湖北省1981-2020年太阳总辐射的气候学估算及其时空变化特征分析.pdf

太阳能第 09 期总第 353 期2023 年 09 月No.09Total No.353Sep.,2023SOLAR ENERGY380 引言湖北省的化石能源相对贫乏“缺煤少油乏气”，合理开发利用太阳能等清洁可再生能源1迫在眉睫。研究湖北省内太阳辐射的时空变化特征，对于了解该省内气候形成及进行太阳辐射资源合理开发利用具有重要意义。湖北省内分布着大量气象观测站，可为研究某一气候变化提供实测的资料和数据，但该省拥有长序列数据的太阳辐射观测站却很少，仅有武汉站和宜昌站两个站点，其台站分布密度远低于国家一般气象观测站的分布密度，这导致湖北省大部分区域的长序列太阳辐射资料的缺乏，无法对该省太阳辐射的时空变化特征展开研究。利用国家一般气象观测站观测到的日照时数等数据与太阳辐射的特定关系(即所谓的经验公式)来推算该地区的太阳辐射情况，成为解决拥有长序列数据的太阳辐射观测站数量少、分布密度低这一问题的主要途径，且按该方法推算得到的太阳总辐射与实际观测值的误差较小2-4。邓先瑞等5采用左大康法计算了湖北省 81个地点 19611970 年的太阳总辐射数据，并对该省太阳总辐射的时空分布特征进行了分析。刘可群等6利用湖北省的武汉市、宜昌市及该省周边的 5 个城市的太阳辐射观测站 19612004 年的太阳总辐射数据推算出湖北省 77 个地点的太阳总辐射数据，并研究了湖北省内太阳总辐射的时空分布特征。敖银银等7利用 19612016 年随州市附近站点的太阳辐射资料和区域内气象站的气象资料推算出随州市太阳总辐射数据，并对随州市太阳总辐射时空分布特征进行了研究。此外，考虑到太阳辐射的物理传输过程，夏丽等8利用 YHM 模型研究了 19802013 年湖北省内太阳总辐射的时空变化特征及其气象影响因素。DOI:10.19911/j.1003-0417.tyn20220724.01 文章编号：1003-0417(2023)09-38-09湖北省 19812020 年太阳总辐射的气候学 估算及其时空变化特征分析宋鸽1，陈正洪2*，刘翔1，孙朋杰2，贺莉微2(1.湖北省公众气象服务中心，武汉 430074；2.湖北省气象服务中心，武汉 430205)摘要：利用湖北省境内 17 个气象观测站 19812020 年的日照时数资料和其中 2 个拥有长序列数据的太阳辐射观测站同时段的太阳总辐射资料，采用气候学经验公式法推算得到其他 15 个无长序列数据的太阳辐射观测站逐年各月太阳总辐射的历史序列，然后对湖北省内太阳总辐射的时空变化特征进行分析研究。研究结果表明：1)湖北省年太阳总辐射量随年际的变化呈下降趋势，并在 2007 年左右发生突变。2)夏季、秋季和冬季的太阳总辐射量随年际的变化均呈下降趋势，而春季呈上升趋势；其中，秋季的太阳总辐射量在 2011 年左右发生突变。3)月平均太阳总辐射量随月份变化呈单峰分布，在 7 月达到最大。4)太阳总辐射量的高值区主要分布在鄂西北、鄂东北、鄂东南和江汉平原地区，而鄂西南地区相对较少。该研究对于了解湖北省内气候的形成及进行太阳能资源的合理开发利用具有重要意义。关键词：太阳总辐射；气候学估算方法；时空变化；突变检验；空间分布中图分类号：P467 文献标志码：A收稿日期：2022-07-24通信作者：陈正洪(1964)，男，硕士、研究员，主要从事风能、太阳能资源开发利用方面的研究。2023-09杂志.indd 382023-09杂志.indd 382023/9/26 10:13:112023/9/26 10:13:11第 09 期39上述这些研究在使用经验公式法计算太阳辐射时均采用全区域模式计算经验系数，即在整个研究区域内使用同一个经验系数，而未考虑经验系数的地域差异。基于此，本文采用单站模式，即分别利用武汉站和宜昌站两个拥有长序列数据的太阳辐射观测站 19812020 年的太阳总辐射和日照时数资料计算武汉站和宜昌站的经验系数；根据距离就近原则使用武汉站和宜昌站的经验系数来确定湖北省境内黄石站等 15 个无长序列数据的太阳辐射观测站的经验系数，结合这 15 个气象观测站 19812020 年的日照时数和天文辐射资料来计算其太阳总辐射数据，然后对湖北省内太阳总辐射的时空变化特征进行分析研究。1 资料与方法1.1 资料来源湖北省内正在运行的拥有长序列数据的太阳辐射观测站仅有武汉站和宜昌站，本文选取这两个站19812020 年的逐日太阳总辐射资料；同时，还选取了武汉市、黄石市、十堰市、宜昌市、襄阳市、鄂州市、荆门市、孝感市、荆州市、黄冈市、咸宁市、随州市、恩施土家族苗族自治州(下文简称为“恩施州”)、仙桃市、潜江市、天门市和神农架林区这 17 个地区的气象观测站 19812020 年的逐日日照时数资料。气象数据资料均由湖北省气象信息与技术保障中心提供。选取的这 17 个气象观测站的具体位置如图 1 所示。根据地理位置将 17 个气象观测站划分为鄂西北(十堰站、襄阳站和神农架林区)、鄂西南(恩施站和宜昌站)、鄂东北(随州站、孝感站和武汉站)、鄂东南(咸宁站、黄石站、鄂州站和黄冈站)和江汉平原(荆州站、荆门站、天门站、潜江站和仙桃站)5 个区域。1.2 太阳总辐射的气候学估算方法太阳总辐射量 Q 的气候学计算式为：Q=Q0(a+bs)(1)式中：Q0为天文辐射量；s为日照百分率；a、b 均为经验系数。恩施州十堰市神农架林区宜昌市襄阳市随州市荆门市孝感市天门市武汉市潜江市仙桃市荆州市咸宁市黄冈市黄石市鄂州市图 1 湖北省 17 个气象观测站的空间分布Fig.1 Spatial distribution of seventeen meteorological observation stations in Hubei Province1.2.1 天文辐射的计算9天文辐射量是指太阳照射到地球大气层上界的太阳辐射量，其仅由太阳对地球的天文位置和观测站纬度决定。日总天文辐射量 Qd的计算式为：Qd=243600I0(0180sinsin+coscossin0)(2)式中：I0为太阳常数，取 1367 W/m2；为日 地距离变化引起大气层上界的太阳辐射通量的修正值；0为日出、日落时角；为气象观测站的地理纬度；为太阳赤纬角，其取值参见文献 9 中的表 2-4。日 地距离变化引起大气层上界的太阳辐射通量的修正值可表示为：=1+0.034cos2n365 (3)式中：n 为一年中的日期序号。日出、日落时角与观测站地理纬度及太阳赤纬角的关系可表示为：cos0=-tantan (4)1.2.2 日照百分率的计算日照百分率为实际日照时数 N 与可照时间N0的比值。其中，实际日照时数通过气象观测站点实测得到；可照时间是站点由日出到日落之间的时间间隔，其可表示为：N0=215arccos(-tantan)(5)1.2.3 经验系数 a 和 b 的计算根据武汉站和宜昌站历年各月的太阳总辐射学 术 研 究宋鸽等：湖北省19812020 年太阳总辐射的气候学估算及其时空变化特征分析2023-09杂志.indd 392023-09杂志.indd 392023/9/26 10:13:112023/9/26 10:13:112023 年太阳能40量、天文辐射量和日照百分率，采用最小二乘法拟合出式(1)中各月的 a 和 b 的值及相关系数 R的值，如表 1 所示。表 1 武汉站和宜昌站的经验系数及相关系数值Table 1 Values of empirical coefficients and correlation coefficient for Wuhan Station and Yichang Station月份武汉站宜昌站abRabR10.11860.59240.85730.1769 0.4206 0.708820.11550.58820.87220.1239 0.5985 0.810130.12300.56720.76160.0962 0.7328 0.790940.09050.65690.76680.1545 0.5451 0.753950.23470.31670.47910.2080 0.41510.671160.21120.39820.65310.2347 0.3591 0.584670.15840.52060.78030.2149 0.4339 0.710680.19320.43710.71080.2352 0.3796 0.692290.15580.52740.78890.1953 0.4561 0.7164100.18300.44550.73230.1714 0.4860 0.8107110.16470.47890.84560.1819 0.4576 0.8193120.13520.53570.90900.1688 0.4608 0.6690根据表 1 可以得到：对于武汉站，5 月通过了显著性 P0.01 的检验，其他各月份均通过了P0.001 的显著性检验；对于宜昌站，所有月份均通过了 P0.001 的显著性检验。因此，表 1 确定的经验系数 a 和 b 可用于推算湖北省其他无长序列数据的太阳辐射观测站的太阳总辐射数据。对于黄石站等 15 个无长序列数据的太阳辐射观测站而言，通过采用与武汉站和宜昌站距离就近的原则来确定这些站点的经验系数 a 和 b。具体方法为：距离武汉站较近的黄石站、鄂州站、孝感站、黄冈站、咸宁站、随州站、仙桃站和天门站这 8 个气象观测站采用表 1 中武汉站的经验系数 a 和 b；距离宜昌站较近的十堰站、襄阳站、荆门站、荆州站、恩施站、潜江站和神农架林区站这 7 个气象观测站采用表 1 中宜昌站的经验系数 a 和 b；将这些站点 19812020 年各月天文辐射量和日照百分率的序列代入式(1)，即可推算出这些站点各月的太阳总辐射量序列。2 湖北省太阳总辐射的时间变化将 19812020 年已有的武汉站和宜昌站逐年各月的太阳总辐射数据及其他 15 个气象观测站经推算得到的逐年各月的太阳总辐射数据取算术平均值，从而得到湖北省内逐年各月的太阳总辐射序列。2.1 太阳总辐射的年际变化19812020 年湖北省年太阳总辐射量的年际变化曲线如图 2 所示。y=-1.082x+6316 R=0.006784年太阳总辐射量/(MJ/m2)年太阳总辐射量线性趋势5 年滑动平均值198019902000年份201020204500.004400.004300.004200.004100.004000.003900.003800.003700.00图 2 19812020 年湖北省年太阳总辐射量的 年际变化曲线Fig.2 Interannual variation curves of annual total solar radiation in Hubei Province from 1981 to 2020从图 2 可以看出：湖北省年太阳总辐射量的线性趋势整体呈下降趋势，以-10.82 MJ/(m210a)(未通过统计显著性检验)的倾向率降低。近40 年来，湖北省年太阳总辐射量的最大值为4466.52 MJ/m2，出现在 2013 年；年太阳总辐射量的最低值为 3704.05 MJ/m2，出现在 1989 年；最大值和最小值的极差达到 762.47 MJ/m2。从 5年滑动平均值曲线可以看出：年太阳总辐射量在19831986 年呈上升趋势，在 19871991 年大致呈下降趋势，在 19921999 年大致呈小幅度上升趋势，在 2000 年之后大致呈下降趋势。湖北省在 19811990、19912000、20012010 和 20112020 年这 4 个时段的年平均太阳学 术 研 究2023-09杂志.indd 402023-09杂志.indd 402023/9/26 10:13:112023/9/26 10:13:11第 09 期41总辐射量分别为：4148.73、4169.96、4162.53 和4125.48 MJ/m2，且最大值为 19912000 年的年平均太阳总辐射量。湖北省 19812020 年的年太阳总辐射量的 40 年平均值为 4151.68 MJ/m2，19912000 和 20012010 年这 2 个时段的年平均太阳总辐射量明显高于 40 年平均值，属于太阳辐射偏多期；19811990 和 20112020 年这2 个时段的年平均太阳总辐射量明显低于 40 年平均值，属于太阳辐射偏少期。对 19812020 年湖北省年太阳总辐射量进行 M-K 突变检验分析和绘制累积距平曲线，具体如图 3 所示。图中：UF 为按时间序列顺序计算出的统计量序列；UB 为按时间序列逆序计算得到的统计量序列。统计量198019902000年份201020203210-1-2-3UF UB 0.05 显著性检验临界值a.M-K 突变检验曲线年太阳总辐射量的累积距平值/(MJ/m2)198019902000年份201020206004002000-200b.累积距平曲线图 3 19812020 年湖北省年太阳总辐射量的 M-K 突变检验曲线和累积距平曲线Fig.3 M-K mutation test curve and cumulative anomaly curve of annual total solar radiation in Hubei Province from 1981 to 2020从图 3a 可以看出：除在个别年份(比如：1992、2001 和 2002 年)外，UF 均小于零，说明年太阳总辐射量表现出下降趋势；在 19821985 年，UF 超出了 0.05 置信水平线，表现出显著的下降趋势。UF 与 UB 形成的两条曲线在19851992 年和 20022007 年时段内有多个交点，为了增加突变点的可信度，结合图 3b 的累积距平曲线进行分析，确定湖北省年太阳总辐射量的突变点为 2007 年左右。2.2 太阳总辐射的季节变化19812020 年湖北省春季、夏季、秋季和冬季太阳总辐射量的年际变化曲线如图 4 所示。从图 4 可以看出：1)春季太阳总辐射量整体呈上升趋势，倾向率为 22.83 MJ/(m210a)(P秋季冬季。3)近 40 年来，夏季太阳总辐射量的最大值和最小值分别为 1990 年的 1665.79 MJ/m2和 2020年的 1248.82 MJ/m2，极差为 416.97 MJ/m2；秋季太阳总辐射量的最大值和最小值分别为 1998 年的 1075.54 MJ/m2和 2020 年的 780.86 MJ/m2，极差为 294.68 MJ/m2；冬季太阳总辐射量的最大值和最小值分别为 1982 年的 714.90 MJ/m2和 2018年的 398.02 MJ/m2，极差为 316.88 MJ/m2。湖北省在 19811990、19912000、20012010 和 20112020 年这 4 个时段春季、夏季、秋季和冬季的季平均太阳总辐射量及 40 年平均值如表 2 所示。表 2 19812020 年湖北省各时段的季平均太阳总辐射量及 40 年平均值Table 2 Seasonal average total solar radiation values and forty-year-average values at different time periods in Hubei Province from 1981 to 2020年份时段春季的平均太阳总辐射量/(MJ/m2)夏季的平均太阳总辐射量/(MJ/m2)秋季的平均太阳总辐射量/(MJ/m2)冬季的平均太阳总辐射量/(MJ/m2)198119901138.691492.95907.67608.00199120001120.041461.12955.51638.57200120101187.951432.47939.10606.33201120201193.041460.99874.44595.8040 年平均值1159.931461.89919.18612.60从表 2 可以看出：春季平均太阳总辐射量在19912000 年这个时段处于减少阶段，夏季平均太阳总辐射量在 20012010 年这个时段处于减少阶段，秋季和冬季的平均太阳总辐射量均在19912000 年这个时段处于升高阶段。湖北省季太阳总辐射量 40 年平均值以夏季最大，占年太阳总辐射量的 35.20%；春季的值次之，占年太阳总辐射量的 27.93%；冬季的值最小，占年太阳总辐射量的 14.75%。19812020 年湖北省春季、夏季、秋季和冬季太阳总辐射量的 M-K 突变检验曲线如图 5所示。从图 5 可以看出：1)春季太阳总辐射量的 UF 与 UB 曲线在统计量198019902000年份201020203210-1-2-3UF UB 0.05 显著性检验临界值a.春季学 术 研 究2023-09杂志.indd 422023-09杂志.indd 422023/9/26 10:13:122023/9/26 10:13:12第 09 期43统计量198019902000年份201020203210-1-2-3UF UB 0.05 显著性检验临界值b.夏季统计量198019902000年份201020203210-1-2-3UF UB 0.05 显著性检验临界值c.秋季统计量198019902000年份201020203210-1-2-3UF UB 0.05 显著性检验临界值注：冬季为 12 月次年 2 月，由于 2021 年 12 月的数据资料缺乏，因此图中曲线无 2020 年对应的值d.冬季图 5 19812020 年湖北省四季太阳总辐射量的 M-K 突变检验曲线Fig.5 M-K mutation test curves of total solar radiation during four seasons in Hubei Province from 1981 to 20202020 年左右有 1 个交点，但该交点比较靠近时间序列的尾端，因此暂不将其作为考量因素，这也说明春季的太阳总辐射量未发生气候突变。2)夏季和冬季太阳总辐射量的 UF 与 UB 曲线均在 1982 年左右存在 1 个交点，但该交点比较靠近时间序列的开始，因此暂不将其作为考量因素，即夏季和冬季的太阳总辐射量未发生气候突变。3)秋季太阳总辐射量的 UF 与 UB 曲线在1982 年左右有两个交点，在 2011 年左右有 1 个交点，共 3 个交点。由于 1982 年左右的两个交点比较靠近时间序列的开始，暂不将其作为考量因素，因此，湖北省秋季太阳总辐射量的突变点为 2011 年左右。2.3 太阳总辐射的逐月变化19812020 年湖北省各月平均太阳总辐射量、倾向率和相关系数如表 3 所示。表 3 19812020 年湖北省各月的月平均 太阳总辐射量、倾向率和相关系数Table 3 Monthly average total solar radiation,tendency rate,and correlation coefficient in Hubei Province from 1981 to 2020月份月平均太阳总辐射量/(MJ/m2)倾向率/MJ/(m210a)R1193.66-4.8380.21472213.792.3070.05693313.8017.320.4621*4393.3510.890.24545452.78-5.3780.17396450.94-5.4890.19547514.94-4.1110.07798496.01-3.4090.08519381.87-7.8430.231610302.89-0.5720.019011234.43-4.2850.152812203.23-5.4070.1818均值345.97注：*表示通过 P4 月 2 月，其中 3 月通过了 P0.01 的显著性检验。月平均太阳总辐射量随月份变化呈单峰分布，在 7 月达到最大，为 514.94 MJ/m2；在 1 月最小，为193.66 MJ/m2；极差为 321.28 MJ/m2。月平均太阳总辐射量的平均值为 345.97 MJ/m2，49 月的月平均太阳总辐射量大于该平均值，说明这几个月份属于太阳辐射偏多期，13 月和 1012 月的月平均太阳总辐射量小于该平均值，说明这几个月份属于太阳辐射偏少期。3 湖北省太阳总辐射的空间变化19812020 年湖北省年、季平均太阳总辐射量的 40 年平均值的空间分布如图 6 所示。恩施州宜昌市荆门市十堰市神农架林区襄阳市潜江市荆州市春季夏季秋季冬季年随州市孝感市仙桃市武汉市天门市鄂州市黄冈市黄石市咸宁市图 6 19812020 年湖北省年、季平均太阳总辐射的40 年平均值的空间分布Fig.6 Spatial distribution of forty-year-average values of annual and seasonal total solar radiation in Hubei Province from 1981 to 2020从图 6 可以得到以下结论：1)从年平均太阳总辐射量的 40 年平均值的空间分布来看，十堰市年平均太阳总辐射量的40 年平均值最大，达到 4515.53 MJ/m2，鄂州市、黄冈市、襄阳市、孝感市、仙桃市、潜江市、随州市、宜昌市次之，恩施州的年平均太阳总辐射量的 40年平均值最小，为 3620.95 MJ/m2，最大值和最小值的差值达到 894.58 MJ/m2。鄂西北、鄂西南、鄂东北、鄂东南和江汉平原的年平均太阳总辐射量的 40 年平均值分别为 4334.97、3728.57、4211.89、4179.68 和 4152.39 MJ/m2，由此可见，年平均太阳总辐射量高值区主要分布在鄂西北、鄂东北、鄂东南和江汉平原地区，而鄂西南地区的年平均太阳总辐射量偏少，这与文献 6 的研究结果一致。此外，与文献 6 中图 1a 所示的19612004 年湖北省年平均太阳总辐射量的空间分布对比后可以发现：19812020 年这 40 年间湖北省不同地区的年平均太阳总辐射量均有不同程度的减少，这与城市化发展排放大量气溶胶对气象观测环境的影响有一定的关系10。2)从季平均太阳总辐射量的 40 年平均值的空间分布来看，十堰市春季平均太阳总辐射量的40 年平均值最大，为 1368.95 MJ/m2；恩施州春季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最小，仅为1002.45 MJ/m2；二者差值为 366.50 MJ/m2。鄂州市夏季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最大，为 1548.51 MJ/m2；宜昌市夏季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最小，仅为 1371.14 MJ/m2；二者差值为 177.37 MJ/m2。黄冈市秋季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最大，为 1005.22 MJ/m2；恩施州秋季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最小，仅为 773.85 MJ/m2；二者差值为 231.37 MJ/m2。十堰市冬季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最大，为 693.10 MJ/m2；恩施州冬季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最小，仅为 452.29 MJ/m2；二者差值为 240.81 MJ/m2。另外还可以看出，春、夏、秋、冬的季平均太阳总辐射量 40 年平均值高值区主要分布在鄂西北地区(相应的值依次为 1290.85、1480.39、909.45 和 656.65 MJ/m2)、鄂东北地区(相应的值依次为 1170.63、1460.32、944.31 和 638.55 MJ/m2)、鄂东南地区(相应的值依次为 1123.47、1471.38、960.66 和626.82 MJ/m2)和江汉平原地区(相应的值依次为 1148.78、1475.94、923.03 和 606.18 MJ/m2)，而四季的季平均太阳总辐射量 40 年平均值的低值区在鄂西南地区(相应的值依次为 1048.30、1382.36、803.50 和 495.18 MJ/m2)。学 术 研 究2023-09杂志.indd 442023-09杂志.indd 442023/9/26 10:13:132023/9/26 10:13:13第 09 期454 结论本文对湖北省 19812020 年的太阳总辐射的时空变化特征进行了分析，得到了以下结论：1)湖北省内太阳总辐射的时间变化特征方面：年太阳总辐射量随年际的变化呈下降趋势，并在 2007 年左右发生突变，且年平均太阳总辐射量在 19912000 年时段为最大值。夏季、秋季和冬季太阳总辐射量随年际的变化均呈下降趋势，而春季呈上升趋势，其中，秋季太阳总辐射量在 2011 年左右发生突变；春季和夏季平均太阳总辐射量分别在 19912000 年时段和 20012010 年时段取得最小值，秋季和冬季平均太阳总辐射量均在 19912000 年时段取得最大值；夏季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最大，春季的值次之，冬季的值最小。1 月和 512 月的月平均太阳总辐射量随年际的变化呈下降趋势，而 24 月呈上升趋势；月平均太阳总辐射量随月份变化呈单峰分布，在 7 月达到最大。2)湖北省内太阳总辐射的空间变化特征方面：太阳总辐射量的高值区主要分布在鄂西北、鄂东北、鄂东南和江汉平原地区，而鄂西南地区相对较少；其中，十堰市的年、春季和冬季平均太阳总辐射量的 40 年平均值最大，鄂州市和黄冈市的夏季和秋季平均太阳总辐射量的 40 年平均值分别取得最大值，恩施州的年均太阳总辐射量的 40 年平均值最小。本文研究结果对于了解湖北省内气候的形成及进行太阳能资源的合理开发利用具有重要意义。参考文献 1 朱蓉，巢清尘，张军岩.IPCC可再生能源与减缓气候变化特别报告 及其对应对气候变化前景的影响分析J.气候变化研究进展，2011，7(5)：378-380.2 康雯瑛，焦建丽，王君.太阳总辐射计算方法对比分析J.气象与环境科学，2008，31(3)：33-37.3 周勇.逐日太阳辐射估算模型及室外计算辐射研究 D.西安：西安建筑科技大学，2019.4 于海敬，程梦笛，张庆国，等.西藏日太阳总辐射估算模型的优化与时间尺度效应 J.地球与环境，2019，47(1)：43-49.5 邓先瑞，王增学.湖北省太阳总辐射的时空分布 J.华中师范大学学报(自然科学版)，1979(3)：62-69.6 刘可群，陈正洪，夏智宏.湖北省太阳能资源时空分布特征及区划研究 J.华中农业大学学报，2007，26(6)：888-893.7 敖银银，陈正洪，成驰，等.随州市 19612016 年太阳总辐射气候学计算与时空分布特征J.中国农学通报，2019，35(15)：91-97.8 夏丽，林爱文，覃文敏，等.19802013 年湖北省地表太阳辐射时空特征及其驱动因子分析 J.测绘与空间地理信息，2019，42(4)：29-33，37.9 杨金焕.太阳能光伏发电应用技术 M.3 版.北京：电子工业出版社，2017.10 张俊，游致远，俞文政.武汉市城市化发展对气候变化影响研究 J.西北林学院学报，2019，34(6):89-95.学 术 研 究宋鸽等：湖北省19812020 年太阳总辐射的气候学估算及其时空变化特征分析2023-09杂志.indd 452023-09杂志.indd 452023/9/26 10:13:132023/9/26 10:13:132023 年太阳能46 CLIMATOLOGICAL ESTIMATION AND SPATIOTEMPORAL VARIATION CHARACTERISTICS ANALYSIS OF TOTAL SOLAR RADIATION IN HUBEI PROVINCE FROM 1981 TO 2020Song Ge1，Chen Zhenghong2，Liu Xiang1，Sun Pengjie 2，He Liwei 2(1.Hubei Public Meteorological Service Center，Wuhan 430074，China；2.Hubei Meteorological Service Center，Wuhan 430205，China)Abstract:This paper uses the sunshine hours data of seventeen meteorological observation stations in Hubei Province from 1981 to 2020 and the total solar radiation data of two solar radiation observation stations with long sequence data in the same period.Using the empirical formula method of climatology，the historical sequence of the total solar radiation per month per year of the other fifteen solar radiation observation stations without long sequence data in Hubei Province is calculated.Then，the spatiotemporal variation characteristics of the total solar radiation in Hubei Province are analyzed and studied.The research results show that：1)The annual total solar radiation in Hubei Province shows a decreasing trend with interannual changes，and a sudden change occurred around 2007.2)The total solar radiation in summer，autumn，and winter shows a decreasing trend with interannual changes，while in spring an upward it shows an upward trend，with a sudden change in total solar radiation in autumn around 2011.3)The monthly average total solar radiation shows a unimodal distribution with monthly variations，reaching its maximum in July.4)The high value areas of total solar radiation are mainly distributed in the northwest，northeast，southeast，and Jianghan Plain areas of Hubei Province，while there are relatively few in the southwest of Hubei Province.This study is of great significance for understanding the formation of climate and the rational development and utilization of solar energy resources in Hubei Province.Keywords:total solar radiation；climatological estimation method；spatiotemporal variation；mutation test；spatial distribution学 术 研 究2023-09杂志.indd 462023-09杂志.indd 462023/9/26 10:13:132023/9/26 10:13:13