南靖縣近65年日照變化特征分析

□ 李雙錦 王麗玉 李 昕

（1.福建省氣象信息中心，福建 福州 350008；2.福建省氣象臺(tái)，福建 福州 350008；3.成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225）

日照時(shí)數(shù)，即地面實(shí)際暴露于陽光下受到照射的小時(shí)數(shù)，是表征太陽輻射強(qiáng)度的氣象要素之一，也是形成氣候的重要因素，與人們的日常生產(chǎn)生活、動(dòng)植物的生長發(fā)育等密切相關(guān)。因此，日照時(shí)長對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的部署和當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)建設(shè)有著顯著的影響。南靖縣位于福建省漳州市西北部，光、溫、水等農(nóng)業(yè)氣候資源豐富。作為福建的地州之一，自然環(huán)境條件良好，可以發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其是全縣日照充足，對(duì)農(nóng)業(yè)、亞熱帶經(jīng)濟(jì)作物、林木和部分熱帶作物的發(fā)展十分有利。因此，隨著全球氣候不斷變化的影響，研究該縣的氣候特征和日照變化趨勢是必要的，這對(duì)研究其他要素的變化也是有一定的指導(dǎo)意義的，也可為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

一、資料選取與分析方法

選取南靖縣1956-2020年共65年日照觀測資料，對(duì)日照時(shí)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、整理，整理出月、季、年的日照時(shí)長序列。并且以3～5月、6～8月、9～11月、12月至次年2月分別代表春、夏、秋、冬四季。利用線性回歸法、滑動(dòng)平均及累積距平法，分析日照時(shí)數(shù)序列的線性趨勢傾向率和變化趨勢，用Mann-Kendall非參數(shù)檢驗(yàn)法進(jìn)行日照時(shí)數(shù)突變分析［1］。

二、結(jié)果與分析

（一）年日照時(shí)長序列變化特征分析

根據(jù)南靖縣年日照時(shí)長變化曲線和線性趨勢圖分析，可以發(fā)現(xiàn)，近65年來，南靖縣的日照時(shí)長呈不斷下降的形勢。氣候傾向率為-61.709h/10a，1956-2020年南靖縣年日照時(shí)數(shù)減少401.1h。日照時(shí)數(shù)年間差異較大，1963年峰值為2451.9h，2016年谷值為1505.9h，相差946h，是大多數(shù)年份的61.4%，多年平均值為1887.8h。

從年際變化來看，20世紀(jì)50-70年代以正距平為主（1970年、1973年、1975年為負(fù)距平）。20世紀(jì)50-70年代平均日照時(shí)數(shù)高于多年平均水平，20世紀(jì)60年代平均日照時(shí)數(shù)為各年代平均日照時(shí)數(shù)最大值，達(dá)到2119.8h。從日照時(shí)長的年變化趨勢來看，20世紀(jì)60、70年代日照時(shí)數(shù)變化振幅比較大，分別為623.4、548.7h，而60、80、90、年代以及21世 紀(jì)10、20年代日照時(shí)數(shù)變化振幅分別為297.9、428.2、366.9、471.6、410.6h。

累積距平分析。根據(jù)累積距平法分析，南靖縣日照時(shí)數(shù)可大體劃分為連個(gè)階段，1956-1980年為多照階段；1981-2020年寡照階段。2個(gè)階段的平均日照時(shí)數(shù)相差226.3h。

（二）季節(jié)日照時(shí)數(shù)序列變化特征分析

從南靖縣近65年來的四季日照時(shí)數(shù)變化來看，可以看出春、夏、秋、冬四季日照時(shí)數(shù)均呈現(xiàn)遞減的趨勢，氣候傾向率分別為-12.065h/10a、-18.16h/10a、-17.307h/10a、-11.621h/10a。春季（3-5月）的日照時(shí)數(shù)變化為211～582.7h，標(biāo)準(zhǔn)偏差為79.8h，平均為347.7h；夏季（6-8月）日照時(shí)數(shù)變化為389.5～823.4h，標(biāo)準(zhǔn)偏差為73.6，平均為599h；秋季（9-11月）日照時(shí)數(shù)變化為350.9～723.6h，標(biāo)準(zhǔn)偏差為76.7，平均為545.6h；冬季（12-2月）日照時(shí)數(shù)變化為220.9～592.9h，標(biāo)準(zhǔn)偏差為80.5，平均為398.3h。

運(yùn)用累積距平方法分析日照變化趨勢。可以看出，四個(gè)季節(jié)的累積距平曲線整體處于單峰波動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)春季日照時(shí)數(shù)的累積距平曲線變化，可以發(fā)現(xiàn)，1956-1977年南靖縣日照偏多期（其中1974-1976年斷時(shí)段較小減少），1978-2020年呈持續(xù)減少趨勢，1993-2020年日照時(shí)數(shù)變化不明顯，呈現(xiàn)穩(wěn)定下滑的趨勢。根據(jù)夏季日照時(shí)數(shù)的累積距平曲線變化，不難看出，1956-1991年夏季為日照時(shí)數(shù)偏多期，而1971-1984年的夏季日照時(shí)數(shù)出現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的不斷減少，但是，日照時(shí)數(shù)變化趨勢不明顯。1992-2020年為日照時(shí)數(shù)減少期累積距平減幅較大，日照時(shí)數(shù)已經(jīng)大大減少。根據(jù)秋季日照時(shí)數(shù)的累積距平曲線變化可知，1956-1980年為多照期，1971-1975短時(shí)間減少趨勢，1981年開始，南靖日照呈遞減趨勢變化，其中1991-1995年短時(shí)間段日照時(shí)數(shù)增多趨勢。根據(jù)冬季日照時(shí)數(shù)的累積距平曲線變化，可知，1956-1980年累積距平曲線增幅較大，日照時(shí)數(shù)明顯遞增，期間1972-1975年出現(xiàn)短暫減少趨勢。1981年開始為寡照期，在20世紀(jì)80年代初中期日照時(shí)數(shù)發(fā)生明顯減少趨勢，1985-1986年出現(xiàn)短時(shí)間的增加趨勢，此后呈持續(xù)減少趨勢變化，2018年表現(xiàn)為增加趨勢。

（三）日照時(shí)數(shù)的突變檢驗(yàn)分析

氣候突變是指在較短的時(shí)間內(nèi)從一種相對(duì)穩(wěn)定的氣候狀態(tài)向另一種氣候狀態(tài)快速轉(zhuǎn)變，表現(xiàn)出氣候系統(tǒng)的非線性特征。由圖1可知，南靖縣日照時(shí)數(shù)1962-1965年呈增加趨勢，從1964年一直呈下降趨勢，UF和UB線在1975年附近發(fā)生交叉，交叉點(diǎn)處于a=0.05的兩條信度線之間，UF線自交叉點(diǎn)后穩(wěn)步下降并穿越-1.96的信度線，可見，1975年年日照時(shí)數(shù)發(fā)生減少突變。日照向著減少的方向變化。

圖1為南靖縣1956-2020年四季日照時(shí)數(shù)Mann-Kendal突變檢驗(yàn)曲線。由圖1a可知，南靖縣春季日照時(shí)數(shù)在1958-1959年、1963-1974年呈增加趨勢，1975年以來呈減少趨勢，UF和UB線在1969年發(fā)生交叉點(diǎn)，交叉點(diǎn)處于a=0.05的置信區(qū)間內(nèi)，UF線自交點(diǎn)后穩(wěn)步下降并穿過a=0.05顯著檢驗(yàn)性邊界，可見春季日照時(shí)數(shù)在1969年發(fā)生一次日照時(shí)數(shù)減少突變。由圖1b可知，夏季日照時(shí)數(shù)總體上呈減少趨勢，UF和UB線在1975年附近發(fā)生交叉，交叉點(diǎn)處于a=0.05的置信區(qū)間內(nèi)，UF線自交叉點(diǎn)后逐步下降并下沖-1.96的信度線，可見夏季日照時(shí)數(shù)在1975左右發(fā)生了一次日照減少突變。由圖1c可知，秋季日照時(shí)數(shù)變化情況要復(fù)雜的多。在置信區(qū)間內(nèi)交叉點(diǎn)較多，都集中在20世紀(jì)70年中期到80年代初期，分別為1974-1977年有4個(gè)交叉點(diǎn)及1981年一個(gè)交點(diǎn)，這里主要討論UF和UB相交于1981年的交點(diǎn)，自交點(diǎn)后UF值一直減少并穿過信度線的下邊界，可見秋季在1981年左右發(fā)生了日照時(shí)數(shù)減少的突變。由圖1d可知，冬季日照時(shí)數(shù)在1967年前呈增加趨勢，之后日照至2020年日照時(shí)數(shù)呈減少趨勢，UF和UB線在1979年附近發(fā)生交叉，交叉點(diǎn)處于a=0.05的置信區(qū)間內(nèi)，可見冬季日照時(shí)數(shù)在1979年左右發(fā)生以此日照減少突變。

三、日照變化對(duì)水稻生產(chǎn)的影響

南靖縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，主要農(nóng)作物為水稻。根據(jù)上述研究，1956-2020年，南靖縣的日照時(shí)長有明顯減少的變化趨勢。這些變化對(duì)水稻產(chǎn)量的影響體現(xiàn)在幾個(gè)方面：一方面，光照不足會(huì)導(dǎo)致作物光合作用減弱，養(yǎng)分積累減少；另一方面水稻的結(jié)實(shí)率和千粒重急劇下降，最終導(dǎo)致水稻產(chǎn)量的嚴(yán)重下降。因此，不斷減少的日照時(shí)長對(duì)水稻的生長有著極其不利的影響。

四、結(jié)語

（1）南靖1956-2020年日照時(shí)數(shù)呈明顯下降趨勢，近65年，南靖縣日照時(shí)數(shù)減少了近401.1個(gè)小時(shí)，20世紀(jì)60年代的日照時(shí)數(shù)最多，較其他多年平均偏多30%，另外，南靖縣近65年日照時(shí)數(shù)年際變化幅度較大，最多年和最少年相差達(dá)960h。

（2）四個(gè)季節(jié)的日照時(shí)長變化與年日照時(shí)數(shù)變化基本相似，均呈現(xiàn)不斷減少的變化趨勢。夏秋兩季減少得多，春冬兩季減少得少。

（3）南靖縣日照時(shí)數(shù)的減少會(huì)給水稻生長帶來非常嚴(yán)重的不良影響，造成水稻光合作用下降，養(yǎng)分積累減少，還會(huì)造成水稻的結(jié)實(shí)率和千粒重大幅度降低，最終導(dǎo)致水稻的減產(chǎn)。