2，3，…，n，以线性函数y（x）=a+bx来拟合，其中a为常数，b为回归系数，b和a用最小二乘法进行估计。其中b×10为气候倾向率。回归系数b的正负表示该资料序列随时间变化的方向，正值表示阴晴天日数随时间变化有增多的趋势，负值则表示有减少的趋势。采用气候要素与年份的相关系数来确定变化是否显著。

1.3.2 Mann-Kendall突变分析。利用Mann-Kendall突变分析法检验同德县阴天、晴天及昙天日数变化的突变点。Mann-Kendall突变分析法是一种用于检验时间序列变化趋势的非参数检验方法，优点在于无需证明数据资料服从一定的分布且允许缺测值的存在[13-14]。根据公式计算出UF和UB的值，绘制UF和UB曲线图，如果UF或UB的值大于0，则表示上升趋势，小于0表示下降趋势。如果UF和UB曲线在临界范围有交点，并且超过了临界线，那么交点对应的时刻便是突变开始的时间。

2 结果与分析

2.1 阴、晴天日数的年际变化

由图1可见，自1961年以来同德地区晴天日数以2.2 d/10 a的速度增加，相关系数为0.300，通过信度0.05水平检验。近50年年平均晴天日数为63.1 d，年晴天日数在39～87 d，最多年份出现在2004年，最少年份在1976年，晴天日数最多年与最少年相差48 d，最多年是最少年的2.2倍，表明同德地区晴天日数的年际变化比较大。年晴天日数超过80 d的仅有2年，分别为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年以来同德地区阴天日数随年份增减不明显，气候倾向率仅为0.13 d/10 a，相关系数为0.172，未通过信度检验。近50年年平均阴天日数为118.9 d，年阴天日数在81～152 d，最多年份出现在2010年，最少年份在1990年，阴天日数最多年与最少年相差71 d，最多年是最少年的1.9倍，表明同德地区阴天日数的年际变化比较大。年阴天日数超过140 d的仅有3年，分别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年以来同德地区昙天日数随年份呈减少趋势，气候倾向率仅为-0.28 d/10 a，相关系数为0.376，通过信度0.05水平检验。近50年年平均昙天日数为182.8 d，年昙天日数在154～209 d，最多年份出现在1990年，最少年份在2010年，昙天日数最多年与最少年相差55 d，最多年是最少年的1.4倍，表明同德地区昙天日数的年际变化也比较大。年昙天日数超过182.8 d的34年，占68%；小于182.8 d的16年，占32%。

2.2 阴晴日数的年代变化

由表1可知，近50年同德地区晴天和阴天日数变化基本一致，除2001—2010年为偏多期外，其他年代均为偏少期，其中晴天日数以20世纪70年代最少，较多年平均值偏少9.9 d，阴天日数以20世纪60年代最少，较多年平均值偏少3.6 d。昙天日数年代际变化与阴、晴天日数正好相反，2001—2010年为最少期，较多年平均值偏少9.1 d，而其他年代均为偏多期，较多年平均值偏多3.0～8.3 d，其中以20世纪70年代为最多。

2.3 阴、晴天日数的季节变化

由表2可知，近50年来同德地区晴天日数春季、夏季、秋季和冬季均呈增多趋势，气候倾向率分别为0.31、0.20、0.57、1.14 d/10 a，均未通过显著性水平检验，四季中以冬季增多最多。阴天日数除秋季以1.21 d/10 a的速度呈显著减少趋势外（P<0.05），春季、夏季和冬季的阴天日数均呈增多趋势，气候倾向率分别为1.34、0.91和0.63 d/10 a，春季阴天日数通过0.05显著性水平检验，夏季和冬季阴天日数增加趋势均未通过显著性水平检验。昙天日数则是秋季呈增多趋势，气候倾向率为0.67 d/10 a，未通过显著性水平检验；春季、夏季和冬季的昙天日数均呈减少趋势，气候倾向率分别为-1.44、-1.11和-1.42 d/10 a，均通过0.05显著性水平检验，说明昙天日数在春季、夏季和冬季的减少趋势是显著的，其中减少程度从高到低依次为春季、冬季、夏季。

由表3可知，春季晴天日数20世纪60、70、90年代较少，其中70年代最少，较多年值偏少2.1 d；1981—1990、2001—2010年晴天日数偏多，20世纪80年代仅偏多0.1 d，而2001—2010年偏多1.8 d。夏季晴天日数最多值出现在80年代，较多年值偏多0.5 d；其他年代晴天日数均小于多年值，偏少0.3～1.9 d，其中以20世纪70年代为最少。秋季晴天日数除2001—2010年偏多1.1 d外，其他年代均偏少，偏少0.1～1.5 d，20世纪60年代偏少最多。冬季晴天日数的变化与秋季基本一致，除2001—2010年偏多2.0 d外，其他年代晴天日数偏少0.8～4.7 d，其中以20世纪70年代为最少。

春季阴天平均日数为39.8 d，20世纪90年代、2001—2010年阴天日数较多年值分别偏多0.1和1.2 d；其他年代均少于多年值，其中以20世纪60年代偏少最多，达3.8 d。夏季阴天日数除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世纪80年代偏少最多。秋季阴天日数20世纪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世纪80年代偏多最多。冬季阴天日数20世纪70年代和2001—2010年分别偏多0.2和0.9 d，20世纪60、80、90年代阴天日数均偏少，偏少0.5～1.7 d，其中60年代偏少最多。

春季昙天日数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世纪60年代偏多最多。夏季昙天日数与春季变化一致，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世纪70年代偏多最多。秋季昙天日数20世纪90年代和2001—2010年分别偏多1.5和0.3 d，20世纪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。冬季昙天日数除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世纪70年代偏多最多。

2.4 阴、晴天日数的月变化

由图2可知，近50年来同德地区晴天日数较多的月份为11和 12月，月平均日数分别为12.0和11.3 d；其次是1和10月，月平均日数8.6和5.7 d；2、7、8、9月平均日数在3.5～5.0 d，较少的是3—6月，月平均日数在1.4～5.0 d。

阴天日数最少的月份是11、12月，月平均日数均为2.6 d；其次是1月，为4.5 d；2和10月平均日数在8.0 d左右；3、4、8、9月平均阴天日数在11.0～12.0 d；阴天日数较多的月份是5、6、7月，各月平均日数在14.0 d以上，其中6月份最多，接近16.0 d。

昙天日数表现为两头高、中间低的变化，6月份昙天日数仅为12 d，1和12月较多，分别达18和17 d。一年中昙天日数的月变化趋势是1月最高，其后逐月减少，至6月达到最少，后又逐渐增多，至12月达到一年中次高值。

2.5 阴、晴天日数的突变分析 由图3a可知，同德地区晴天日数在1961—1973年波动中增多，1974—1979年急剧减少，从1980年开始晴天日数在小波动中持续增多；在2条信度线之间，UF和UB线相交于1985年，UF线持续上升，于2003年突破信度线，晴天日数在1985年发生了由少到多的突变。

由图3b可知，阴天日数在1961—1963、1966—1969、1990—1995年减少明显，1964—1965、1970—1972、2005—2010年增加明显，1973—1989和1996—2004年在波动中增多；在2条信度线之间，虽然UF线和UB线有多个交点，但UF线未超越信度线，阴天日数未发生突变，但在1974年有一个大的跃变点。

由图3c可知，昙天日数在1962—1972、1981—1989、1999—2010年呈现明显减少趋势，在1973—1980、1990—1998年表现为明显增多趋势。昙天日数未发生突变。

由表4可见，夏季、秋季和冬季晴天日数分别在1962、1963、1982年发生了由少到多的突变；春季阴天日数在1974年发生了由少到多的突变；冬季昙天日数在2006年发生了由多到少的突变。

3 结论

（1）近50年来同德地区晴天日数以2.2 d/10 a的速度显著增加；晴天日数的年际变化比较大。晴天日数春季、夏季、秋季和冬季均呈增多趋势，但均未通过显著性水平检验，四季中以冬季增多最多。晴天日数较多的月份为11和12月，较少的是3—6月。晴天日数在1985年发生了由少到多的突变，夏季、秋季和冬季晴天日数分别在1962、1963、1982年发生了由少到多的突变。

（2）近50年来同德地区阴天日数随年份增减不明显，秋季阴天日数以1.21 d/10 a的速度显著减少，春季、夏季和冬季均呈增多趋势，但春季增多趋势显著。阴天日数最少的月份是11、12月，最多月份是6月。阴天日数未发生突变，但在1974年有一个大的跃变点。春季阴天日数在1974年发生了由少到多的突变。。

（3）近50年来同德地区昙天日数随年份呈显著减少趋势，昙天日数则是秋季呈不显著增多趋势，春季、夏季和冬季均呈显著减少趋势，其中冬季呈极显著减少趋势，减少程度从高到低依次为春季、冬季、夏季。昙天日数表现为两头高、中间低的变化，6月昙天日数最少，1和12月较多。昙天日数未发生突变，冬季昙天日数在2006年发生了由多到少的突变。

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