1981—2015年阳春市日照时数变化特征

陈时东 陈丹彤 李惠清

摘要利用阳春国家气象观测站1981—2015年日照时数资料，采用线性倾向估计、累积距平、M-K突变检验、滑动t检验、小波分析等方法，分析了近35年阳春市日照时数的变化特征。结果表明，近35年阳春市年日照时数总体呈减少趋势，减少幅度为32.7 h/10 a，其中夏、秋、冬季均呈减少趋势，而春季日照时数则无明显变化趋势；日照时数年变化主要呈一峰一谷型，峰值出现在夏季，谷值出现在春季；年日照时数在时间序列上存在明显的突变，突变现象主要发生在2004年；近35年日照时数变化主要存在16.0、4.0、2.5年的准周期振荡。

关键词日照时数；变化特征；阳春市

中图分类号S161.2文献标识码A文章编号0517-6611（2017）16-0170-03

Change Characteristics of Sunshine Hours in Yangchun City from 1981 to 2015

CHEN Shidong，CHEN Dantong，LI Huiqing

（Yangchun City Meteorological Bureau，Yangchun，Guangdong 529600）

AbstractUsing the data of sunshine hours in Yangchun national meteorological observatory from 1981 to 2015，the change characteristics of sunshine hours in Yangchun City in recent 35 years were analyzed by linear inclination estimation， cumulative anomaly， MK mutation test， sliding t test and wavelet analysis.The results showed that the annual sunshine hours in Yangchun City showed a decreasing trend of about 32.7 h/10 a in the last 35 years， and the summer， autumn and winter showed a decreasing trend， while the sunshine hours in spring was no significant change trend.The annual variation of sunshine hours was mainly peakvalley type，the peak appeared in the summer， the valley appeared in the spring.There were obvious mutations in the time series of the sunshine hours， and the mutation occurred mainly in 2004.The change of sunshine hours in the past 35 years was mainly 16.0， 4.0 and 2.5 years of quasiperiodic oscillation.

Key wordsSunshine hours；Change characteristics；Yangchun city

作者簡介陈时东（1988—），男，广西梧州人，助理工程师，从事县级综合气象业务工作。

收稿日期2017-04-14

太阳辐射是农作物生长发育不可缺少的条件，也是可供人类开发利用的可再生资源，其变化对人类生产生活有重要影响。而日照是太阳辐射最直观的表现，研究了解日照时数的变化规律，对于指导合理布局农业生产、调整作物种植结构、客观评价气候资源状况等均具有重要的现实意义[1-5]。近年来，不少学者对不同地区日照时数的变化特征进行了研究，结果发现，我国绝大部分地区日照时数总量呈减少的趋势[6-10]，且广东地区年日照时数整体上呈自南向北减少的分布特点[11-12]。阳春市位于广东省西南部，属亚热带气候，以山地和丘陵為主，全市形成了优质稻、马水桔、春砂仁、蔬菜、花卉苗木、水产养殖等特色农业产业。

笔者利用1981—2015年阳春国家气象观测站日照时数资料，采用线性倾向估计、累积距平、M-K突变检验、滑动t检验、小波分析等方法，对近35年阳春市日照时数的变化特征进行分析，旨在为指导该地区农业生产与太阳能资源合理利用提供依据。

1资料与方法

1.1资料来源

所用资料为1981—2015年阳春市国家气象观测站的逐月日照时数。季节划分为春季（3—5月）、夏季（6—8月）、秋季（9—11月）、冬季（12月—次年2月）。

1.2分析方法

1.2.1线性倾向估计方法。

用xi表示序列长度为n的某一气候变量，用ti表示xi所对应的时间，建立xi与ti之间的一元线性回归方程：

xi=a+bti （=1，2，…，n）

式中，a为方程的截距，b为斜率，b×10称为气候倾向率。求出相关系数并进行显著性检验，用于判断变化趋势的程度是否显著[13]。

1.2.2累积距平。

对于序列x，其某一时刻t的累积距平表示为：

xi=ti=1（xi-）

式中，为整个序列平均值；t≤n，n为序列长度。累积距平曲线呈上升趋势，表示有正距平值；呈下降趋势，则表示有负距平值。从曲线明显的上下起伏还可以诊断出发生突变的大致时间[13]。

1.2.3Mann-Kendall突变检验。

M-K突变检验为非参数检验方法，其优点是不需要样本遵从一定的分布，也不受少数异常值的干扰，能客观地表征样本序列的整体变化趋势。采用其对要素进行突变分析时，给定显著水平α=0.05，确定临界值U0.05=±1.96，计算并绘出UF和UB曲线。若UF>0，表明序列呈上升趋势；UF<0则表明序列呈下降趋势。若UF和UB 2条曲线出现交点，且交点在临界线之间，那么交点对应的时刻可能是突变开始的时间。为了进一步验证突变点的真伪，同时利用滑动t检验法对其进行信度检验[13]。

1.2.4小波功率谱分析。

Morlet小波分析具有时-频多分辨功能，它能较清晰地揭示出隐藏在时间序列中的多种变化周期。利用小波能量谱图，分析要素不同周期的振荡能量；而小波方差图则反映要素时间序列的波动能量随时间尺度的分布情况，可用来确定要素变化过程中存在的主周期[13]。

2结果与分析

2.1日照时数年变化特征

从图1a可看出，1981—2015年阳春市年平均日照时数为1 697.7 h，最高值出现在1999年，为1 967.9 h；最低值出现在2010年，为1 439.5 h。近35年阳春市年日照时数总体呈减少趋势，减小幅度为32.7 h/10 a，未通过α=0.10的显著性检验。由逐年累积距平变化曲线（图1b）可知，1995、2004年为主要转折年，1995—2004年日照时数基本高于35年平均水平，2004年之后则基本低于35年平均水平。

2.2日照时数季变化特征

从图2可看出，1981—2015年阳春市季日照时数以夏季最多（546.1 h），春季最少（282.9 h），秋季和冬季居中（分别为531.3和337.3 h）。近35年春季日照时数呈增加趋势，但气候倾向率仅为0.8 h/10 a，而夏、秋、冬季的日照时数均呈减小趋势，气候倾向率分别为-11.1、-13.4、-9.0 h/10 a，但均没有通过α=0.10的显著性检验，表明各季节日照时数变化趋势不明显。从各季节日照时数变化可知，年日照时数的减少主要发生在夏、秋、冬季。从各季节日照时数距平值可知，1994—2004年春季日照时数几乎均属于偏高状态，其余年份多为偏低状态，在1984、1992年显著偏低；夏季日照时数在2001—2013年总体为偏低，1994、2005、2006、2008、2010年显著偏低；秋季日照时数在1981、1987、2002、2015年显著偏低，且近10年几乎均处于偏低状态，其余年份多为偏高状态；冬季日照时数大致以2～3年为周期呈交替变化的特点较明显，在2005、2012年显著偏低。

2.3日照时数月变化特征

由图3可知，近35年阳春市日照时数逐月分布主要呈一峰一谷型，峰值出现在7月，为204.2 h，谷值出现在3月，仅为60.8 h。阳春市月平均日照时数为141.5 h，1—5月各月日照时数均低于月平均水平，其总日照时数不到年总日照時数的30%，而6—12月各月日照时数则高于月平均水平，超过年总日照时数的70%。

2.4日照时数的突变分析

由图4可知，近35年阳春市日照时数1985、1990、2004、2005和2014年附近可能发生突变，而UF线和UB线均在信度线内，说明1981—2015年阳春市逐年日照时数增加或减少的幅度较小。采用滑动t检验法（MTT法）对其突变结果进行进一步验证，因2014年位于时间序列倒数第2年，无法进行MTT检验，难以判断其是否为突变年，故不认为2014年是突变点。由表1可知，当滑动步长（n）为5时，2004年的突变点通过了α=0.10的显著性检验；n=6、7时，其通过了α=0.05的显著性检验；其余可能突变点均没有通过显著性检验。因此，可以判定近35年来阳春市年日照时数在2004年发生了突变。

2.5日照时数的周期分析

为了解1981—2015年阳春市逐年日照时数变化的主要周期和强度变化，对其进行小波功率谱分析，得到其小波能量谱（图 5a）和小波方差图（图 5b）。由图5a可知，3—6年时间尺度的能量最强、周期最显著，但其变化周期具有局部性（1996—2007年）；而16～22年时间尺度的能量也较强，且占据整个研究时域（1981—2015年）。由图 5b可知，小波方差估计值的最大峰值对应16年的周期，次峰值对应4年的周期，且16年周期通过了α=0.10的红噪声检验，周期振荡显著，此外还存在较明显的准2.5年的周期。综上所述，近35年阳春市年日照时数变化主要存在16.0、4.0、2.5年的准周期振荡。

3结论

（1）近35年来阳春市年日照时数总体呈减少趋势，减少幅度约为32.7 h/10 a，其中夏、秋、冬季均呈减少趋势，减少幅度分别为11.1、13.4、9.0 h/10 a，而春季日照时数则无明显变化趋势。日照时数年变化主要呈一峰一谷型，峰值出现在夏季，谷值出现在春季。

（2）近35年来阳春市年日照时数在时间序列上存在明显突变，突变现象主要发生在2004年。

（3）近35年来阳春市日照时数变化主要存在16.0、4.0、2.5年的准周期振荡。

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