荆州市荆州区近40年日照资源特征分析

刘诗慧 李子豪 杨青青 叶佩

摘要：本文利用荆州市荆州区1981-2020年日照时数日照时数观测数据资料，采用了气象统计分析方法讨论了荆州区近40年的日照時数年、季节、月变化特征以及日照时数的年代际变化趋势。主要得出以下初步结论：荆州区的年总日照时数平均为1630.3h。四季中，夏季的日照时数最长长达554.7h，其次是春季408.3h、秋季392.1h，最短为秋季275.2h。日照时数月平均为135.9h，其中8月为全年日照时数最高值。1981-2020年年日照时数变化趋势呈减少趋势，年日照时数在2000年发生了突变。20世纪80年代日照时数偏多，90年代开始日照时数明显下降。四季中秋季日照时数下降的趋势最为明显，春季相对稳定。

关键词：日照时数;变化趋势

1.引言

太阳辐射是地球上一切动植物的能量源泉，是影响地球气候环境变化的主要驱动力。日照是太阳辐射最为直观的表现。荆州地处江汉平原中心，深入开展日照时数的时间分布规律以及变化趋势研究不仅仅对本地区的气候背景以及气候变化有着非常重要的作用，而且对于现在提倡的低碳新能源的开发、农业生产的合理布局以及调控、旅游资源的开发乃至社会经济的向前推动、发展等也有着极其重要的现实意义。

2.资料与方法

2.1数据来源

日照时数资料来自荆州市观测站1981-2020年逐月日照时数资料。其中逐季度的日照时数划分标准为：春季（3-5月）、夏季（6-8月）、秋季（9-11月）、冬季（12-次年的2月）。

2.2研究方法

1.线性倾向估计与检验。采用线性倾向分析计算出相关的气象要素的变化趋势计算相关气候要素的变化趋势，其步骤如下：用xi表示样本数量为n的某一种气候变量，用ti表示与xi相对应的时间，由此建立一个一元线性回归方程，公式如下：

图1为荆州区近40年来平均日照时数年际变化趋势图。荆州区年日照平均值为1630.3h。年日照时数随时间的变化呈下降趋势，倾向率为-48.0h/10a。由5年滑动平均曲线可以看出荆州区近40年来日照时数变化大致分为两个阶段：一是1981-2007年日照时数的逐年减少，二是2008-2018年日照时数的逐年增多。且在1997-2012年日照时数均在均值之下。

3.2日照时数的季节分布

通过图2直观的反应出荆州区四季的日照时数变化皆呈下降趋势，但也有波动的明显差异。主要表现为春季的倾向率为-3.5h/10a，夏季-14.6h/10a，秋季-18.7h/10a，冬季-11.1h/10a。各季日照时数变化特征为：秋季>夏季>冬季>春季。其中四季之中平均日照时数多的为夏季554.7h，冬季季最少275.2h，两者相差279.5h。

3.3日照时数的月变化

由图3分析可得，全年月平均日照时数呈单峰波动，波峰处于7、8两月，8月日照时数全年最高（205.8h），7月次之（200.6h），远大于全年月均值135.9h，由于7，8月正处于夏季气温较高且昼长夜短，所以日照时间表现充足，平均每天日照时数达6.4-6.6h。而2月为全年最低（84.1h），极差高达121.7h，全月每天的平均日照时长仅为3h。6月（148.4h）前后日照时数先轻微减少后大幅增加，根据荆州区所处的地理环境，受梅雨季节的影响，6月份阴雨天气较多。

4.日照时数的突变性检验分析

采用滑动t检验法对1981-2020年荆州区逐年日照时数时间序列进行了突变分析。为了方便计算分析本研究取n=40，当两个子序列长度为n1=n2=20，给定显著水平检验a=0.05，t分布自由度按v=n1+n2-2=38。计算t=2.4，查表可得t0.05=2.02  |t|>t0.05，拒绝原假设，说明在1981年-2020年这40年中日照时数明显发生了突变，突变点分别为2000年。

5.结论与讨论

近40年来荆州区多年的平均日照时数在1600h左右，年代际变化表现显著。其中年日照时数最高为1978年达到了1385h，年日照时数最低为2005年的1116h。四季之中夏季的日照最为丰富，日照时数长达554.7h，春季、秋季次之，分别为408.3h、392.1h，冬季日照时数最少为275.2h。荆州区全年日照时数最高为8月份的205.8h，最低为2月份的84.1h。全年日照时数以半年一个振荡周期上下波动。

1981年-2020年以来荆州区的日照时数呈明显的下降趋势。平均每十年减少33h。90年代以前日照时数更是显著减少。各季日照时数均成负趋势，其中秋季日照时数减少趋势最为强烈，每十年减少18.7h，而春季减少较为平缓，约为每十年3.6h。其原因除了自然因素外，与荆州区城市化发展和工业规模不断增大，大气中的污染物及气溶胶和云量增多，增强了大气对太阳辐射的削弱作用，从而使得日照时数下降，非常值得有关生产部门注意。 此外，有关该区域光、温、水等气候资源的不同配置对作物生长的影响，有待于今后继续深入研究。