诸城市近50年日照变化特征分析
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【摘 要】对诸城市月、季、年日照时数进行统计分析，揭示其变化特征，更好地指导太阳资源工程建设具有重要的现实意义。选用诸城市1961～2010年的日照时数记录，采用线性倾向估计方法分析月、季、年日照时数变化特征。结果表明：①2~4月日照时数呈增加趋势，其余各月均呈递减趋势，其中8月日照时数递减最明显，其次是6月。②四季日照时数总体呈递减趋势，夏季＞冬季＞秋季＞春季，各季日照时数均为波动变化。③年日照时数总体呈明显的减少趋势，以57.97小时每10年的速率减少，近10年日照时数偏少尤为明显。
一、引言
日照是指太阳在一地实际照射的时数。在以给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦・米-2（W・m-2）的那段时间总和，以小时（h）为单位，也称实照时数[1]。随着全球气候的变化、城市化的快速发展和人口越来越密集，城市大气中的空气污染问题越来越严重，气温、日照时数等气象要素发生了明显的变化 [2-3] 。近来不少学者对太阳辐射、日照时数、日照百分率的气候变化进行过研究。李哓文、李维亮等[4]通过对中国55个辐射站1961-1990年30年间地面太阳辐射变化趋势的统计分析，发现中国大部分地面总辐射呈下降趋势。买苗、曾燕等[5]利用黄河流域及周边146个气象站1960~2000年逐月日照百分率资料，分析发现流域日照百分率的下降表现得非常明显，遍布整个流域的中、下游。郭军、任国玉[6]利用天津地区4个站1961~2003年日照时数分析，发现近40年天津地区日照时数呈明显的下降趋势。张智、林莉等[7]用银川市1952~2004年的日照时数进行研究，发现银川市年、季、月日照时数均呈减少趋势。贾金明、吴建河等[8]利用河南31个站1954~2005年的日照资料分析了河南及濮阳市的日照变化特征，发现河南省年日照时数呈减少趋势，平均每10年135h。石慧兰，王新堂等[9]通过分析德州市1954~2005年日照、云量等气象要素得出德州市日照时数平均10年减少105.0小时，日照百分率平均10年降低2.4%。
日照时数变化是引发气候变化的重要气象因子之一，也是表征一个地方光照条件优劣和热量程度的重要指标，对农业生产至关重要[8-9]。随着经济的快速发展，对能源的利用十分迫切，而太阳能已经被国际公认为是未来最有竞争性的能源之一。2010年根据诸城市对太阳能资源的使用现状与要求，依据所处的地理位置 地形地貌、气候特点、周边环境、影响因素，对太阳能资源进行了评估。为此对诸城市近50年日照时数变化特征进行分析，更好地指导太阳资源工程建设具有重要的现实意义。
二、资料与方法
选取诸城市1961~2010年的日照时数资料，计算出各月，春（3~5月）、夏（6~8月）、秋（9~11月）和冬（12月至次年2月）的季、年日照时数的时间序列。用线性趋势倾向的最小二乘法估计气候变化趋势，S＝a＋bs，其中b为线性趋势，b＞0表示日照时数呈增加趋势，b＜0表示日照时数呈减少趋势，函数系数由最小二乘法求得，分析月、季、年的日照时数变化特征，得出其变化规律。
三、日照时数变化分析
1.月日照时数变化分析
从表1可以看出，1、2、11、12月日照时数较少，在172.4小时到178.7小时之间，12月日照时数最少；7~10月变化较为平稳，在200.2小时到209.2小时，3~6月日照时数较其它月份明显偏高，5月为峰值，是258.8小时。最大值与最小值相差86.4小时。从各月日照时数变化率来看，除2~4月日照变化率为正，其余各月均为负值，其中8月日照时数递减最明显，以10.324小时每10年速度递减，其次是6月，以9.159小时每10年的速度递减。
表1 各月日照时数（单位：hh）及变化率(单位：每10年)
2.季日照时数变化分析
春季日照时数变化：春季平均日照时数为233.9小时，以1.307小时每10年递减。从春季日照时数变化曲线（图略）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年日照时数比季平均值偏多，其余年份均比季平均值偏少，偏多年份为26年，偏少年份为24年；1965年出现极大值，为273.4小时，1963年出现极小值，为194.7小时。虽日照时数比季平均日照时数偏多年份多于偏少年份，但日照时数总体呈递减趋势，说明日照时数变化大，分布不均，近10年日照时数减少较为显著。
夏季日照时数变化：夏季平均日照时数为216.8小时，以8.088小时每10年的速率递减。从图2夏季日照时数变化曲线可以看出， 1962~1969年、1972~1974年、1977~1983年、1992年、1994年、1995年、1997年、1999年、2000年、2009年日照时数均在季平均值偏多，1984~199其余年份均比季平均值偏少，偏多年份与偏少年份相同；最大值出现在1969年，为273.2小时，最小值出现在2003年，为163.1小时，两者相差110.1小时。虽然日照时数偏多年份与偏少年份相同，但日照时数总体呈明显减少趋势，其中8月份的贡献最大，以10.324小时、每10年的速度递减，近10年日照时数减少最为显著。
秋季日照时数变化：秋季季平均日照时数为197.9小时，以4.206小时每10年的速率递减。从秋季日照时数变化曲线（图略）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年日照时数均比季平均值偏多，其余年份比季平均值偏少，偏多年份为26年，对于偏少年份，最大值出现在1965年，为238.1小时，最小值出现在1985年，为145.9小时，两者相差92.2小时。虽然日照时数比季平均日照时数偏多年份多于偏少年份，但日照时数总体呈递减趋势，日照时数呈明显的波动变化，分布极为不均，近10年日照时数减少较为明显。
冬季日照时数变化：冬季平均日照时数为173.7小时，以5.149小时每10年的速率递减。从图2冬季日照时数变化曲线可以看出， 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年日照时数均比季平均值偏多，其余年份日照时数比季平均值偏少，最大值出现在1965年，为238.1小时，最小值出现在1985年，为145.9小时，两者相差92.2小时。虽然日照时数比季平均日照时数偏多年份多于偏少年份，但日照时数总体呈递减趋势，且近10年日照时数偏少明显，说明日照时数分布不均。
综上所述得出：四季日照时数总体呈递减趋势，夏季＞冬季＞秋季＞春季，分别以8.088小时、5.149小时、4.206小时和1.307小时每10年的速率递减。夏季递减非常明显，春季最小。各季日照时数均为波动变化，近10年日照时数减少尤为明显。
图2 诸城四季日照时数变化趋势
3.年日照时数变化分析
诸城市年平均日照时数为2468.0小时，以57.97小时每10年的速率减少。从图3可以看出，1961~1963年、1965~1973年、1977~1981年、1983年、1993~1995年、1997年、1999年、2009年日照时数均比季平均值偏多，其余年份日照时数比季平均值偏少，偏多年份为24年，偏少年份为26年。最大值出现在19 95年，为2799.3小时，最小值出现在2003年，为2111.3小时，两者相差688.0小时。日照时数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年日照时数偏少尤为明显，只有2009年偏多，其余均为偏少。年日照时数总体呈明显的减少趋势。
四、结论
1.除2~4月日照时数呈增加趋势，其余各月均呈递减趋势，8月日照时数递减最为明显。
2.四季日照时数总体呈递减趋势，夏季＞冬季＞秋季＞春季，分别以8.088小时、5.149小时、4.206小时和1.307小时每10年的速率递减。夏季递减非常明显，春季最小。各季日照时数均为波动变化，近10年日照时数减少尤为明显。
3.年日照时数总体呈明显的减少趋势，以57.97小时每10年的速率减少，60、70年代日照时数以偏多为主，80时代中后期、90年代后以日照时数偏少为主，近10年尤为明显。
参考文献：
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[5]买苗,曾燕,邱新法等.黄河流域近40年日照百分率的气候变化特征[J].气象,2005,32(5):62-66.
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[8]贾金明,吴建河,徐巧真等.河南日照变化特征及成因分析[J].气象科技,2007，35(5)：655-660.
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