·技术与应用·
DOI:10.3969/j.issn.10047328.2016.04.012
海河水利2016.No.4
滦河上游年降水量多时间尺度变化的EEMD分析
张小鹏
（山西水利职业技术学院，山西运城044004)
摘要：以多伦气象站1956一2014年的年降水量序列为代表，运用EEMD方法分析了滦河上游年降水量的多时间尺度变化特性。结果表明，滚河上游年降水量具有准2～4年、准4~6年、准10年、准15~20年波动周期，整体变化呈衰减趋势。
关键词：滦河上游；多伦；年降水量；多时间尺度;EEMD；表减；最严格水资源管理制度
中图分类号：TV125
文献标识码：A
滦河是海河流域的一条重要水系，发源于河北
省丰宁县大灌镇，经活源县向北流人内蒙古多伦县境，至外沟门子又进人河北省境内，婉蜓于峡谷之间，到潘家口越长城，经滦县进人平原，于乐亭县境内注人渤海，全长888km，流域面积4.47万km。自河源至张百湾为上游，自张百湾至滦县为中游，滦县至人海口为下游。
气象系统是复杂的非线性动力学系统，作为其重要输出变量，降水量的年际变化存在着多时间尺度性，即年降水量序列在某一时间段内不是只以一种固定的频率（时间尺度、周期)在运动，而是同时包含着各种频率(时间尺度、周期)的变化和局部波动，是多种动力机制同时在发挥作用，使得气象系统变化在时域中存在着多层次的时间尺度和局部化特征。作为水文水资源系统中的最活跃的基本输人变量，降水量的变化对于流域水资源量的形成和分布具有重要影响。
笔者采用EEMD方法分析滦河上游的多伦气象站近60年来年降水量的多时间尺度变化特性，以期为评价滦河流域水资源情势、制定水量分配方案以及贯彻落实最严格水资源管理制度等工作提供科学参考。
1数据和方法 1.1数据
本分析采用位于滦河上游的多伦县气象站收稿日期：2016—03—18
作者简介：张小鹏（1979一)，男，助教，主要从事水利水电工程教学
与研究工作。
万方数据
文章编号：1004-7328(2016)04-0037-03
1956一2014年的年降水量序列，如图1所示。
550F
M 水
250 2006
19561960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2014
年份
图1多伦站年降水量序列
1.2方法
就其实质而言，小波变换是一种窗口可调的傅立叶变换，它要求在小波窗内所分析的信号必须是平稳的，小波变换会造成很多虚假的谐波，基函数的选择对小波分解结果有显著影响国。为此，Huang等人提出了经验模态分解（EmpiricalModeDecomposi-tion，EMD)方法，该方法是基于信号的局部特征时间尺度从原信号中提取一系列的幅度和频率都经过调制的函数，这些函数称之为本征模态函数(Intrin-sicModeFunction，IMF），原始信号可以用本征模态函数之和来进行还原和表达，各IMF分量包含了原始信号的不同时间尺度局部特征信息，具有明显的物理背景，而其中最低频率的IMF分量通常代表原始信号的趋势或均值。但是，EMD方法在分解过程中容易产生混频即模态混叠或称尺度混合现象，为此Huang等人又对EMD方法进行了改进，提出了集合经验模态分解（EnsembleEmpiricalModeDecom-