近50年山东省日照时数变化特征分析

近50年山东省日照时数变化特征分析张璇【摘要】利用山东26个代表站1961年1月～2009年2月日照时数资料,采用线性倾向估计及累积距平等方法分析了山东日照时教时空变化特征.分析结果表明,1961年以来山东年、季、月日照时数均呈下降趋势,且以夏季减少的幅度最大,其次为冬季,春季减少的幅度最小;全省各地均呈递减趋势,减幅大的地区主要位于山东省的西部及中南部地区;日照时数变化趋势转折时间大致出现在20世纪80年代中期.%Based on the sunshine hours data of 26 representative stations in Shandong Province from January, 1961 to February, 2008, the spatial and temporal variation features of Sunlight hours in Shandong Province were analyzed by the methods of linear trend estimation and accumulative anomaly, the analysis results indicated that, the monthly, quarterly and annual sunshine hours in Shandong Province presented an increasing tendency since 1961, the increase rate was the biggest in summer, followed by winter and the smallest in spring; the sunshine hours all decreased in the whole China, and the largest decrease could be found in Western, Central and Southern China. The mutation of sunshine hours happened around the middle of 1980s.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2011(039)003【总页数】3页(P1534-1536)【关键词】日照时数;线性倾向估计;累积距平;山东省【作者】张璇【作者单位】山东省气象台,山东济南,250031【正文语种】中文【中图分类】P468.0+27全球气候变化已经成为世界关注的热点，日照作为重要的气候因子，对农业生产及人类生活的影响不可忽视。

研究日照变化趋势，分析其变化的特点及原因，不但对客观评价气候资源状况，进行农业结构调整，合理布局农业生产有着十分重要的作用，同时还可以为太阳能的开发利用提供科学依据。

有关研究表明，近50年来我国日照时数呈明显减少趋势，其递减幅度具有东部大于西部、平原大于山区的特点，日照时间变化还存在明显的季节性差异，冬、夏两季递减幅度大于春、秋两季［1］。

山东省在这方面的研究主要集中在鲁西北地区［2-3］，对山东省月、季、年日照时数变化进行系统分析的相关研究还不多见。

笔者利用山东省近50年资料，全面分析山东省日照时数月、季、年的时空变化特征，以期对加强作物的田间管理，制定相关的对策建议提供一定的参考。

1 资料与方法1.1 资料该研究所采用的资料为山东省26个代表站1961年1月～2009年2月日照时数资料，以3～5月、6～8月、9～11月、12月～次年2月分别代表春、夏、秋、冬四季。

1.2 方法笔者采用的方法主要有线性倾向估计及累积距平法［4］。

1.2.1 线性倾向估计。

采用线性趋势考察日照时数序列上升或下降趋势变化，即以时间t为自变量，日照时数x为因变量，建立一元线性回归方程:xi=a+bti，其中a、b用最小二乘法进行估计。

回归系数b的符号代表日照时数的趋势倾向。

b的符号为正时，表示随着时间t的增加，日照时数序列x呈上升趋势;b的符号为负时，表示随着时间t的增加，日照时数序列x呈下降趋势。

判断变化趋势的程度是否显著，需要用时间ti与变量xi之间的相关系数r进行显著性检验。

给定显著性水平α，若︱r︳＞rα表示x随t的变化趋势显著，否则表明变化趋势不显著。

1.2.2 累积距平。

累积距平是一种常用的由曲线直观判断变化趋势的方法，对于序列x，其某一时刻t的累积距平表示为:其中:将n个时刻的累积距平值全部算出，即可绘出累积距平曲线，进行趋势分析。

累积距平曲线呈上升趋势，表示距平值增加，呈下降趋势则表示距平值减小。

从曲线的明显上下起伏，可以判断其长期显著的演变趋势及持续性变化，甚至还可以诊断出发生突变的大致时间。

2 年日照时数变化特征由图1可知，1961年以来，山东省年日照时数变化呈波浪式下降趋势，平均每10年减少88.1 h，日照时数与年序之间的相关系数为0.71，通过信度α=0.001检验(rc=0.46)。

由图2可知，山东省日照时数近50年来经历了一次显著的波动，从48年的平均值来看，20世纪60～80年代中期，距平累积曲线呈稳定的上升趋势，意味着日照时数呈偏多的趋势，80年代中期趋势发生明显的转折，距平累积曲线开始下降，至今下降趋势仍没有改变，表明日照时数20世纪80年代中期至今呈偏少的趋势。

尤其进入2000年以来，年日照时数已减少到2 300 h左右，近50年来的最低值出现在2003年，年日照时数只有2 075.6 h。

从全省的区域分布情况看(图3)，26个代表站的递减率均为负值，即1961年以来，全省各地的日照时数均呈递减趋势，其减幅在每10年25.0(福山)～174.6 h(聊城)，减幅在100.0 h以上的地区主要位于山东省的西部及中南部，即菏泽、济宁、枣庄、聊城、济南及淄博南部地区，半岛北部地区减幅最小，在50.0 h以下。

由表1可知，从20世纪60年代开始，日照时数变化的总趋势是递减的，按年代际划分，20世纪60～80年代中，60年代日照时数最多，偏多148.0 h;90年代至目前，日照时数偏少;2000～2008年最少，偏少218.4 h，比20世纪60年代减少366.4 h，尤其从90年代开始，呈现出快速减少的趋势。

图1 1961～2008年山东省年日照时数历年变化及线性趋势拟合Fig.1 Annual variation and its linear fitting of sunshine hours in Shandong during 1961-2008图2 1961～2008年山东省年日照时数变化距平累计情况Fig.2 Accumulative anomaly curve of annual sunshine hours in Shandong during 1961-2008图3 1961～2008年山东省日照时数倾向率分布Fig.3 Trend rate distribution of sunshine hours in Shandong during 1961-2008表1 山东省各年代日照时数及距平Table 1 The sunshine hours and its anomaly in Shandong in each decade h年代Decade日照时数Sunshine hours距平Anomaly年代差Decadal difference 1960 2 624.5 147.97 -1970 2 549.9 73.37 74.6 1980 2 517.7 41.17 32.2 1990 2 386.7 -89.83 131.0 2000 2 258.1 -218.43 128.63 四季日照时数特征图4为1961～2008年山东省夏季日照时数历年变化曲线及线性趋势拟合线，表2为各季日照时数变化的倾向率及相关系数。

计算结果表明，山东省一年四季日照时数均呈下降趋势，以夏季减少得最为明显，平均以39.7 h/10年的速度递减;其次为冬季，递减的速度为22.1 h/10年，2个季节均通过信度为0.001的检验;春季日照时数减少得最不明显，平均为11.4 h/10年，不足夏季的1/3。

由以上分析可知，日照时数的减少主要发生在夏季和冬季，秋季、春季的日照时数减少得不显著。

图4 1961～2008年山东省夏季日照时数变化历年变化曲线及线性趋势拟合Fig.4 Annual variation and its linear fitting of sunshine hours of summer in Shandong Province from 1961 to 2008(unit:h)表2 山东省各季日照时数变化趋势及相关系数Table 2 Linear trend and correlation coefficient of sunshine hours of each season in Shandong注:n=47，α =0.100，rc=0.24; α =0.05，rc=0.28; α =0.010，rc=0.36;α=0.001，rc=0.46。

Note:n=47，α =0.100，rc=0.24; α =0.05，rc=0.28; α =0.010，rc=0.36;α =0.001，rc=0.46.季节Season倾向率∥h/10年Trend rate 相关系数Correlation coefficient春季Spring -11.4 0.26夏季Summer -39.7 0.71秋季Autumn -14.2 0.37冬季Winter -22.1 0.494 月日照时数变化特征太阳光能是主要的农业气候资源和最基本的气候因素，是绿色植物进行光合作用的能量源泉，也是热量的主要来源。

在植物体总干物质中，有90%～95%是通过光合作用合成的，只有5% ～10%来自根部吸收的养分。

因此，太阳光能的多少与农作物产量和品质关系极大。

不同月份的日照时数变化对不同农作物有不同的影响，如5月的日照时数对小麦灌浆影响较大，此时光照不足，既影响小麦灌浆成熟又容易引发病虫害;7～8月对棉花影响较大;而8～9月则是玉米灌浆成熟期。

因此有必要分析逐月日照时数演变特征。

由表3可知，山东省各月日照时数均为递减趋势，6月减幅最大，平均减幅为15.9 h/10年;2、3、9和11月减幅较小，平均减幅3.6～5.9 h/10年，其余月份平均减幅为6.7～14.5 h/10年。

减幅大的月份r值往往也大，尤其是6、7月的r值，分别达到0.66和0.56，通过显著性水平α=0.001的检验。