张家口地区43年寡照日数特征分析

田晶

摘要 采用1972—2015 年 43 年的逐日日照资料，分析张家口地区寡照（逐日日照时数≤3 h）日数特征分析，结果表明：43年日照时数呈减少趋势，光照条件坝上大于坝下；寡照日数总体呈上升趋势，2000年后趋势明显；6年滑动平均分布曲线分为低值期和和上升期；43年寡照日数仅占全年日照的14.8%，各季略有差异：秋冬2季占全年寡照日数的57%，具有冬多春少的分布特点，寡照日数8—12月较多，特别是11—12月，日照时数过短对设施作物生长有不良影响；轻度和中度寡照次数变化曲线与6年滑动平均分析结果相比提前5年，重度寡照次数出现次数极少，主要在坝下南部4县，各等级寡照次数均呈显著的上升趋势，轻度寡照事件（较显著）发生次数明显多于中度事件（显著）次数。寡照天气设施蔬果生长缓慢，灰霉病发病率增多，菜农要尽量延长蔬果见光时间，通过清洁棚膜增加透光度，进行棚内小气候调控，加强蔬果病害监测防治，确保蔬果安全生产。

关键词 寡照日数；不同等级寡照次数；河北张家口；1972—2015年

中图分类号 P422.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）16-0215-02

Abstract In this paper，the character of spare sunlight（daily sunlight hours≤3 hours） days was analyzed based on daily data in Zhangjiakou region from 1972 to 2015.The results showed that in the past 43 years，annual sunlight number decreased，the sunlight condition in Bashang region was better than that in Baxia region.The number of spare sunlight days generally showed an upward trend，and the trend was even more obvious since 2000；6-year moving average curve was divided into low value period and rising period.In recent 43 years，spare sunlight days accounted for only 14.8% of the total sunlight days，and there was a little difference in each season.The spare sunlight days in autumn and winter accounted for 57% of the annual days.The distribution of spare sunlight was more in winter and less in spring.There were more spare sunlight days between August and December，especially in November and December.Short duration of sunlight had adverse effects on the growth of the facility crops.The curves of spare sunlight in mild and moderate grade varied 5 years earlier than the 6-year moving average curve.The severe spare sunlight condition was very rare，mainly appeared in four county towns which were in the south of Baxia region.The upward trend for the number of spare sunlight in different grade was obvious，and the mild spare sunlight condition was more than the moderate ones.The facility crops growed more slowly and had higher Gray Mold disease incidence in the spare sunlight condition.Therefore，to ensure the safety of production，farmers should prolong the sunlight time of crops，improve the light transmittance through cleaning greenhouse film，adjust the greenhouse microclimate，strengthen the monitoring of crops diseases.

Key words spare sunlight days；the number of spare sunlight in different grade；Zhangjiakou Hebei；1972—2015

在全球增暖[1]的背景下，日照是表征太陽辐射强弱的一个重要因子[2]，与人类的生产活动、动植物的生长发育密切相关，更是农作物生长发育不可缺少的条件。受城市化进展、城市空气污染等的影响，寡照天气越来越被人重视，持续寡照天气时光照不足，给农业也带来影响，特别对设施农业生产会造成严重影响，成为影响设施农业生产的主要气象灾害之一。

魏瑞江最早提出日光温室低温寡照灾害指标[3]并分析了低温寡照下日光温室小气候的变化规律。近年来，国内学者在设施农业小气候与外界的相互关系及灾害防御方面取得了一定进展。魏瑞江等[4-5]研究了日光温室小气候特征及其与外界环境的关系，袁 静等[6-7]研究了低温寡照天气对设施农业生产的影响。杨再强等[8-10]研究了日光温室灾害风险分析。

近年来张家口地区的寡照日数呈不断增加趋势，设施农业作为当地的优势产业频频受灾，特别是秋冬季连续寡照，寡照天气条件下，设施作物无法有效获得必需的光照环境，棚内温度低、湿度大，作物生长缓慢、抗性降低，极易发生病害，导致蔬菜生长受阻，严重时导致死亡，造成严重损失，制约设施农业的进一步发展。截至目前，学术研究多以寡照最为严重的华北地区为重心，对冀北地区寡照的相关研究却很少，因此研究张家口地区寡照日数的特征分析对本地农业生产布局的影响及防御显的尤为迫切，对进一步增强“寡照”灾害性天气的认识和趋利避害具有重要的现实意义。

1 资料与方法

1.1 数据来源

由于1960—1971年大部分县区先后建站不一，气象数据缺失，本文采用张家口地区14个气象观测台站1972—2015年逐日日照时数观测资料。四季划分：3—5 月为春季，6—8月为夏季，9—11月为秋季，12月至次年2月为冬季。

1.2 研究方法

采用魏瑞江等[3]提出的设施农业寡照等级划分方法，用以统计不同强度寡照事件的发生次数，将日照3 h作为临界值，分为轻度、中度和重度3级。轻度寡照：连续 3 d无日照，或4 d中有3 d无日照且另外1 d日照时数≤3 h；中度寡照：连续4～7 d无日照或连续 7 d日照时数≤3 h；重度寡照：>7 d无日照或连续10 d以上日照时数≤3 h。采用Kendall秩相关系数显著性检验[11]分析各等级寡照事件发生次数的长期变化趋势。

2 结果与分析

2.1 日照时数变化特征

日照是影响作物生长发育的关键气象因子，1972—2015年张家口地区14县区年日照时数平均值2 587 h，最大为1986年，达2 805 h；最小为2003年，仅为2 285 h，日照时数呈减少趋势。张家口地区兼有高原、山地、丘陵、河谷盆地等多种复杂地形，分为坝上、坝下和坝头，光照受地形影响比较明显[12]，坝头一带由于坡地对阳光有遮挡作用，日照相对较少，崇礼最少为2 537 h，坝上草原地势开阔，阳光充足，日照时数相对较多，康保最多为2 795 h。

2.2 寡照日数的气候特征

2.2.1 寡照日数年代际变化。1972—2015年张家口地区各年寡照日数变化如图1所示。可以看出，寡照日数总体呈上升趋势，70年代上下波动变化，80年代呈减少趋势，1980年寡照日数下滑，80年代均低于均值，1987年达到最低值35 d，90年代波动缓慢上升，1992年突变后再呈减少趋势，2000年后逐渐增多，前期呈增多趋势且强度较弱，中期呈增多趋势且强度较强，2010年达到顶峰，后期波动较大，2013年寡照日数低于均值，2014—2015年突增明显，2015年达到最大值。寡照日数在70年代平均出现45 d，80年代平均出现40 d，90年代平均出现45 d，保持在年平均47 d以下，2000年之后平均寡照日数出现53 d，趋势明显上升，特别是2005年后（除2013年）较为频繁。

通过寡照日数6年滑动平均分布曲线可将其划分几个阶段：第一阶段是20世纪70—90年代，年间平均寡照日数低于年均值，为低值期。改革开放初期，城市发展较慢，工业和交通运输业发展受制，人为因素破坏环境较轻，雾霾天气较少，寡照日数上升较慢。第二阶段是2000年之后为上升期，年间平均寡照日数是53 d，高于年均值，2015年达到最大值，为64 d。随着张家口地区经济的全面发展，城镇化进程加快，城市人口增长，工业交通运输业快速发展，房地产开发，机动车辆增多，各种污染源不断增加，从而使空气中的总悬浮颗粒物浓度上升，雾霾增多，寡照日数也明显上升，近2年平均寡照日數为60 d，表明张家口地区天气正趋于恶性发展，空气质量不断恶化。

2.2.2 寡照日数季变化。与河北中南部相比，张家口地区寡照日数偏少，1972—2015年寡照日数仅占全年日照的14.8%，各季寡照日数略有差异。由表1可以看出，冬季平均寡照日数达18 d，占全年的33%，春季平均寡照日数为10 d，占全年的19%，秋、冬2季占全年的57%，张家口地区寡照日数具有冬多春少的分布特点。这是因为冬季冷空气活动频繁，多处于变性高压脊中，均压场稳定，空气干燥，风力小，空气中的粉尘、汽车尾气不易扩散或稀释，导致雾霾天气出现，寡照日数增多。在春季多大风天气，降水较为频繁，带有粉尘的空气多经雨水冲刷，净化空气，进而减少雾霾的形成。

2.2.3 寡照日数月变化。张家口地区1972—2015年不同月份寡照日数明显不同。其中，寡照日数最多的是8月，平均达5.0 d，其次是7月，平均寡照日数为4.6 d；寡照日数最少的是4月、5月，平均为3.2 d，其次是6月，平均寡照日数为3.3 d。寡照日数最高值出现在2012年12月，其次是 2011年11月，均为10 d，而最低值出现在1992年2月，仅为0.1 d。8—12月日照时数较少，特别是11—12月，日照时数过短对设施作物生长有不良影响。

根据张家口地区天气个例的统计，由于天气系统和地形的原因，7—8月张家口地区多处于高空冷涡的活动中，午后雷阵雨天气出现的次数较多，雨水的冲刷对空气净化有利无弊，统计的寡照日数多为短历时强降水下寡照日。秋冬过渡期冷空气活动频繁，日照时间短，静风日数较多，容易形成雾霾天气，这也是设施大棚育苗的关键期，受日照影响较大。

2.3 不同程度寡照变化特征

按前述寡照的统计标准，将日照3 d作为临界值，分为轻度、中度和重度3级。采用Kendall秩相关系数显著性检验分析各等级寡照事件发生次数的长期变化趋势。

张家口地区14站点各等级寡照事件历年总次数变化曲线如图2所示，可以看出多年平均3个等级相比，轻度寡照次数≥中度寡照次数≥重度寡照次数，轻度寡照次数最多，出现了22.7次，中度寡照次数出现了11.0次，重度寡照次数出现不足1次。轻度和中度寡照次数1995年开始增多，这与6年滑动平均分析结果提前5年，重度寡照次数出现次数极少，主要在坝下南部4县。

为分析1972—2015年各等级寡照次数变化趋势，计算了Kendall秩相关系数并进行了显著性检验（=0.05），结果表明各等级寡照次数均呈显著的上升趋势，轻度寡照事件（较显著）发生次数明显多于中度事件（显著）次数。

3 结论与讨论

（1）1972—2015年张家口地区14县区日照时数呈现减少趋势，光照条件坝上大于坝下，多年日照时数平均值为2 587 h。

（2）寡照日数6年滑动平均：第一阶段是20世纪70—90年代，年间平均寡照日数低于年均值，为低值期。第二阶段是2000年之后为上升期，年间平均寡照日数是53 d，高于年均值，2015年达到最大值，为64 d。

（3）1972—2015年寡照日数仅仅占全年日照的14.8%，各季寡照日数略有差异，冬季平均寡照日数达18 d，占全年的33%，春季平均寡照日数为10 d，占全年的19%，秋、冬2季占全年的57%，具有冬多春少的分布特点。不同月份寡照日数明显不同，8—12月日照时数比较少，特别是11—12月寡照日数偏多，日照时间短对设施作物的生长有着直接的影响。

（4）轻度和中度寡照次数变化曲线与6年滑动平均分析结果相比提前5年，重度寡照次数出现次数极少，主要在坝下南部4县。利用Kendall秩相关系数显著性检验各等级寡照次数均呈显著的上升趋势，轻度寡照事件（较显著）发生次数明显多于中度事件（显著）次数。

（5）虽然与河北中南部相比，张家口地区寡照日数偏少，但近几年寡照天气对本地设施生产影响甚大，设施蔬果生长缓慢，长势偏弱，灰霉病发病率增多，对蔬果产量和品质造成严重影响；菜农要严格控制浇水，及时通风排湿，尽量延长蔬果见光时间，通过清洁棚膜增加透光度，还可通过悬挂灯泡、铺设反光幕墙等增温、补光、降湿措施，进行棚内小气候调控，使用烟剂对温室进行消毒，加强蔬果病害监测防治，确保蔬果安全生产。

4 参考文献

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