包静雯 倪大敬 邱丽芳 罗秀明

摘 要：利用宣城市7个国家级气象观测站1971—2020年逐日日照时数资料，运用线性趋势分析、异常年份分析、ArcGIS反距离权重插值法和Origin软件等，对宣城市近50a日照时数的年、季、月变化特征及空间分布特征进行分析。结果表明，近50年来宣城市年日照时数呈显著的下降趋势，年日照时数变化幅度较大，最高值和最低值相差达807.1h。四季日照时数均呈减少趋势，其中夏季日照时数变幅最大，春季最小。日照时数空间差异明显，基本上呈现北多南少、由北向南逐渐减少的趋势。

关键词：日照时数;时空变化;宣城市

中图分类号 P422.11 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）11-0150-06

Analysis on Variation Characteristics of Sunshine Duration in Xuancheng City in Recent 50 Years

BAO Jingwen1   NI Dajing2   QIU Lifang1   LUO Xiuming3

（1Xuancheng Meteorological Bureau， Xuancheng 242000， China; 2Jixi Meteorological Bureau， Jixi 245300， China; 3Guangde Meteorological Bureau， Guangde 242200， China）

Abstract： Using the daily sunshine duration Data of 7 national meteorological stations in Xuancheng City from 1971 to 2020， the annual， seasonal and monthly variation characteristics and spatial distribution characteristics of sunshine duration in xuancheng City in recent 50 years were analyzed by using linear trend analysis， abnormal year analysis， ArcGIS inverse distance weight interpolation method and Origin software. The results show that：  In recent 50 years， the annual sunshine hours in Xuancheng city showed a significant downward trend， and the annual sunshine hours varied greatly， with a difference of 807.1h between the highest value and the lowest value.  The variation amplitude of sunshine duration was the largest in summer and the smallest in spring.  The spatial difference of sunshine duration is obvious， showing a trend of more sunshine duration in north and less sunshine duration in south， and gradually decreasing from north to south.

Key words： Sunshine hours; Change of time and space; Xuancheng City

1 引言

气候变暖是全球气候变化一个不争的事实，全球气候变化研究已成为目前国际上科学界的热点之一。日照是气候形成的重要因素，是太阳辐射最直接的表现，它与人类的生产生活及动植物的生长发育密切相关[1-2]。因此，研究日照时数的时空变化特征，对于分析宣城市气候变化，促进农业结构调整，合理布局农业生产具有非常重要的现实意义。

近年来，不少学者对日照时数进行了研究，例如，张少婷[3]、殷方圆[4]、史建橋[5]等研究表明，我国青海、晋陕蒙、甘肃等地区日照时数呈明显的下降趋势，这与任国玉[6]等所研究的1956—2002年全国平均日照呈下降趋势的结论一致;于海敬[7]分析了1971—2015年安徽省23个气象台站逐日日照时数，结果表明，安徽省日照时数呈北多南少，由北向南逐渐减少的空间变化趋势，安徽省南部和东南部的日照时数相对偏少。

宣城市位于安徽省东南部，地跨北纬29°57′～31°19′，东经117°58′～119°40′，气候温暖湿润，四季分明，属亚热带季风气候[8-9]。宣城市特殊的地理位置和过渡性的气候，造成极端天气事件的发生频率较高，因此，研究宣城市的气候变化具有重要意义。目前，对于宣城市气温、降水以及极端气候等气象要素的变化，气象工作者已从不同时间尺度进行了分析研究，而对宣城市日照时数变化特征的研究仍相对较少。因此，有必要对宣城市日照时数时空变化情况进行研究。

2 资料与方法

2.1 资料 本研究采用宣城市7个国家级气象观测站（宣城、郎溪、广德、泾县、宁国、绩溪、旌德）1971—2020年逐日日照时数资料，原始数据来自于安徽省气象信息中心，数据连续较为完整，对于个别缺值采用相邻日期数据的平均值进行填充。四季按照冬季12月至次年2月，春季3—5月，夏季6—8月，秋季9—11月进行划分，日照时数时空变化采用7个站点的年平均值。本文所研究区域的气象站点分布详见图1。

2.2 研究方法

2.2.1 线性趋势分析 采用一元线性回归方程来分析日照时数的线性变化趋势，其表达式为：

[xi=a+btii=1，2，3，…，n] （1）

式中：[a]为常数，[b]为回归系数，[b×10]称为气候倾向率，表示气象要素每10a的变化速率。气象要素的变化趋势由[b]的符号决定，[b]的符号为正时，表示随时间[t]增加，日照时数序列[x]呈上升趋势;[b]的符号为负时，表示随时间[t]减少，日照时数序列[x]呈下降趋势。判断变化趋势的程度是否显著，需要用时间[ti]和变量[xi]之间的相关系数[r]进行显著性检验。给定显著性水平[α]，若[r>rα]，表示[x]随[t]的变化显著，否则不显著。[r]的表达式如下：

[r=i=1n（xi-x）（i-t）i=1n（xi-x）2i=1n（i-t）2] （2）

式中，[n]为样本长度（年数），[xi]为第[i]年的要素值，[x]为样本平均值，[t=n（n+1）2]。

2.2.2 反距离权重插值法（IDW） 反距离权重法是空间插值最常用的方法之一，是基于地理第一定律的基本假设。该方法是基于相似相近的原则，距离预测单元的中心越近权重越大。因此，距离因素的权重决定了插值点数据值[10]。设待插点[P（xp，yp，zp）]的周围在局部领域内有[n]个已经样本点[Q（xi，yi，zi）]，其中[i=1，2，3，…，n]，[（x，y）]是二维空间系坐标，[z]是该点的属性值。本文采用的是反距离权重法进行空间插值，公式如下：

[zp=inziwiinwi] （3）

式中，[zi]和[zp]分别为样本点值和待求点值;[di]为样本点与待求点的距离，[wi]是[Qi]点对[P]点权值。

3 结果与分析

3.1 宣城市日照时数年际变化特征

3.1.1 年日照时数 通过利用宣城市1971—2020年7个气象站点的逐日日照时数资料，求出宣城市平均每年的日照时数及5年滑动平均值，对每年的日照时数数据进行回归分析，得出宣城市近50a的年日照时数变化率与线性相关系数。

图2为1971—2020年宣城市年日照时数年际变化特征变化曲线，从图2可以看出，近50年来宣城市年日照时数总体呈现下降趋势，通过分析线性趋势可知，气候倾向率为-79.70h/10a，线性相关系数r=0.6907，|r|>r0.01=0.3541，通过了99%置信水平的显著性检验，说明年日照时数下降趋势是非常显著的。宣城市近50a年日照时数均值为1816.4h，比1980—2010年的年日照时数均值（1881.7h）降低了65.3h。宣城市年日照时数最高值为2300.7h，出现在1971年;最低值为1493.6h，出现在2015年，日照时数最高值和最低值相差达807.1h，说明近50a宣城市年日照时数变化幅度较大。1971—1981年连续11年的日照时数在50a平均值以上。1996—2020年期间，只有2004、2013年的日照时数在50a平均值以上。

3.1.2 不同季节日照时数 图3为宣城市1971—2020年各季节日照时数逐年变化情况。由图3可知，宣城市近50a来春、夏、秋、冬各季的季日照时数与年日照时数变化趋势相同，均呈减少趋势，各季气候倾向率分别为-1.071、-36.747、-20.882、-20.997h/10a，说明夏季日照时数减少最快，春季日照时数减少最慢。各季日照时数年际变化中以夏季日照时数变化振幅最大，为438.1h;秋、冬季次之，分别为397.1h和281.6h;春季最小，仅为253.6h。四季季日照时数年际变化中，春季日照时数在20世纪70、80年代、21世纪10年代较多年平均值偏多，其他年代偏少;夏季、秋季日照时数在20世纪70、90年代高于多年平均值，其他年代少于多年平均值;冬季日照日数在20世纪70、80年代高于多年平均值，其他年代偏少。春、夏、秋、冬各季季日照时数线性趋势系数r分别为0.0283、0.5235、0.4231、0.4442，取显著性水平α=0.01，查表知r0.01=0.3541，当|r|>r0.01时，表明变化趋势是显著的，可以得出，夏、秋、冬3季的日照时数变化趋势线的相关系数通过了0.01显著性相关水平的检验，即日照时数呈明显的减少趋势，春季的趋势变化不能通过信度检验，即日照时数下降趋势不明显。

3.1.3 各月日照時数 由表1可知，宣城市3月和4月的日照时数呈微弱的上升趋势，其余各月日照时数均呈减少趋势，其中6月减少幅度最大，减少13.50h/10a。由显著性检验发现，1、6、7、8、9、11和12月变化趋势通过显著性水平[α=0.10]的检验，表明这些月份日照时数减少趋势是显著的。

3.1.4 各站点日照时数 表2是宣城市7个气象站点1971—2020的年日照时数年际变化趋势以及最高值、最低值出现的时间。从表2可以得出，2002年宁国的日照时数最少，为1409.3h。1971年郎溪的日照时数最多，为2405.8h。7个站点年日照时数最高值均出现在20世纪70年代，除泾县外，其他6个站点的年日照时数最高值都出现在1971年。7个站点年日照时数最低值均出现在21世纪初，泾县、绩溪和旌德日照时数最低值均出现在2015年。

3.2 宣城市日照时数空间变化特征

3.2.1 年日照时数 应用Arcgis10.2的反距离权重法进行空间插值，绘制出宣城市7个气象站点1971—2020年的年平均日照时数空间分布（图4）。从图4可以看出，宣城市近50a日照时数空间分布呈现“北多南少、由南向北逐渐”增加的分布态势。宣城日照时数最多，为1912.8h。宁国、绩溪、旌德3个地区时数都低于1800h，其中旌德县日照时数最少，仅为1737.7h。

3.2.2 四季日照时数 宣城市四季日照时数空间分布基本与图4所示的一致，表现为北高南低。春、夏、冬季日照时数等值线走向基本一致，由北向南逐渐减少;而秋季日照时数在北边和南边分别形成了一个相对高值中心。

由图5（a）可知，春季宣城市北部日照时数偏多，南部偏少。位于北部的郎溪、宣城和广德的日照时数均高于450h，分别为465.4h、478.3h和465.6h。南部的旌德和绩溪日照时数均低于420h，分别为419.8h和418.9h。春季宣城市日照时数最高和最低相差58.5h。

图5（b）为宣城市夏季日照时数空间分布情况，与春季基本一致，由北向南逐渐减少。可以看出，宣城日照时数最多，为589.2h，旌德日照时数最少为545.2h。夏季日照时数差值为44h。夏季太阳直射点在北回归线附近，因此夏季宣城市日照时数明显高于其他3个季节。

图5（c）是宣城市秋季日照时数空间分布情况，与春、夏季不同的是，秋季日照时数在北部的宣城和南部的绩溪各有一个高值区，分别为478.3h和475.4h。旌德和宁国日照时数较少，分别为432.3h和432.2h。秋季日照时数差值为46.1h。

图5（d）显示的是宣城市冬季日照时数空间分布情况，可以看出，日照时数大致由北向南逐渐减少，最高值出现在宣城和广德，分别为366.9h和364.3h。旌德日照时数最低，仅有340.5h，冬季日照时数差值为26.4h。

通过分析宣城市四季日照时数空间分布图可知，不同季节中宣城日照时数比其他地区都多，而旌德相比于其他地区偏少。春季宣城市日照时数相差最多，冬季相差最少。从日照时数总量来看，夏季>秋季>春季>冬季。

3.2.3 年日照时数气候倾向率空间变化特征 图6是宣城市年日照时数气候倾向率空间分布图，结合表2可知，宣城市7个站点的气候倾向率均为负值，即日照时数均呈下降趋势，但不同站点下降的程度不同，广德日照时数变化率最大，为-114.45h/10a，其次是泾县，为-108.22h/10a。宣城日照时数下降最慢，变化率为-36.29h/10a。

4 结论

基于宣城市7个气象观测站的日照时数资料，采用趋势系数、滑动平均及ArcGis反距离权重法等统计分析方法，研究了1971—2020年宣城市年、四季及月的日照时数时空变化特征，结论如下：

（1）宣城市年和四季的日照时数在空间变化上大致呈现北多南少、由北向南逐渐减少的趋势。从日照时数总量来看，夏季日照时数最多，为545.2～589.2h;秋季次之，为432.2～478.3h;春季为418.9～478.3h，冬季最少，为340.5～366.9h。不同季节中宣城日照时数比其他地区都多，而旌德相比于其他地区偏少。

（2）宣城市近50a年日照时数均值为1816.4h，时间变化幅度较大，气候倾向率为-79.70h/10a，年日照时数下降趋势显著。四季日照时数均呈减少趋势，其中夏季日照时数变化振幅最大，春季最小。夏、秋、冬三季的日照时数减少趋势显著，春季下降趋势不明显。3月和4月日照时数呈微弱的上升趋势，6月减少幅度最大。

（3）宣城市7個气象站点的日照时数均呈下降趋势，其中广德和泾县下降趋势最明显，分别为-114.45h/10a和-108.22h/10a。宣城下降趋势最缓慢，为-36.29h/10a。除泾县外，其他6个站点的年日照时数最高值都出现在1971年。

参考文献

[1]张运林，秦伯强，陈伟民，等.太湖无锡地区近40a来日照的变化特征分析[J].气象科学，2003，23（2）：231-237.

[2]陆忠艳，周军，邱新法，等.可照时间受地形影响的影响及其精细的空间分布[J].南京气象学院学报，2005，28（1）：64-71.

[3]张少婷，肖国杰，范广洲，等.青海省日照时数的时空变化特征分析[J].干旱区资源与环境，2017（3）：121-126.

[4]殷方圆.1960-2014年晋陕蒙地区气候变化研究[D].西安：陕西师范大学，2016.

[5]史建桥，白淑英，周寅，等.近 50年甘肃日照时数时空变化特征及突变分析[J].南京信息工程大学学报，2016，8（1）：64-70.

[6]任国玉，郭军，徐铭志，等.近50年中国地面气候变化特征分析[J].应用气象学报，，2005，63（6）：942-956..

[7]于海敬.安徽省近45年日照时数时空分布及太阳辐射模拟优化[D].合肥：安徽农业大学，2018.

[8]宣城市档案局.2015年宣城年鉴[M].合肥：黄山书社出版社，2016：54.

[9]郑景云，尹云鹤，李炳元.中国气候区划新方案[J].地理学报，2010，65（1）：3-12.

[10]池建.精通ArcGis地理信息系统[M].北京：清华大学出版社，2011.

基金项目：宣城市气象局年度科研基金资助项目（KY202101）。

作者简介：包静雯（1994―），女，安徽宣城人，助理工程师，从事地面测报、气象预报预警综合气象业务工作。  收稿日期：2022-03-14