近39年吐魯番日照時(shí)數(shù)變化特征分析

□ 吾爾尼沙·買買提 張江明

（吐魯番市高昌區(qū)氣象局，新疆 吐魯番 838000）

日照時(shí)數(shù)是指太陽(yáng)在一地實(shí)際照射的時(shí)數(shù)。在一給定時(shí)段內(nèi)太陽(yáng)直接輻照度大于或等于120W/m2的各時(shí)段時(shí)間總和。進(jìn)入到21世紀(jì)以來(lái)，全球氣候變暖引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，許多學(xué)者利用多種方法從不同的時(shí)空尺度出發(fā)，對(duì)氣候要素的變化趨勢(shì)進(jìn)行了研究。日照時(shí)數(shù)表征某地區(qū)接受太陽(yáng)輻射的時(shí)間數(shù)，可直接表示太陽(yáng)輻射，是地球上一切自然現(xiàn)象的主要能源，對(duì)各地天氣和氣候變化的影響較大。對(duì)日照時(shí)數(shù)的發(fā)生發(fā)展規(guī)律和變化趨勢(shì)進(jìn)行研究，對(duì)于城市建設(shè)、人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展均具有十分重要的意義。相關(guān)研究表明，新疆氣候呈現(xiàn)出變暖增濕的趨勢(shì)，各地的日照時(shí)數(shù)也隨之發(fā)生變化。因此，對(duì)新疆各地日照時(shí)數(shù)變化特征進(jìn)行研究具有十分重要的意義。吐魯番位于新疆中東部，天山東部山間盆地，屬獨(dú)特的暖溫帶大陸性干旱荒漠氣候，四季氣候特征是日照時(shí)數(shù)長(zhǎng)、氣溫高、晝夜溫差大、降水量少、風(fēng)力強(qiáng)、比較適宜葡萄生長(zhǎng)，由于瓜果豐茂和獨(dú)特的地理位置，使得吐魯番地下水貯量豐富，所以水果中具有較高的含糖量，吐魯番被稱為“世界葡萄種植園”。本文利用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，對(duì)吐魯番日照時(shí)數(shù)變化特征進(jìn)行分析，以期為當(dāng)?shù)睾侠聿季洲r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、調(diào)整種植格局和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展等提供科學(xué)參考依據(jù)。

一、研究資料和方法

（一）研究區(qū)概況

吐魯番市地處新疆東部，新疆天山支脈博格達(dá)山南麓，吐魯番盆地的中心，地理坐標(biāo)：處于88°29′28〃-89°54′33〃E，42°15′10〃-43°35′N之間。土地總面積13589km2。整體氣候特點(diǎn)：日照充足，熱量豐富，但極端干燥，降雨稀少，且大風(fēng)頻繁。

（二）資料選取

本文利用1981-2019年吐魯番國(guó)家基本氣象站逐月日照時(shí)數(shù)資料，該站1951年7月建立，位于吐魯番市青年路788號(hào)（地處吐魯番市中心地帶），海拔高度34.5m。2010年以來(lái)吐魯番氣象站四周不同距離處均有不同高度的建筑物蓋起，觀測(cè)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞。氣象臺(tái)站周邊障礙物對(duì)日照時(shí)數(shù)的影響較大，其中冬天最為顯著。2016年1月1日，該站搬遷至吐魯番市示范區(qū)鳳凰城南300m，海拔高度39.3m，緯度42°57’N，經(jīng)度89°14’E。遷站后探測(cè)環(huán)境未變化，屬盆地戈壁地貌，觀測(cè)場(chǎng)周邊地勢(shì)平坦，地表無(wú)植物生長(zhǎng)，四周為戈壁灘，北面1800m處為G30國(guó)道，西面700m有一片新建5層樓小區(qū)，土壤類型為粗沙土，與周邊大部分地域土質(zhì)相同。該站自建站開始就有日照時(shí)數(shù)的觀測(cè)，觀測(cè)儀器為暗筒式日照計(jì)，每日日落，后人工更換一次日照紙，將換下的日照紙，依照感光跡線的長(zhǎng)短，在其下描畫鉛筆線來(lái)計(jì)算各時(shí)日照時(shí)數(shù)以及全天的日照時(shí)數(shù)。2019年5月開始，日照時(shí)數(shù)用自動(dòng)觀測(cè)日照值，觀測(cè)儀器為光電式數(shù)字日照計(jì)。

（三）研究方法

采用常規(guī)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)日照時(shí)數(shù)時(shí)間分布特征進(jìn)行分析。其中季節(jié)劃分采用常規(guī)劃分標(biāo)準(zhǔn)：春季為3～5月，夏季為6～8月，秋季為9～11月，冬季為12月到次年2月。

二、吐魯番日照時(shí)數(shù)變化特征

（一）年際日照時(shí)數(shù)變化

圖1為1981-2019年吐魯番年日照時(shí)數(shù)變化趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，吐魯番年日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)出顯著的減少趨勢(shì)，年平均日照時(shí)數(shù)的傾向率為-61.008h/10a，通過(guò)了α=0.05水平的顯著性檢驗(yàn)。近39年吐魯番平均日照時(shí)數(shù)為2831.5h，其中年日照時(shí)數(shù)的峰值出現(xiàn)在1982年，高達(dá)3126.3h，而日照時(shí)數(shù)的谷值出現(xiàn)在2014年，只有2327.7h，兩者之間相差798.6h，日照時(shí)數(shù)的年際變化幅度較大。20世紀(jì)80年代，吐魯番平均日照時(shí)數(shù)為2961.0h，日照時(shí)數(shù)最多，到了20世紀(jì)90年代，日照時(shí)數(shù)逐漸減少，此時(shí)的平均日照時(shí)數(shù)為2808.9h，日照時(shí)數(shù)減少了152.1h，進(jìn)入21世紀(jì)后，日照時(shí)數(shù)則又開始上升，但是增加趨勢(shì)不太顯著，而從2010年往后，吐魯番日照時(shí)數(shù)則呈現(xiàn)出顯著的減少趨勢(shì)，此時(shí)的日照時(shí)數(shù)減少到了2715.6h。結(jié)合平均值曲線，在2002年之前，吐魯番大部分年份的日照時(shí)數(shù)幾乎在平均值以上，之后的日照時(shí)數(shù)則幾乎低于平均值。

（二）四季日照時(shí)數(shù)變化

除了春季外，吐魯番其余三季的平均日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，只是減少趨勢(shì)有一定的差異，日照時(shí)數(shù)減少幅度的季節(jié)差異特征較為明顯，其中日照時(shí)數(shù)減少幅度從大到小依次為冬季、秋季、夏季，其氣候傾向率分別為-40.323h/10a、-18.087h/10a、-6.079h/10a，春季日照時(shí)數(shù)變化傾向率為6.344h/10a，只有春季的日照時(shí)數(shù)沒(méi)有通過(guò)α=0.05的顯著性水平檢驗(yàn)。1981-2019年吐魯番冬季日照時(shí)數(shù)的年變化幅度最大，其日照時(shí)數(shù)的最大值、最小值分別為598.2h（1982年）、169.3h（2013年），兩者之間相差428.9h，其次為春季，日照時(shí)數(shù)的最大值和最小值之間相差251.8h；秋季次之，日照時(shí)數(shù)的最多年和最少年之間相差222.1h；而夏季日照時(shí)數(shù)的變化幅度最小，日照時(shí)數(shù)的最多年和最少年之間相差150.0h。

（三）月日照時(shí)數(shù)變化

通過(guò)對(duì)吐魯番市1981-2019年各月平均日照時(shí)數(shù)和傾向率進(jìn)行分析，吐魯番市各月日照時(shí)數(shù)分布不均，但是每月的日照時(shí)數(shù)基本都在110h以上，以5月份和7月份的日照時(shí)數(shù)最多，均超過(guò)了307.0h，其次是8月份，日照時(shí)數(shù)為302.6h，12月份的日照時(shí)數(shù)最少，只有114.0h。夏季日照時(shí)數(shù)最多，為913.9h，占全年日照時(shí)數(shù)的32.3%，其次是春季，日照時(shí)數(shù)為683.7h，占全年日照時(shí)數(shù)的28.5%，而秋季日照時(shí)數(shù)則為683.7h，占24.1%，冬季日照時(shí)數(shù)最少，只有426.2h，占15.1%。結(jié)合各月傾向率數(shù)據(jù)，不難看出，各月平均日照時(shí)數(shù)除了4月、5月、6月隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，其余各月的日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，以5月份增加的趨勢(shì)最大，1月份減少的趨勢(shì)最大，12月份減少的趨勢(shì)次大。由此不難看出，春季期間吐魯番日照時(shí)數(shù)為增加趨勢(shì)，除了6月份外，其余月份則是減少趨勢(shì)。

三、結(jié)論

（1）1981-2019年吐魯番年平均日照時(shí)數(shù)為2831.5h，年日照時(shí)數(shù)的峰值高達(dá)3126.3h，而日照時(shí)數(shù)的谷值為2327.7h，年平均日照時(shí)數(shù)隨著時(shí)間的變化而呈現(xiàn)出顯著的減少趨勢(shì)，氣候傾向率為-61.008h/10a。

（2）吐魯番春、夏、秋、冬四季日照時(shí)數(shù)的變化率分別為6.344h/10a、-6.079h/10a、-18.087h/10a、-40.323h/10a。除了春季外，其余三季的日照時(shí)數(shù)呈現(xiàn)出線性減少的趨勢(shì)，只是氣候變化傾向率有一定的差異，以冬季日照時(shí)數(shù)減少趨勢(shì)最為顯著，春季日照時(shí)數(shù)增加趨勢(shì)不太顯著。

（3）夏季日照時(shí)數(shù)最多，其次是春季和秋季，冬季日照時(shí)數(shù)最少，各月平均日照時(shí)數(shù)除了4月、5月、6月隨著時(shí)間的變化呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，其余各月的日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)出減少的趨勢(shì)，以5月份增加的趨勢(shì)最大，1月份減少的趨勢(shì)最大。