集合经验模态分解和交叉小波在赣江流量与太阳黑子活动关系中的应用

作     者：万智巍 贾玉连 洪祎君 蒋梅鑫 WAN Zhiwei1, JIA Yulian1, HONG Yijun2, JIANG Meixin1

作者机构：江西师范大学地理与环境学院鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室江西南昌330022 中国科学院地理科学与资源研究所陆地表层格局与模拟院重点实验室北京100101 

出 版 物：《水资源与水工程学报》 (Journal of Water Resources and Water Engineering)

年 卷 期：2018年第29卷第1期

页      面：44-49页

学科分类：08[工学] 081501[工学-水文学及水资源] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41761045) 鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室开放基金项目(PK2015003) 江西省自然科学基金项目(20161BAB213075) 江西省重大生态安全问题监控协同创新中心项目(JXS-EW-00) 江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ150305) 江西师范大学博士启动基金项目(6902) 

主　　题：集合经验模态分解 交叉小波变换 流量 太阳黑子 赣江 

摘      要：为解决传统相关分析方法难以揭示出非线性、非平稳水文序列与外部强迫因子之间在不同时间尺度、不同频域下的相关关系,提出一种结合EEMD(集合经验模态分解)和CWT(交叉小波变换)的综合分析方法,并将其应用于赣江长时间流量序列与同期太阳黑子数序列的多尺度相关分析之中。研究结果表明:1950-2015年赣江流量序列EEMD分解的IMF1分量的波动振幅最大,频率最高,代表了原始序列中的主要变化因素,是水文序列非线性和非平稳特征的体现。同期太阳黑子数序列的EEMD分解结果表明:1950-1970年为太阳黑子数上升阶段,1970-2015年为下降阶段。CWT分析表明,在11a周期尺度上赣江流量与太阳黑子数之间由负相关逐渐顺时针转为相差1/4个周期,再转为正相关。其中1950-2000年,二者的相关系数在0.6以上,2001-2015年相关系数在0.4以上。结果表明EEMD-CWT综合分析可以有效利用EEMD方法将原始信号进行分解,以得到具有平稳性的IMF分量,并以此为基础通过CWT方法得到二者在时域和频域上的相关关系变化过程。该方法可以为探究相关水文气象序列与外部强迫因素之间的多尺度相关关系提供新的思路和技术手段。