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地面气象观测中日照时数是指某地一天内太阳直接辐照度达到或者超过120W/m2的时间总和,是反映气候变化的重要气象要素之一。本文利用国家气象信息中心提供的较为完备逐日日照时数资料以及其他辐射、能见度、风速、温度、湿度、云量、降水量、人口密度等资料,对我国日照时数的整体气候特征、最近50年来的变化特征、非线性气候趋势变化特征、气候变化原因进行了分析。主要结论如下: (1)我国年平均日照时数分布具有明显的区域特征。四川盆地是一个明显的低值中心,其次,东北小兴安岭长白山一带和塔里木盆地是比较突出的低值中心。新疆东部和内蒙古是一个比较明显的高值区。就季节特征来看,夏季的目照时数反映日照时数的整体纬向分布特征最明显,冬季反映日照的局地特征最显著。月日照百分率最高的是11月、12月和2月,冬季日照百分率最高,其次是秋季,夏季日照百分率最低。 (2)近50年来中国地区日照时数整体呈现减少的趋势,减少趋势为0.136小时/10年,这种趋势通过99％的信度检验。尤其在60年代至90代,减少趋势达0.168小时/10年,该趋势通过99％的信度检验。在空间变化上,全国大部分地区都是比较一致的减少趋势;从减少程度上来看,在我国东南部较西北部这种减少的趋势更显著。日照时数总体上减少主要来源于夏季日照时数的减少。同时,日照时数在1981年前后发生了显著的突变。 (3)利用集合经验模态分解的办法,将日照时数的趋势行为从气候态和周期行为中剥离出来,并累计年代际变率和趋势为年代际趋势,作为本文分析的日照时数非线性趋势特征。结果显示中国地区绝大部分气象台站(占总气象台站数的67.5％)近50年来日照时数的非线性趋势变化总体呈下降趋势,我国年代际变化整体上在1980年前后出现气候转型,即呈现前期日照时数较长、后期日照时数较短的气候形态。另外,我国日照时数的非线性趋势特征有明显的区域差异和季节差异。 (4)日照时数时间序列的周期变化按照重要程度,分成三个层次,第一为年循环信号;第二为年内震荡,其中尤其是季节内震荡。第三是年际震荡和年代际震荡。就振荡周期来说,1年、2-4年、5年、8年、11年以及25年左右的周期很显著。年际和年代际气候变化主要呈现明显的2年、4年、8年、11年、25年振荡周期。 (5)高污染地区的能见度变化和日照时数变化较为一致,二者相关系数较高,如华北平原、我国的南方地区;人口密度大、人口增长快的区域,对应目照时数减少严重的区域,并且这种区域基本上与高污染区域一致;日照时数是明显受到人类活动影响的气象要素。日照时数和平均风速的正相关较为显著,平均风速的降低不利于污染地区的污染物扩散,不利于日照时数的恢复。如果处在上风向,大风条件下,有利于空气中污染物的扩散,促使日照时数增加或者减少趋势变缓。在空气污染较轻、气溶胶浓度低的那曲地区,风速较大时期的日照时数和风速较小时期的日照时数二者的变化趋势几乎相同,但在污染较为严重的北京地区,较大风速对应的日照时数的变化趋势与较小风速的变化趋势相差为0.2h/10a,这与同纬度的人口密集区和人口稀疏区的日照时数差异基本相同,说明人类活动对日照时数的影响程度可能达每10年减少0.2小时的量级。 结合辐射传输模式SBDART计算当有日照时数观测记录时,对应的气溶胶光学厚度阈值。并估算了气溶胶对日照时数的影响程度。除冬季外,早晚气溶胶光学厚度对日照时数的观测影响较大,冬季白天正午左右的气溶胶也可能对日照时数观测产生影响。能见度资料推算的每日可能的日照小时数与实测目照时数资料较为一致,在晴朗、相对湿度不高的天气,气溶胶对日照时数的影响更加明显。根据能见度资料推算得到的有日照观测记录的小时数,基本上在前后几年内和实测目照时数资料具有相同的相对高值和相对低值。气溶胶在冬季影响日照时数最为明显,并且可能在长期趋势和年代际尺度上,起主要作用。 (6)云量和降水量影响日照时数的气候态和日照时数年际尺度的变化尺度。四川地区、山西东部、河北西部地区,总云量的增加可能是该地区日照时数减少的主要原因之一,低云量在我国很多地区有明显的增加,尤其是长江以南地区、东北地区东北部(包括黑龙江南部、吉林辽宁省大部分地区)、新疆西北部;降水对日照时数的影响程度取决于该地区降水量的多少和降水时长以及降水类型,夏季降水量和日照时数在绝大部分地区都呈显著的负相关关系; (7)不同地区、不同季节的日照时数变化的主要因子有所不同。如在长江以南,低云量和总云量对日照时数的影响很大,但在气溶胶浓度较高的华北、四川盆地等地区,气溶胶可能是该地区日照时数下降的主要原因。