近40年广东日照时数时空变化特征

近 40年广东日照时数时空变化特征摘要：利用广东地区86个气象站1979年1月—2021年2月的逐月日照时数，使用线性趋势、t滑动检验等方法对广东近42a日照时数的时空特征进行分析。

结果表明：（1）近40年广东省日照时数呈不显著下降趋势，降速为8.1h·（10a）-1。

20世纪10年代是研究时段内日照时数最多的年代，20世纪20年代最小。

（2）日照时数上升与下降趋势最明显的城市均位于粤东潮汕地区，分别是普宁和揭阳，全省日照时数趋势呈多片分散分布状态。

（3）夏季日照时数最大为188.7h，最小是春季98.8h；春季上升趋势最显著升速为6.0h·（10a）-1，秋季则下降趋势最显著降速和4.0h·（10a）-1。

（4）1月份最小为74.6h，5月份日照时数最大为213.6h；日照时数在1993年出现由多到少的明显突变。

关键词：广东地区；日照时数；时空变化；趋势变化全球气候变化引起大气结构发生不同程度的变化，进而对到达地球表面的太阳辐射产生影响。

[1]日照时数是最基本的气象要素之一，它是反映太阳辐射能量强弱的重要气候指标，探究气候与环境变化对日照时数的影响有重要意义。

近年来，很多学者研究太阳辐射资料，分析太阳辐射在全球的变化情况，Stanhill，G等[2]提出了“全球变暗”效应。

赵东等[3]指出中国日照总体呈下降趋势，且具有明显的季节和局地差异。

伍红雨等[4]则指出华南地区日照时数与总云量明显增多密切相关。

广东省地处低纬，北依逶迤的南岭，南临浩瀚的南海，北回归线贯穿中部，光热资源丰富、光照有效利用率极高，是发展农业得天独厚的风水宝地；但全省地势北高南低，地形复杂，有山地、丘陵、平原、台地等；地形复杂导致广东地区太阳辐射和日照时数存在不同程度的差异。

本文对广东地区近40a（1979-2020年）日照时数的时间尺度和空间维度的变化特征进行探究，了解广东地区日照时数的变化规律，为广东省合理布局农业生产、调整产业种植结构、城市规划设计及开发清洁能源、旅游资源以及社会的可持续发展提供有效的气象决策依据。

1 资料与方法本文研究所用的气象数据取自广东省86个国家气象观测站1979年1月-2020年12月近40年的月平均日照时数数据（广东省国家站点分布如图1所示），年际研究时段为1979-2020年，月研究时段为1979年1月-2020年12月；在季节的划分上，本文将春季定义为3至5月，夏季6至8月，秋季9至11月，冬季为12月到次年2月（为使各季节指数长度一致，季节分析使用资料扩展到2021年2月）。

广东省日照时数突变检验方法采用滑动t检验法[5]，通过考察两组样本平均值的差异是否显著检验突变。

将随机变量分成两个序列和，、和分别代表的平均值、方差和样本长度，其中为定义时间长度。

假设 : ,定义统计量为，式中：是联合样本方差，。

遵从自由度的分布。

给出信度为时的临界值，在下比较和。

当时，否定假设，说明其存在显著性差异，即序列中存在突变现象；当时，即接受假设。

、2 结果分析2.1日照时数时空演变特征2.1.1年际变化分析从广东省近40a月平均日照时数看，广东地区日照时数是呈不显著的略下降趋势，降速为8.1h·（10a）-1。

近40a平均值为1754.1h（月平均为146.1h），其中最大年份出现在2003年日照时数为2029.9h（月平均为169.2h），其次2004年为2017.9h（月平均为168.2h），最小年份出现在1997年为1527.9h（月平均为127.3h）。

从年代际变化看来，80年代（1980-1989年）为1774.1h，90年代（1990-1999年）为1720.7h，20世纪10年代为1798.4h，20世纪20年代为1717.1h。

由此可见，20世纪10年代是研究时段内日照时数最多的年代，20世纪20年代最小。

从日照时数变化趋势看，全省86个城市中呈下降趋势有54个占比62.8%，其中上升趋势最明显是粤东的普宁升速为11.3h·（10a）-1，下降趋势最明显是粤东揭阳降速为8.8h·（10a）-1，上升与下降趋势最明显的城市均位于粤东潮汕地区。

从全省分布情况看，主要呈多片分散分布状态，其中粤北和珠三角大部分呈下降趋势，粤东呈上升趋势的城市是较多。

2.1.2 季节变化特征从广东省四季日照时数变化趋势分析看，夏季日照时数最大，其次是秋季，最小是春季。

春季平均日照时数为98.8h，最大值出现在2018年为157.2h，最小值1984年为64.5h；夏季平均日照时数为188.7h，最大值221.2出现在1983年，最小值1997年为136.1h；秋季平均日照时数为179.2h，最大值为2019年的231.1h，最小值为137.2h出现在1987年；冬季平均日照时数为119.5h，最大值为2020年的173.3h，最小值为1997年的66.7h。

从四季的日照时数变化趋势可见，春季和冬季日照时数呈上升趋势，其中春季呈显著性上升趋势，升速为6.0h·（10a）-1是升速最大的季节；而冬季则呈不显著上升趋势，升速为0.6h·（10a）-1。

夏季和秋季日照时数均呈不显著下降趋势，降速分别为3.6h·（10a）-1和4.0h·（10a）-1；由此可见，四季中春季上升趋势最显著，秋季则下降趋势最显著。

由广东省四季日照时数空间分布趋势（图4）可见，春季大部分城市均呈上升趋势，全省仅有4个城市呈下降趋势，分布于珠三角的增城、惠阳和开平以及粤西的电白，降速分别为0.57h·（10a）-1、0.68h·（10a）-1和0.24h·（10a）-1。

夏季和秋季情况与春季相反，大部分城市均为下降趋势，夏季呈上升趋势有：粤北3个城市连州、英德和始兴；粤东8个城市大埔、揭西、丰顺、普宁、惠来、澄海、南澳和汕尾；粤西10个城市信宜、云浮、鹤山、德庆、廉江、吴川、阳江、电白、雷州和徐闻，是夏季广东上升城市最多的区域。

秋季呈上升趋势的城市明显比夏季少，全省仅有9个城市呈上升趋势，分别位于粤北的连州和英德，粤东的揭西、普宁、汕尾和惠来，粤西的信宜、廉江和徐闻。

冬季呈上升趋势的城市比呈下降的城市多，并成多片分布格局，粤北和粤西较多。

春季上升趋势最明显的城市位于粤东的普宁升速为19.1h·（10a）-1，下降趋势最明显的城市位于粤东的惠阳降速为0.69h·（10a）-1；夏季升降趋势最明显的城市均位于粤东，分别是普宁和揭阳，升降速分别为13.4h·（10a）-1和17.2h·（10a）-1。

秋季上升趋势最明显的城市是粤东普宁升速为 6.03h·（10a）-1，下降趋势最明显的是珠三角的开平降速为12.8h·（10a）-1。

冬季上升趋势最明显位于粤东普宁（8.3h·（10a）-1），下降最明显位于珠三角惠东（6.3h·（10a）-1）。

综上可见，粤东的普宁在四季中均为上升趋势最明显的城市，而下降最明显的城市各个季节分布不同，其中夏季上升与下降最明显趋势均位于广东省粤东地区。

图1 广东春季（a）、夏季（b）、秋季（c）、冬季（d）日照时数空间分布趋势（单位：h·（10a）-1）2.2 月尺度变化特征从广东省日照时数月尺度变化（图5）分析，日照时数变化曲线形态呈向上的抛物线，1月份最小为74.6h，5月份日照时数达到峰值为213.6h，而后逐渐减小；总体呈下半年日照时数比上半年大，其中5、6、7、和8月连续四个月的日照时数为全年贡献最大，这与5月至8月广东省受副热带高压和热带气旋天气系统影响较多有密切关系，以致太阳辐射较强，日照时数较大。

图2 1979~2020年广东省日照时数月变化2.3日照时数突变分析用滑动t检验年日照时数序列的突变情况，在1994年和2004年为正值，通过了0.01显著性水平检验，极大值出现1993年，表明年日照时数在1993年出现由多到少的明显突变。

随着广东省经济快速发展，城市化进程不断加快，伴随而来的是城市规模迅速扩张、城市人口增加、城市结构和功能以及环境改变等现象，以致城市空气质量变化导致雾霾现象增多，从而激发了日照时数突变的发生。

图3 1979~2020年广东省日照时数滑动突变曲线3 结论本研究利用广东省86个气象站1979年1月—2021年2月的逐月日照时数数据，通过空间维度及时间尺度分析了广东省近40a日照时数时空分布情况及变化趋势，得到以下主要结论：1）1979~2020年广东省日照时数呈不显著的下降趋势，降速为8.1h·（10a）-1，年代日照时数20世纪10年代是研究时段内日照时数最多的年代，20世纪20年代最小。

上升与下降趋势最明显的城市均位于粤东潮汕地区，分别是普宁和揭阳。

全省日照时数趋势呈多片分散分布状态。

2）四季中夏季日照时数最大为188.7h，最小是春季98.8h；春季上升趋势最显著升速为6.0h·（10a）-1，秋季则下降趋势最显著降速和4.0h·（10a）-1。

粤东的普宁在四季中均为上升趋势最明显的城市，而下降最明显的城市各个季节分布不同，其中夏季上升与下降最明显趋势均位于广东省粤东地区。

3）广东省近40a月尺度日照时数变化曲线形态呈向上的抛物线，1月份最小为74.6h，5月份日照时数达到峰值为213.6h，总体呈下半年日照时数比上半年大。

日照时数在1993年出现由多到少的明显突变。