1961—2020年上海市日照时数的变化特征及对农业的影响

为研究上海市日照时数变化特点及对农业的影响,根据1961—2020年上海市11个气象站地面逐日日照观测资料,应用线性倾向、Morlet连续小波变化、Mann-Kendall检验和GIS等方法,分析上海市近60年日照时数的时空间特征、周期和突变点,以及对水稻和设施农业的影响。结果表明:近60年来,上海市日照时数呈显著减小趋势,每10年平均减少73.5 h,日照时数在1982年发生突变,由偏多期转为偏少期,突变后年平均日照时数下降了247 h,春季日照时数未发生突变,夏季、秋季和冬季日照时数的分别在1978年、1995年和1986年发生突变;日照时数减少导致全年晴天日数减少,多云和阴天日数增加;除春季的日照时数呈增加趋势外,其余3个季节的日照时数均呈减少趋势,夏季减幅最大(每10年减少38.3 h),冬季次之(每10年减少19.8 h),秋季最小(每10年减少17.8 h)(P<0.01);全年12个月份中,8月的日照时数减幅最大,每10年达14.9 h(P<0.01);年日照时数在不同时间度上存在周期震荡,其中31年的周期震荡最强;日照时数在突变(1982年)前,空间上呈现自东北多西南少的特征,在突变后呈现西部和中部较少、北部和东南部较多的特征;近60年水稻全生育期的日照时数平均每10年减少49.8 h,8月和9月下旬至10月的日照时数对水稻产量影响最大,相关系数分别为0.308(P<0.05)和0.435(P<0.01),该时间段内,上海北部、南部以及东部的日照时数较多,而西部和中部的日照时数较少;设施农业各等级寡照灾害在空间分布上呈现出西南部重于东北部的特征,并在日照时数突变后合计每10年增加了17次。研究结果可为上海市水稻和设施农业的布局和品种选育提供技术依据。

1960-2018年中国日照时数变化及其与大气环流的关系

日照时数是反映太阳辐射强弱的重要指标,是衡量一个地区太阳能开发潜力的重要依据,同时也是表征气候变化的重要气候要素之一,分析日照时数变化及其影响因素对于农业生产、太阳能资源开发具有重要意义。基于中国595个气象站点1960—2018年逐日日照时数数据,选取3个指数(年平均日照时数、日照时数≥3 h·d^(-1)的天数和日照时数≥6 h·d^(-1)的天数)量化日照时数变化,并分析了中国日照时数指数变化趋势及其与大气环流的关系。(1)中国日照时数空间分布不均,日照时数高的地区分布在青藏、西北、华北地区。青海冷湖是中国年平均日照时数最长和日照时数≥6 h·d^(-1)的天数最多的区域;四川盆地是中国年平均日照时数最短、日照时数≥3 h·d^(-1)和≥6 h·d^(-1)的天数最少的区域。中国年平均日照时数、日照时数≥3 h·d^(-1)和≥6 h·d^(-1)天数由最低值的四川盆地向高纬度、高海拔地区增加。(2)1960—2018年中国年平均日照时数、日照时数≥3 h·d^(-1)和≥6 h·d^(-1)天数均呈显著减少趋势(P<0.001),其中东北的南部、华北地区、华南地区及新疆的中部地区日照时数指数均呈显著下降趋势(P<0.001);而青藏高原、黄土高原和云贵高原的大部分地区日照时数呈不显著上升趋势。(3)日照时数变化受大气环流的影响显著。日照时数年际变化与亚洲区极涡强度指数呈显著正相关(P<0.001),与北极涛动指数和西太平洋副高强度指数呈显著负相关。中国东部地区大气环流主要通过影响天气进而影响日照时数变化的。研究结果可为区域太阳能资源合理开发利用和日照时数变化预测提供参考。

近50年鉴江流域日照时数的气候特征

利用线性趋势、M-K突变分析等方法详细分析了1973—2022年鉴江流域年、季日照时数气候特征,结果表明:近50年来,鉴江流域春季日照时数呈不显著的上升趋势,年及其他3季则呈不显著下降趋势。从9年滑动平均日照时数看,夏、秋季主要集中在550~640 h之间,春、冬季主要集中在300~400 h之间。春季日照时数在2007年前后发生突变,秋季在1995年前后发生突变。年日照时数主要存在2~6年显著周期。空间分布上,年日照时数呈现由南向中北部递减分布。相对湿度、降水量、降水日数、总云量以及低云量与日照时数显著负相关,夏季平均气温和平均最高气温与日照时数呈显著正相关。

四川盆地日照时数变化特征及未来趋势分析

基于1980~2018年14个气象站点实测的日照时数,采用线性倾向趋势分析、Morlet小波分析和重标极差分析方法分析了四川盆地日照时数时空分布特征及其未来变化趋势,结果表明:1) 观测期间年日照时数呈增加趋势,气候倾向率达到了19.1 h/10a,且春夏冬三季呈增加趋势,秋季呈下降趋势,但这些变化均没有达到显著性水平。年日照时数具有26年(第一主周期)和8年(第二主周期)的周期变化特征。2) 年日照时数在中部及西南地区较低,由此向北和向西均逐渐增加;夏季日照时数自西南向东北日照时数值呈逐渐增加趋势,而冬季的空间分布模态与夏季基本相反。3) 年日照时数未来变化继续呈增加趋势,但这种持续性较弱。季节尺度上春夏冬三季的日照时数继续呈增加趋势,而秋季日照时数未来趋势存在很大的不确定性。Based on the sunshine hours measured by 14 meteorological stations from 1980~2018, this paper studies the temporal and spatial variation characteristics and its future trend in the Sichuan Basin by using linear trend analysis, Morlet wavelet analysis and re-scale range analysis. The results showed that: 1) during the observation period, the annual sunshine hours showed an increasing trend, and the climate trend rate reached 19.1 h/10a. In addition, there was an increasing trend in spring, summer and winter, and a decreasing trend in autumn. But none of these changes reached a significant level. Annual sunshine hours had periodic changes of 26 years (the first main cycle) and 8 years (the second main cycle). 2) The annual sunshine hours were lower in the central and southwest regions of the Sichuan Basin, and thus gradually increased north and west;the sunshine hours in summer gradually increased from southwest to northeast, and the spatial distribution mode in winter was basically opposite to that in summer. 3) Future changes in annual sunshine hours continued to show an increasing trend, but this persistence was weak. On the seasonal scale, sunshine hours in spring, summer and winter continued to increase, while there is a great deal of uncertainty about future trends in fall sunshine hours.

齐齐哈尔市近60 a日照时数变化特征分析

利用齐齐哈尔市1962-2023年日照数据资料,分析齐齐哈尔市近60 a日照时数变化特征,采用线性倾向估计、累计距平和Mann-Kendall突变检验等方法,对齐齐哈尔市日照时数的年、季、月变化特征进行分析,结果表明:近60 a齐齐哈尔市日照时数呈现减少趋势,气候倾向率为-24.0/10 a,年日照时数最大值出现在1982年,为3001.3 h,最小值出现在2022年,为2462.4 h,极差538.9 h,年日照在2010年附近发生突变;四季日照时数春、冬季呈增长趋势,夏、秋季呈减少趋势,其中夏季减少趋势最为显著;逐月日照时数1-4月呈上升趋势,以4月增幅较大,2月增幅较小,其余月份呈下降趋势,下降明显的月份是6月,下降幅度最小的是9月。

近60年重庆市日照时数时空变化特征及影响因素分析

为探究重庆市日照时数的时空变化规律,基于重庆34个气象站点1961-2020年逐日日照时、风速、温度、总云量、相对湿度资料,使用M-K突变检验、小波分析、时空冷热点模式探测等方法对地区日照时数的时空变化及其影响因素进行分析。结果表明:①重庆日照时数呈现“东北高、东南低”的分布特点。高值集中在巫山、巫溪等地;低值集中在彭水等地。②年均日照时数呈极显著下降趋势,突变年份1979年,振荡主周期为46年。除春季外其他季节均呈现下降趋势。③时空冷热点表明近重庆近60年的日照时数呈现混合聚类、振荡冷点2种模式。④相关系数的季节性差异表明各因素与日照时数的关系并非定值,其中风速、总云量、相对湿度与日照时数相关性四季均显著,降水与温度与日照仅在夏季关系较为紧密。

基于MODIS云量产品的湖北省格点日照时数计算

利用2019—2021年MODIS遥感云量资料,基于地面气象观测日照百分率数据与卫星遥感云量之间存在的负相关关系,按照不同月份、不同区域建立反演计算模型,计算了湖北省1 km空间分辨率的月日照百分率和日照时数,并选取代表性地面气象站观测资料对日照时数计算结果进行验证。结果表明:湖北省各气候区月平均遥感云量与日照百分率之间均为极显著相关,各代表站年日照时数计算相对误差均小于2%,月日照时数计算值误差小于10 h,表明构建的日照时数反演模型计算精度较高。计算得到湖北省年日照时数在854.8~1952.8 h。湖北省西南西部为日照时数最少的地区,年日照时数低于1100 h;湖北省东北北部和湖北省西北南部是日照时数最多的地区,年日照时数大于1850 h。从日照时数反演结果中还可以发现,受水陆热力条件差异影响,湖北省平原地区湖泊水体云量比周边陆地偏少,日照时数比周边陆地偏大。

四川省日照时数时空变化特征及影响因子分析

基于四川省1961~2017年31个气象站点实测的日照时数和同步观测的气压、气温、相对湿度和风速等资料,采用气候倾向率、Mann-Kendall (M-K)突变检验和Morlet小波分析等方法,本文研究了四川省日照时数的时空变化特征及其影响因子,结果表明:1) 四川省年平均日照时数为1795.5 h,呈显著下降趋势,约为每10年下降29.4 h。年代际尺度上,自20世纪90年代起,日照时数从相对较高的时期逐渐过渡到相对较低的时期。2) 日照时数在1985年发生了明显突变:从偏多期骤然转变为偏少期。就周期性特征而言,日照时数主要包含了3个不同周期,分别为5年(第三周期)、11年(首要周期)和23年(次要周期)。3) 四川省日照时数在空间上自东向西递增,呈现出“西多东少”的分布格局。4) 平均风速对日照时数影响最大,二者呈显著正相关;云量和相对湿度对日照时数的影响次之,呈显著负相关关系;降水量与日照时数呈负相关关系,但不是很显著;气压对日照时数影响较小。Based on the sunshine hours measured by 31 meteorological stations in Sichuan Province from 1961 to 2017 and the data of air pressure, temperature, relative humidity and wind speed observed simultaneously, this paper studies the temporal and spatial variation characteristics and influencing factors of sunshine hours in Sichuan Province by using climatic inclination rate, Mann-Kendall (M-K) mutation test and Morlet wavelet analysis. The results showed that: 1) The annual average sunshine hours in Sichuan Province were 1795.5 h, showing a significant downward trend, about 29.4 h per 10 years. From the perspective of interdecadal change, since the 90s of the 20th century, the sunshine hours have gradually transitioned from a relatively high period to a relatively low period. 2) In 1985, there was an obvious abrupt change in the number of sunshine hours: it changed from a period of more than one period to one period of less. In terms of cyclical characteristics, the number of sunshine hours mainly includes three different cycles, namely 5 years (the third cycle), 11 years (the primary cycle) and 23 years (the secondary cycle). 3) The sunshine hours in Sichuan Province increased spatially from east to west, showing a distribution pattern of “more in the west and less in the east”. 4) The average wind speed had the greatest impact on the number of sunshine hours, and there was a significant positive correlation between the two. The effects of cloud cover and relative humidity on sunshine hours were the second, showing a significant negative correlation. There was a negative correlation between precipitation and sunshine hours, but it was not very significant. Barometric pressure has little effect on the number of hours of sunshine.

三江源果洛地区日照时数变化特征及影响因子分析

利用三江源果洛地区6个站1980—2019年的日照资料,分析了该地区日照时数的变化特征及其影响因子。结果表明:三江源果洛地区日照时数的空间分布呈现从西北向东南逐渐减少的趋势;近40年的日照时数以-40.2 h/(10 a)的趋势显著减少;日照时数在春、夏、秋、冬四季均呈减少趋势,变化率分别为-11.4 h/(10 a)、-8.2 h/(10 a)、-11.8 h/(10 a)、-8.2 h/(10 a);月平均日照时数的分布呈“三峰三谷”型,4月为全年日照时间最多的月份;根据Hurst指数的H值判断,日照时数变化与过去一致,呈较强的减少趋势,四季以及各站日照时数的变化趋势亦与过去一致;日照时数的变化与总云量、低云量、降水量存在显著的负相关关系,其中低云量对日照时数的影响最大,其次是总云量、降水量。

近48 a巴彦淖尔地区日照时数变化特征及影响因子分析

基于巴彦淖尔地区8个国家气象观测站1975—2022年日照时数逐月整编资料,采用气候倾向率、显著性检验、滑动t检验以及相关性分析等方法,对该地区日照时数的变化特征以及对日照时数有影响的多个气象因子进行统计分析。结果表明:巴彦淖尔地区近48 a日照时数呈显著下降趋势,气候倾向率为-21.78 h/10 a,并在1981年和1985年发生了两次突变现象。四季日照时数均呈现不同程度的下降趋势且下降强度不一,其中秋季减少强度最大,为-9.52 h/10 a;冬季减少强度最小,为-1.53 h/10 a。四季平均日照时数由多到少依次为夏季>春季>秋季>冬季,四季日照时数异常(或接近异常)偏少情况主要发生在1992年以后,异常(或接近异常)偏多情况主要发生在1978—1990年之间。各月平均日照时数分布不均匀,最大值出现在5月,最小值出现在12月,其中6月和9月对巴彦淖尔地区日照时数的减少贡献率最大。年日照时数与平均气温、平均水汽压、霾日数、雾日数呈负相关,与大风日数呈正相关;秋季日照时数的减少主要受雾日数增多的影响,其次是受水汽压增大、霾日数增多和大风日数减少的影响;夏季和春季日照时数的减少主要受水汽压增大的影响。

乌兰地区日照时数变化特征及其对牧草的影响

根据乌兰地区2个地面气象观测站1988~2022年的逐月日照时数资料和2013~2017年牧草资料,运用线性回归、滑动平均、相关分析和小波分析法分析了乌兰地区日照时数变化特征和日照对牧草的影响。结果表明:乌兰地区近35a各月日照时数最大值出现在5月,为274.6h,月最小日照时数出现在2月。各季节的日照时数春季呈上升趋势,其他季节总体呈下降趋势;秋季日照时数以17.2h/10a的速率显著减少,冬季日照时数下降趋势最小。年日照时数以44.2h/10a的速率呈下降趋势。乌兰地区日照时数存在8~10a和1~2a的周期振荡。乌兰地区牧草生长季(4~8月)日照时数为1328h,为全年日照时数的45%,2013~2017年总产草量呈缓慢上升趋势,日照时数与产草量呈负相关。

修文县1963-2020年日照时数变化特征

基于1963-2020年贵州省修文县日照时数数据,利用线性趋势分析法、Mann-Kendall趋势分析等方法,分析了修文县日照时数的变化特征。结果表明:年均日照时数为1257.5 h,年日照时数呈波动下降趋势,其气候倾向率为-46 h/10 a;春、夏、秋、冬四季的日照时数均呈减少趋势,与年日照时数变化趋势一致;4-9月份期间,日照时数相对较多;且年日照时数在2007年前后发生了突变,9月份日照时数于2017-2019年发生了由多到少的突变,春季、夏季、秋季和冬季日照时数均发生由多到少的突变。

近63年合作市日照时数的变化特征分析

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157.5~213.9h之间,月平均日照时数为196.8h。

兴安盟索伦镇日照时数气候特征分析

选取索伦镇1981—2022年日照时数等观测数据,运用统计、距平及一元线性回归分析法等分析索伦镇日照时数及日照百分率特征及变化趋势。结果显示:1981—2022年索伦镇年日照时数及日照百分率均呈增多趋势,以冬季和春季的日照时数增多为主要贡献。

近60年西安日照时数变化特征及其影响因子分析

利用常规气象观测资料和MODIS卫星C5气溶胶产品,分析了近60年西安日照时数变化特征及其相关影响因子。结果表明,西安日照时数在1981-2001年之间存在明显的下降趋势,以春、夏季日照时数下降最为明显,秋、冬季次之。渭南、华县的日照时数变化表明,西安及其以东地区的日照时数存在区域性下降,且3个城市的日照时数下降百分率存在明显的相关性。而华山(海拔2064.9m)的日照时数在近几十年中并未出现明显的增加或减少趋势,因此,影响西安及其东部日照时数下降的原因很可能位于近地面2km以下。通过分析气溶胶光学厚度、总云量、低云量和降水量的变化,发现关中东部地区的气溶胶光学厚度明显高于西部地区,高浓度的气溶胶并未导致西安、渭南、华县3个城市的总云量、低云量和降水量的增加,相反云量和降水量均呈现弱的区域性下降趋势。因此,西安及其以东地区日照时数的区域性下降不是气溶胶的间接效应引起的,很可能是在地形和盛行风向的共同作用下导致气溶胶在关中东部地区堆积而产生的直接辐射效应所致。

山东省日照时数的气候变化特征及其影响因素

运用山东省1970-2009年123个气象站逐月日照时数资料,采用滑动t检验、气候趋势分析等方法对年、季日照时数的变化特征进行分析,同时研究总云量、低云量、水汽压和降水量等对日照时数变化有影响的气象因子的分时段变化特征。结果表明,山东省历年日照时数在1983、1997年前后发生了突变,1997年的突变最显著;年日照时数呈大致的纬向分布,且具有典型的南少北多的特点,鲁北、山东半岛西北部最多,鲁南最少;年日照时数呈极显著的减少趋势,达到-91.3h/10a(P<0.01),山东半岛东部和北部日照时数的减少趋势最小,个别站有增加的趋势,鲁西南、鲁西、鲁中山区及鲁北沿海等地年日照时数显著减少;四季中夏季日照时数下降最明显,春季下降速率最小;各月中以5月日照时数最多;1997年以后总云量的显著增多对日照时数减少的贡献较大,整个分析期内水汽压的显著增大对日照时数减少的贡献最大。研究结果可为了解区域气候变化,促进可持续发展提供依据。

我国近59年日照时数变化特征及其与温度、风速、降水的关系

利用全国194个气象站1951～2009年日照、温度、风速和降水资料,将全国按照气候区域划分为11个气候区,采用线性趋势及Morlet小波函数分析法,对全国及各区域近59年来日照时数的季节变化和年际变化时间序列进行了分析,同时还对与日照时数变化密切相关的温度、风速、降水等气象要素进行了年际变化特征比较。结果表明:全国年日照时数呈显著减少的趋势,平均每10年减少36.9h,各区域变化与全国一致,只是日照时数减小程度不同;1981年是全国日照时数由较强期到偏弱期的转折年;全国年日照时数在1990年代中期前有7～10a左右的明显周期振荡;全国四季日照时数沿海地区减少速度要快于内陆,南方快于北方。全国年日照时数与温度呈负相关关系,相关系数为-0.52;与风速呈正相关关系,相关系数为0.76;与降水呈负相关关系,相关系数为-0.27;前两者均通过了99.9%的信度检验,后者通过了95%的信度检验。

近40年那曲地区日照时数和风速变化特征

利用那曲地区6个气象站1961—2000年逐日日照时数和风速资料,采用常规统计方法和墨西哥帽小波变换分析那曲地区近40年日照时数和风速的地理分布以及年内、年际、年代际变化规律。主要结果是:那曲大部分地区,年总日照时数大于2550小时,年平均风速大于4m·s-1;近40年那曲地区春季、夏季、秋季、冬季、生长季(5—9月)和年6个时段的日照时数均呈减少趋势;风速冬季呈减少趋势,其它时段呈增加趋势;6个时段的90年代日照和风速都小于80年代;2000—2005年日照时数和风速继续减小的可能性比较大。

“日光城”拉萨日照时数的变化特征

利用拉萨1970年～2004年的日照时数、水汽压、降水、云量等资料，采用气候统计方法讨论了35年来拉萨日照时数气候变化特征及变化原因，主要得出以下结论：拉萨年日照时数达2980h；一年中10月份的日照时数最长，长达281h，8月份日照时数最短，为219h。4个季节中，秋季日照最丰富，长达777h，其次是春季、冬季，分别为769h、736h，夏季最少为698h。1970年～2004年以来拉萨的年日照时数呈减少趋势，平均每10年减少近58h，20世纪90年代末期以来日照时数更是显著减少；4个季节中夏季日照时数的减少幅度最大，减幅为27h／10年。六气水汽压、降水是影响拉萨日照时数变化的主要因子，尤其是20世纪90年代以来，它们的显著增加对该时期日照时数的减少有着重要贡献。

中国西南地区日照时数变化及影响因素

运用多种方法,对中国西南地区110个气象站1961—2009年日照时数变化的研究发现,该区年均日照时数为1 894 h,日照时数的较大值主要分布存海拔较高的西藏高原、横断山区和云南高原,而贵州高原和四川盆地日照时数相对较少.研究区年和季节日照时数在1990年之前降低,此后明显增加.日照时数降低的台站主要分布在低海拔区,特别是四川盆地和贵州高原,位于高海拔区的大多数台站降低幅度较小或呈增加趋势.风速是影响研究区日照时数变化的主要原冈,1969—2009年除秋季外风速与日照时数变化呈显著正相关,而且展现出相同的变化趋势.1969—2000年日照时数降低幅度明显大于2001—2009年,两个时段日照时数变化幅度的空间分布格局与同时段风速变化相似.除春、秋季外,1969—2009年风速小于1.5 m/s的台站日照时数的降低幅度明显高于风速大于1.5 m/s的台站,而且年和季节日照时数表现降低趋势的台站百分率也是前者大于后者.湿度是影响日照时数变化的又一因素,1961—2009年湿度与日照时数变化呈明显反向趋势,而且年和季节日照时数变化都与湿度变化显著负相关.此外,地表接收的太阳辐射通量、云覆盖面积、云中含水量和降水也对日照时数变化有显著影响,特别是引起了1970年和1990年前后日照时数的明显变化.