近63年合作市日照时数的变化特征分析

摘 要：为了解合作市日照变化特征，利用1960—2022年合作市国家基准气候站逐日日照时数观测资料，采用线性趋势、Mann-Kendall检验等方法，对1960—2022年合作市日照时数年、季、月的变化特征进行分析。结果表明：1960—2022年合作市年日照时数呈下降趋势，下降倾向率-7.37 h/10年，峰值与峰谷相差607 h；在四季日照时数分析中发现，除春季日照时数为增加趋势外，其余季节均呈下降趋势，气候倾向率分别为2.060、-3.201、-3.330、-5.410 h/10年；月平均日照时数在157.5～213.9 h之间，月平均日照时数为196.8 h。

关键词：日照时数；气候倾向率；Mann-Kendall检验

中图分类号：P422.11 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）08–0-03

日照可促进生物的新陈代谢，紫外线能够预防和治疗一些疾病，日照时数是最能直接反映太阳辐射情况的要素，太阳能资源的贫瘠程度也用日照时数表征[1-3]。因此，研究日照时数的分布规律，对于光能资源充分利用、作物引种和农牧业生产具有重要的现实意义。

合作市隶属于甘肃省甘南藏族自治州（以下简称甘南州），是甘南州政治、经济、文化中心，位于甘肃省西南部、甘南州北部，地处青藏高原、黄土高原和陇南山地的过渡地带[4-5]。合作市由于海拔较高（站点海拔

2 909.4 m），大气相对稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用相对较弱，到达地面的日照强度相对较大。全年日照较为充足，这使得合作市太阳能利用率相对较高。但相比同纬度低海拔地区，其日照总时数相对较少，主要是由于高原地区天气多变，云量在不同季节存在一定变化。日照充足有利于高原地区的牧草等植被进行光合作用，对发展畜牧业有一定积极作用。光照不仅影响着当地植被生长发育，还深刻影响着当地牧民的生活习惯[6]。因此，分析合作市日照时数的变化特征能为合作市光能资源分析、优化产业布局提供重要的理论依据。

1 资料与方法

1.1 资料来源

所用气象资料来源于合作市国家基准气候观测站1960—2022年逐日日照时数观测资料，采用趋势图、气候倾向率和直方图分析合作市年、季、月日照时数变化特征。其中，季节的划分春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月，冬季12月至翌年2月。

1.2 研究方法

研究方法主要有一元线性回归、Mann-Kendall（M -K）突变检验。一元线性回归是一种用于分析2个变量之间线性关系的统计方法，它假设自变量和因变量之间存在一种简单的线性关系，可以用一条直线表示。通过一元线性回归，可以确定这条直线的斜率和截距，从而预测因变量的值。一元线性回归在气象领域具有广泛的应用。其一，它可用于预测气温的变化。以时间为自变量，积温为因变量，通过建立一元线性回归模型，可以根据过去一段时间的气温数据预测未来某一时刻的积温。例如，收集过去一个月每天的平均气温数据，发现随着日期的推进，气温呈现上升趋势。建立一元线性回归方程后，能大致预测出几天后的积温，这对农业生产、能源调度等具有重要的指导意义。其二，用于分析降雨量与某一气象因素的关系。例如，将季风的强度作为自变量，降雨量作为因变量进行回归分析。若两者呈现显著的线性关系，则能根据季风强度的预测值预估降雨量，为水资源管理和防洪抗旱工作提供参考。其三，在研究日照时长对农作物生长的影响时，也能运用一元线性回归。以日照时长为自变量，农作物的生长指标（如乳熟期、产量等）为因变量，从而确定最佳的日照时长范围，为农业种植提供科学依据。

Mann-Kendall检验是一种非参数统计方法，用于比较2组独立样本的中位数是否存在显著差异。它是在不依赖总体分布假设的情况下，通过对2组样本的秩次进行比较进行统计推断的一种方法。其检验的原理基于秩次统计，通过将两组样本合并，按照大小顺序给出秩次，然后根据秩次的总和判断两组样本的中位数是否存在显著差异。M-K检验在气象研究中同样具有重要作用。首先，它常用于检测气温的变化趋势。通过收集长时间序列的气温数据，利用M-K检验可以判断气温是呈现上升、下降还是保持稳定的趋势。例如，分析一个地区过去50年的年平均气温，M-K检验能够明确这50年来气温变化的总体趋势，从而为评估气候变化对该地区的影响提供依据。其次，在降水方面，M-K检验可用于确定降水的增减趋势。例如，分析某城市多年的月降水量数据，判断不同季节降水趋势的变化，为城市的水资源规划和防洪措施提供参考。再次，M-K检验还能应用于风速的趋势分析。例如，对某风电场所在区域多年的风速数据进行M-K检验，有助于评估该地区风能资源的稳定性和未来发展潜力。最后，在研究河流流量与气象因素的关系时，也可以运用M-K检验。例如，分析河流径流量的变化趋势，并与同期的降水、气温等气象数据进行关联，以揭示气象条件对河流水文的

影响。

2 日照时数的变化特征

2.1 年际变化

对1960—2022年合作市日照时数变化特征进行分析（图1），发现1960—2022年合作市年日照时数在

2 036.7～2 643.7 h之间，在1998年达到最大，为2 643.7 h，

2020年最小，为2 036.7 h。1960—2022年合作市日照时数呈下降趋势，下降趋势为-7.366 h/10年。对年日照时数进行突变检验发现，1991年前合作市日照呈轻微上升趋势，1991年后开始下降，1997—2001、2005—2007、2010—2014年之间合作市日照时数均呈显著下降趋势。2004年以后下降趋势有所减缓但仍呈下降趋势。在2019年后则呈轻微上升趋势。年日照时数则在1961、1965、1994、1995、2021年前后发生突变。

2.2 季节变化

分析1960—2022年合作市四季日照时数（图2），发现除了春季日照时数为增加趋势，其余季节均呈下降趋势，气候倾向率分别为2.060、-3.201、-3.330、

-5.410 h/10年。春季平均日照时数为616.7 h，春季日照时数在1986年达到最小，为459.3 h，1994年达到最大，为724.6 h。夏季平均日照时数为594.0 h，夏季日照时数在2019年达到最小，为473.7 h，在2001年达到最大，为713.5 h。秋季平均日照时数为543.9 h，秋季日照时数在2020年达到最小，为411.3 h，在1998年达到最大，为675.6 h。冬季平均日照时数为607.9 h，冬季日照时数在2017年达到最小，为532.4 h，在1963年达到最大，为720.9 h。

对1960—2022年合作市四季日照时数进行M-K检验（图3），结果表明春季日照时数在1987—2001年呈显著下降趋势，2016年后为轻微上升趋势，其余时间段日照时数均为轻微下降趋势。春季日照时数在1962、2017年前后发生突变。对夏季日照时数进行M-K检验发现，夏季日照时数在2016—2020年之间以轻微上升趋势为主，其余时间段均为下降趋势，1976—1980、1982—2012之间下降趋势显著。夏季日

照时数在2018、2020、2021年发生突变。对秋季日照时数进行M-K检验发现，秋季日照时数在2011—2020年之间为轻微上升趋势，在1962—1963、1995—2000年之间为显著下降趋势，其余时间段则以轻微下降趋势为主。秋季日照时数则在1988、1991、1995、2007、2009、2010年发生突变。对冬季日照时数进行M-K检验发现，冬季日照时数在2016年后为轻微下降趋势，除1990—2003、2006—2007、2010年为显著下降趋势外，其余时间段则以轻微下降趋势为主。冬季日照时数则在2018年发生突变。

2.3 月变化

对1960—2022年合作市月日照时数分析（图4），结果表明合作市1960—2022年月平均日照时数在157.5

～213.9 h之间，月平均日照时数为196.8 h。9月日照时

数最短，为157.5 h，12月日照时数最长为213.9 h，两者相差56.4 h。1月日照时数在2008年达到最小，为158.1 h，

1963年达到最大，为261.8 h；2月日照时数在1961年达到最小，为147.7 h，1963年达到最大，为234.1 h；3月日照时数在1992年达到最小，为134.6 h，2013年达到最大，为273.3 h；4月日照时数在1986年达到最小，为118.5 h，1974年达到最大，为262.1 h；5月日照时数在1992年达到最小，为135.4 h，1994年达到最大，为

266.0 h；6月日照时数在2019年达到最小，为112.5 h，1998年达到最大，为267.9 h； 7月日照时数在1966年达到最小，为109.3 h，2000年达到最大，为297.2 h；8月日照时数在1976年达到最小，为130.2 h，1996年达到最大，为261.3h；9月日照时数在1971年达到最小，为83.9 h，1998年达到最大，为217.1 h；10月日照时数在1988年达到最小，为96.2 h，1979年达到最大，为232.3 h；11月日照时数在1975年达到最小，为145.4 h，

1998年达到最大，为253.4 h；12月日照时数在2007年达到最小，为178.8 h，2008年达到最大，为241.3 h。

3 结论

（1）1960—2022年合作市的年日照时数在2 036.7～2 643.7 h之间，日照时数呈下降趋势，下降趋势为-7.37 h/10年。1997—2001、2005—2007、2010—2014年，合作市日照时数呈显著下降趋势。

（2）1960—2022年合作市四季日照时数变化中除春季日照时数为增加趋势外，其余季节均呈下降趋势，气候倾向率分别为2.060、-3.201、-3.330、-5.410 h/10年。春季日照时数在1987—2001年呈显著下降趋势，夏季日照时数1976—1980、1982—2012之间下降趋势显著，秋季日照时数在1962—1963、1995—2000年之间为显著下降趋势，冬季日照时数在1990—2003、2006—2007、2010年为显著下降趋势。

（3）1960—2022年合作市月平均日照时数在157.5

～213.9 h之间，月平均日照时数为196.8 h。9月日照时数最短，为157.5 h，12月日照时数最长，为213.9 h，两者相差56.4 h。

参考文献

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