諸城市近50年日照變化特征分析
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【摘 要】對諸城市月、季、年日照時數進行統計分析，揭示其變化特征，更好地指導太陽資源工程建設具有重要的現實意義。選用諸城市1961～2010年的日照時數記錄，采用線性傾向估計方法分析月、季、年日照時數變化特征。結果表明：①2~4月日照時數呈增加趨勢，其余各月均呈遞減趨勢，其中8月日照時數遞減最明顯，其次是6月。②四季日照時數總體呈遞減趨勢，夏季＞冬季＞秋季＞春季，各季日照時數均為波動變化。③年日照時數總體呈明顯的減少趨勢，以57.97小時每10年的速率減少，近10年日照時數偏少尤為明顯。
一、引言
日照是指太陽在一地實際照射的時數。在以給定時間，日照時數定義為太陽直接輻照度達到或超過120瓦?米-2（W?m-2）的那段時間總和，以小時（h）為單位，也稱實照時數[1]。隨著全球氣候的變化、城市化的快速發展和人口越來越密集，城市大氣中的空氣污染問題越來越嚴重，氣溫、日照時數等氣象要素發生了明顯的變化 [2-3] 。近來不少學者對太陽輻射、日照時數、日照百分率的氣候變化進行過研究。李嘵文、李維亮等[4]通過對中國55個輻射站1961-1990年30年間地面太陽輻射變化趨勢的統計分析，發現中國大部分地面總輻射呈下降趨勢。買苗、曾燕等[5]利用黃河流域及周邊146個氣象站1960~2000年逐月日照百分率資料，分析發現流域日照百分率的下降表現得非常明顯，遍布整個流域的中、下游。郭軍、任國玉[6]利用天津地區4個站1961~2003年日照時數分析，發現近40年天津地區日照時數呈明顯的下降趨勢。張智、林莉等[7]用銀川市1952~2004年的日照時數進行研究，發現銀川市年、季、月日照時數均呈減少趨勢。賈金明、吳建河等[8]利用河南31個站1954~2005年的日照資料分析了河南及濮陽市的日照變化特征，發現河南省年日照時數呈減少趨勢，平均每10年135h。石慧蘭，王新堂等[9]通過分析德州市1954~2005年日照、云量等氣象要素得出德州市日照時數平均10年減少105.0小時，日照百分率平均10年降低2.4%。
日照時數變化是引發氣候變化的重要氣象因子之一，也是表征一個地方光照條件優劣和熱量程度的重要指標，對農業生產至關重要[8-9]。隨著經濟的快速發展，對能源的利用十分迫切，而太陽能已經被國際公認為是未來最有競爭性的能源之一。2010年根據諸城市對太陽能資源的使用現狀與要求，依據所處的地理位置 地形地貌、氣候特點、周邊環境、影響因素，對太陽能資源進行了評估。為此對諸城市近50年日照時數變化特征進行分析，更好地指導太陽資源工程建設具有重要的現實意義。
二、資料與方法
選取諸城市1961~2010年的日照時數資料，計算出各月，春（3~5月）、夏（6~8月）、秋（9~11月）和冬（12月至次年2月）的季、年日照時數的時間序列。用線性趨勢傾向的最小二乘法估計氣候變化趨勢，S＝a＋bs，其中b為線性趨勢，b＞0表示日照時數呈增加趨勢，b＜0表示日照時數呈減少趨勢，函數系數由最小二乘法求得，分析月、季、年的日照時數變化特征，得出其變化規律。
三、日照時數變化分析
1.月日照時數變化分析
從表1可以看出，1、2、11、12月日照時數較少，在172.4小時到178.7小時之間，12月日照時數最少；7~10月變化較為平穩，在200.2小時到209.2小時，3~6月日照時數較其它月份明顯偏高，5月為峰值，是258.8小時。最大值與最小值相差86.4小時。從各月日照時數變化率來看，除2~4月日照變化率為正，其余各月均為負值，其中8月日照時數遞減最明顯，以10.324小時每10年速度遞減，其次是6月，以9.159小時每10年的速度遞減。
表1 各月日照時數（單位：hh）及變化率(單位：每10年)
2.季日照時數變化分析
春季日照時數變化：春季平均日照時數為233.9小時，以1.307小時每10年遞減。從春季日照時數變化曲線（圖略）可以看出， 1961年、1962年、1965~1968年、1971年、1972年、1974~1976年、1978年、1979年、1981年、1982年、1993~1997年、2000年、2001年、2005年、2006年、2009年日照時數比季平均值偏多，其余年份均比季平均值偏少，偏多年份為26年，偏少年份為24年；1965年出現極大值，為273.4小時，1963年出現極小值，為194.7小時。雖日照時數比季平均日照時數偏多年份多于偏少年份，但日照時數總體呈遞減趨勢，說明日照時數變化大，分布不均，近10年日照時數減少較為顯著。
夏季日照時數變化：夏季平均日照時數為216.8小時，以8.088小時每10年的速率遞減。從圖2夏季日照時數變化曲線可以看出， 1962~1969年、1972~1974年、1977~1983年、1992年、1994年、1995年、1997年、1999年、2000年、2009年日照時數均在季平均值偏多，1984~199其余年份均比季平均值偏少，偏多年份與偏少年份相同；最大值出現在1969年，為273.2小時，最小值出現在2003年，為163.1小時，兩者相差110.1小時。雖然日照時數偏多年份與偏少年份相同，但日照時數總體呈明顯減少趨勢，其中8月份的貢獻最大，以10.324小時、每10年的速度遞減，近10年日照時數減少最為顯著。
秋季日照時數變化：秋季季平均日照時數為197.9小時，以4.206小時每10年的速率遞減。從秋季日照時數變化曲線（圖略）可以看出， 1963年、1965~1973年、1976~1980年、1991~1995年、1997年、1998年、2001年、2002年、2004年、2010年日照時數均比季平均值偏多，其余年份比季平均值偏少，偏多年份為26年，對于偏少年份，最大值出現在1965年，為238.1小時，最小值出現在1985年，為145.9小時，兩者相差92.2小時。雖然日照時數比季平均日照時數偏多年份多于偏少年份，但日照時數總體呈遞減趨勢，日照時數呈明顯的波動變化，分布極為不均，近10年日照時數減少較為明顯。
冬季日照時數變化：冬季平均日照時數為173.7小時，以5.149小時每10年的速率遞減。從圖2冬季日照時數變化曲線可以看出， 1961~1967年、1969年、1970年、1973年、1975~1977年、1979~1982年、1993~1996年、1998年、1999年、2001年2003年、2010年日照時數均比季平均值偏多，其余年份日照時數比季平均值偏少，最大值出現在1965年，為238.1小時，最小值出現在1985年，為145.9小時，兩者相差92.2小時。雖然日照時數比季平均日照時數偏多年份多于偏少年份，但日照時數總體呈遞減趨勢，且近10年日照時數偏少明顯，說明日照時數分布不均。
綜上所述得出：四季日照時數總體呈遞減趨勢，夏季＞冬季＞秋季＞春季，分別以8.088小時、5.149小時、4.206小時和1.307小時每10年的速率遞減。夏季遞減非常明顯，春季最小。各季日照時數均為波動變化，近10年日照時數減少尤為明顯。
圖2 諸城四季日照時數變化趨勢
3.年日照時數變化分析
諸城市年平均日照時數為2468.0小時，以57.97小時每10年的速率減少。從圖3可以看出，1961~1963年、1965~1973年、1977~1981年、1983年、1993~1995年、1997年、1999年、2009年日照時數均比季平均值偏多，其余年份日照時數比季平均值偏少，偏多年份為24年，偏少年份為26年。最大值出現在19 95年，為2799.3小時，最小值出現在2003年，為2111.3小時，兩者相差688.0小時。日照時數偏多年份偏多主要集中在60~70年代和90年代，偏少年份主要集中在80年代后期和00年代，近10年日照時數偏少尤為明顯，只有2009年偏多，其余均為偏少。年日照時數總體呈明顯的減少趨勢。
四、結論
1.除2~4月日照時數呈增加趨勢，其余各月均呈遞減趨勢，8月日照時數遞減最為明顯。
2.四季日照時數總體呈遞減趨勢，夏季＞冬季＞秋季＞春季，分別以8.088小時、5.149小時、4.206小時和1.307小時每10年的速率遞減。夏季遞減非常明顯，春季最小。各季日照時數均為波動變化，近10年日照時數減少尤為明顯。
3.年日照時數總體呈明顯的減少趨勢，以57.97小時每10年的速率減少，60、70年代日照時數以偏多為主，80時代中后期、90年代后以日照時數偏少為主，近10年尤為明顯。
參考文獻：
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