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宜昌站流量变化周期性分析:实践与理论

时间:2023-11-04 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据宜昌站年均流量距平时间序列 ,采用复Morlet小波进行连续小波变换,可以得到小波变换系数的实部及模,分别绘制其小波变换等值线图,见图4-4 和图4-4 。这两个尺度的周期变化在整个分析时段表现稳定,具有全域性。图4-4年均流量距平序列小波变换等值线图Morlet小波系数的模表示能量密度,模的等值线图把各种时间尺度的周期变化在时间域中的分布情况展示出来,小波系数的模大,表明其所对应的时段和尺度的周期性越明显。

宜昌站流量变化周期性分析:实践与理论

(1)年均流量距平序列的小波变换。根据宜昌站年均流量距平时间序列 (N=125),采用复Morlet小波进行连续小波变换,可以得到小波变换系数的实部及模,分别绘制其小波变换等值线图,见图4-4 (a)和图4-4 (b)。小波系数实数为正时,表示流量偏丰,图中用实线绘制;为负时表示流量偏枯,图中用虚线绘制;小波系数为零则对应丰枯突变点。

根据图4-4 (a)中可分析出流量存在明显的年际变化和年代变化,从上至下分析得出流量存在20~25年、10~15年、5~8年3类尺度的周期变化规律。从较大尺度20~25年分析,宜昌站年均流量经历了枯→丰→枯→丰→枯→丰→枯→丰→枯→丰→枯→丰→枯→丰→枯→丰→枯16个循环交替,2006年后流量偏枯等直线仍为闭合,处于偏枯期;从尺度10~15年分析,水温经历了由枯→丰32个循环交替,其中2006年流量偏枯曲线仍未闭合,与20~25年尺度的变化一样,2006年以后一段时间仍将处于流量偏枯期。这两个尺度的周期变化在整个分析时段表现稳定,具有全域性。5~8年尺度上,则有更多的循环交替。

图4-4 年均流量距平序列小波变换等值线图

Morlet小波系数的模表示能量密度,模的等值线图把各种时间尺度的周期变化在时间域中的分布情况展示出来,小波系数的模大,表明其所对应的时段和尺度的周期性越明显。根据图4-4 (b)可以看出20~25年和10~15年尺度的小波系数的模较大,说明这两个周期变化最明显;其次是5~8年尺度的周期变化。(www.xing528.com)

(2)年均流量距平序列的小波方差。利用式(3-11),计算了年均流量距平序列的小波方差,根据计算结果,确定各序列存在的主要周期,小波方差见图4-5。图4-5中有4个峰值,分别对应5年、8年、13年和23年的时间尺度,第一峰值是23年尺度,说明23年左右的周期震荡最强,为流量变化的第1周期,第2~4周期依次为13年、8年和5年。

图4-5 年均流量距平序列小波方差

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