1. 引言
近年来，随着整个全球气候的发生变化，中国的气候已经表现出独特的变化和特征，年均降水量的变化趋势不显著，但是存在明显的地理或者区域差异 [1]。极端降水事件大多出现在35˚N以南，尤其是在长江中下游、江南地区和高原东南部，且在这些地区极端降水有较长的持续时间 [2]。我国总体夏季降水频率呈下降趋势，降水总量、降水强度呈上升趋势。西南、青藏高原降水强度呈上升趋势，降水总量、降水频率呈下降趋势 [3]。同时在全球气候变化的大环境下，全球太阳辐射呈现逐年下降趋势，日照时数是太阳辐射最直接的表现形式，日照是气候形成的重要因素 [4]。日照时数直接影响地表可获得的太阳辐射能量，进而影响其他气象要素的空间分布和地表通量 [5]。东北地区年日照时数表现为显著减少趋势 [6]。陈少勇等人 [7] 研究发现西北大部分地区日照时数明显减少。西南地区日照时数减少的台站主要分布在低海拔区域，尤其是四川盆地和贵州高原 [8] [9] [10]。江苏地区年日照时数下降趋势明显 [11]。
马尔康处于青藏高原东南缘，位于四川盆地西北部，属于横断山脉范围，目前所做的大量研究主要是针对西南或横断山脉较大区域的降水或日照的研究，而对于马尔康这样小区域研究较少。另外马尔康是阿坝州的州府，其旅游资源丰富，森林覆盖面积高。因此分析马尔康地区近60 a降水和日照时数，得出降水和日照时数的变化特征和规律，以了解当地的气候背景和变化趋势，可以为该地区农业生产生活提供依据。
2. 资料与方法
2.1. 资料概况
使用资料为马尔康站1960~2019年的逐月降水量和日照时数来分析马尔康近60 a降水和日照时数的变化特征。气象数据来源于中国气象数据网。
2.2. 研究方法
利用线性倾向趋势分析 [12]、累积距平分析 [13]、滑动平均及时间序列小波分析 [13] 等方法，对该地区的降水和日照的变化特征进行研究。用线性倾向估计法来分析降水量和日照时数的主要线性变化趋势，趋势的大小以及趋势的显著性特征等；用小波分析法来研究各时间尺度上降水和日照的周期性和对这两个气候要素的主要周期的未来变化趋势进行预测。
3. 研究结果
3.1. 降水的年际变化
图1为马尔康1960~2019年降水量的变化曲线，对其进行五年滑动平均和线性拟合可见，近60 a的平均年降水量为793.0 mm，年降水量最低值为557.8 mm，出现在2002年；最高值为1069.6 mm，出现在2019年。近60 a年降水量呈增长趋势，气候倾向率为17.6 mm/10a，相关系数r = 0.288，通过了α = 0.05的显著性检验，表明线性回归是显著的，即年降水量的增长趋势是显著的。从五年滑动平均来看，马尔康的降水量变化波动性较强。1960~1988年和1994~2009年属于降水量偏少的两个时期，在这两段时期仅1975年的年降水量高于平均值较多，1989~1993年和2009年后属于降水量偏多的两个时期。
Figure 1. Interannual variation of annual precipitation in Maerkang from 1960 to 2019
图1. 1960~2019年马尔康年降水量年际变化
3.2. 降水的累积距平
如图2马尔康年降水量累积距平所示，降水量在近60 a有较大的升降变化。1960~1987年呈现出波动下降趋势，1988~1993年呈现出波动上升趋势，1994~2008年呈现出波动下降趋势，2009~2019年呈现出波动上升趋势。1987年和2008年属于低值转折年，其中信噪比各自为0.28和0.53，说明1987年和2008年不是降水突变年，但2008年信噪比大于1987年信噪比，则表明以2008年为界，前后降水量变化最大。1993年属于高值转折年，其信噪比为0.18，所以1993年前后不存在降水突变。年降水量累积距平最低值出现在2008年，其值为−973.5 mm，表明这一年属于从降水量偏低时期转为偏高时期的分界年，2008年至今降水量增加趋势依然持续。
Figure 2. Cumulative anomaly of annual precipitation in Maerkang from 1960 to 2019
图2. 1960~2019年马尔康年降水量的累积距平
3.3. 降水的周期分析
为了进一步了解近60 a马尔康地区年降水量的变化规律，根据马尔康年降水时间序列，运用小波变换方法，进行Morlet小波变换，结果如图3，等值线实线表示数值为正，代表降水量偏多；等值线虚线表示数值为负，代表降水量偏少；零线用标注0的粗实线表示。图4的马尔康年降水量小波方差图中出现了3个极大值，分别为4、12和29，说明马尔康地区振荡周期为4 a、12 a和29 a，在29 a左右相对较大的时间尺度上，1969~1979年、1986~1989年和2001~2011年基本上表现为马尔康地区年降水量处于偏少期，1960~1968年、1980~1985年、1990~2000年和2012~2019年基本上表现为马尔康地区年降水量处于偏多期，并且直到2019年等值线未闭，说明未来一段时间内降水将处于偏多时期。当然由于小尺度振荡的存在，在大尺度的振荡中，也会出现个别相对少或多的时期。但总体上看，近60 a马尔康地区年降水量枯、丰交替的特征非常明显，经历了3个枯、丰交替的阶段。
Figure 3. Real part isogram of wavelet coefficients of annual precipitation in Maerkang
图3. 马尔康年降水量小波系数实部等值线图
Figure 4. Wavelet variogram of annual precipitation in Maerkang
图4. 马尔康年降水量小波方差图
3.4. 日照的年际变化
图5为马尔康1960~2019年日照时数的变化曲线，对其进行五年滑动平均和线性拟合可见，近60 a的平均年日照时数为2256.2 h，年日照时数最低值为1859.2 h，出现在1992年；最高值为2363.4 h，出现在1973年。近60 a年日照时数呈减少趋势，气候倾向率为−37.6 h/10a，相关系数r = −0.526，通过了α = 0.001的显著性检验，表明线性回归是极显著的，即年日照时数的减少趋势是极显著的。从五年滑动平均来看，1960~1987年属于日照时数偏多时期，仅1974年、1981年、1982年和1985年小于近60 a年日照时数平均值，1988~2019年属于日照时数偏少时期，2006~2016年期间日照呈波动变化。1973~1992年期间日照时数存在较大的下降趋势。
Figure 5. Interannual variation of sunshine hours in Maerkang from 1960 to 2019
图5. 1960~2019马尔康年日照时数年际变化
3.5. 日照的累积距平
马尔康年日照时数的累积距平如图6所示，年日照时数累积距平最大值出现在1980年，其值为2266.8 h。1960~1980年日照时数呈现出增加的特点，属于正距平占优势的日照偏多时期，1980~2019年呈现出波动减少的特点，属于负距平占优势的日照偏少时期，1993~1998年和2005~2016年为日照相对稳定时期。1980年属于从日照时数偏多期转为偏少期的转折年，其信噪比为0.92，这一年前后不存在明显的日照气候突变。
Figure 6. Cumulative anomaly of sunshine hours in Maerkang from 1960 to 2019
图6. 1960~2019年马尔康年日照时数的累积距平
3.6. 日照的周期分析
为了进一步了解近60 a马尔康地区年日照时数的变化规律，根据马尔康日照时数时间序列，运用小波变换方法，进行Morlet小波变换，结果如图7，等值线实线表示数值为正，代表日照时数偏多；等值线虚线表示数值为负，代表日照时数偏少；零线用标注0的粗实线表示。图8马尔康年日照时数小波方差图中只有时间尺度为28 a的一个峰值，说明主振荡周期约在28 a，在28 a左右相对较大的时间尺度上，1968~1977年、1986~1994年和2003~2012年基本上表现为马尔康地区年日照时数处于偏少期，1960~1967年、1978~1985年、1995~2002年和2013~2019年基本上表现为马尔康地区年日照时数处于偏多期，并且直到2019年等值线未闭，说明未来一段时间内年日照将继续为偏多时期。当然由于小尺度振荡的存在，在大尺度的振荡中，也会出现个别相对少或多的时期。但总体上看，近60 a马尔康地区年日照强、弱交替的特征非常明显，经历了3个强、弱交替的阶段。
Figure 7. Real part contour map of wavelet coefficients of sunshine hours in Maerkang
图7. 马尔康年日照时数小波系数实部等值线图
Figure 8. Wavelet variogram of annual sunshine hours in Maerkang
图8. 马尔康年日照时数小波方差图
4. 结论
通过对马尔康站1960~2019年降水和日照时数资料的分析，得到如下结论：
1) 马尔康1960~2019年降水量为793.0 mm，近60 a年降水量呈波动上升趋势，气候倾向率为17.6 mm/10a；年平均日照时数为2256.2 h，日照时数呈波动下降趋势，气候倾向率为−37.6 h/10a。
2) 从年降水量的累积距平分析中可知，1987年和2008年属于低值转折年，其信噪比各自为0.28和0.53，即1987年和2008年并不是降水突变年，2008年后降水量增加趋势依然持续。根据年日照时数的累积距平分析，1980年属于从日照时数偏多期转为偏少期的转折年，其信噪比为0.92，则1980年不是日照时数的突变年。
3) 马尔康地区降水量振荡周期为4 a、12 a和29 a，日照时数主振荡周期约在28 a，在降水29 a和日照28 a时间尺度上，2019年之后等值线未闭合，表明未来一段时间内年降水和日照将继续处于偏多时期。