摘 要：利用德化县1961～2010年的日降水数据资料，采用MATLAT编程，运用morlet小波方法对德化降水进行多尺度时间分析，并剖析不同尺度下变化周期。结果表明：近50a来，德化春、夏、秋、冬和年平均降水分别存在6～7a、41～42a、13～14a、2～3a和12.5a的主周期。同时德化年降水量呈增多趋势，气候倾向率为28.096mm/10a，未来几年内德化年降水量仍将处于一个偏多期。关键词：降水；周期；小波；分析 中图分类号：P426
文献标识码：A1 引言德化地处东南沿海的戴云山区，优越的自然地理条件造就了特有的水资源优势。全县年径流总量达25.53m3，人均年水资源量8510m3，是全国人均水资源量的3.7倍。而泉州市人均水资源占有量仅2000m3，不及全省平均数的一半。特别是在沿海地区，人均水资源占有量仅为400m3，缺水严重。德化是闽江、晋江的重要水源头，每年向下游提供优质水资源。北水南调，大大改善了晋江下游地区缺水的现状，满足泉州市城镇及泉港区供水的迫切需要，改善约4万hm2耕地的灌溉条件，还为东溪沿河发展淡水养殖，开发旅游资源创造有利的条件。降水作为水资源最重要的来源之一。其偏多或偏少将直接影响整个下游城市的生产生活用水。2 资料来源与研究方法2.1 资料来源与季节划分选用德化县1961～2010年日降水量资料。本文中季节的划分方法如下：春季（3～5月），夏季（6～8月），秋季（9～11月），冬季（12～次年2月）。2.2 研究分析方法采用采用线性回归和距平对降水序列进行线性趋势分析，采用morlet连续小波分析方法对降水序列多时间尺度变化特征进行分析和对降水序列进行时频局部化分析。3 结果分析3.1 降水量的年际变化、四季变化及小波分析3.1.1 降水变化趋势由德化1961～2010年年降水年代距平表（表1）可知。20世纪60年代、70年代、80年代和21世纪前10a降水距平为负，说明降水偏少，其中70年代降水距平百分率为-3.2%，表明降水接近正常值；90年代降水距平为正，表明降水偏多。从年降水变化来看，德化年降水呈现增加趋势，气候倾向率为28.096mm/10a，且具有一定的泼动性。年降水量最大出现在1961年为2485.7mm，最小出现在1991年为1301.5mm。年降水的Mann—Kendall趋势检验值Z=0.14，未能通过显著性检验，说明年降水量的变化虽然呈上升趋势，但变化不显著，且年际降水量的差异还是较大。从季节降水变化趋势分析可知，春季、秋季降水呈减少趋势，且减少率分别为1.293mm/l0a、0.754mm/10a；夏季和冬季降水呈增加趋势，且增加率分别为24.149mm/l0a、6.226mm/10a。由于冬季是降水最枯的季节，也是干旱期，因此，冬季降水的增加在一定程度上将有利于缓解旱情。同样的，夏季降水的增加也将导致汛期洪涝发生的几率增加。通过M—K检验可知，无论是春、秋两季降水的减少，还是夏、冬两季降水的增加，都未能通过显著性检验，说明变化都是不显著的。3.1.2 降水小波分析如图1所示，图中实线表示小波变化系数为正值，表征降水偏多；虚线表示负值，表征降水偏少。由图可知，年降水量存在2～4a、6～8a、10～15a、18～26a时间尺度相位变化较明显，其中心时间尺度为2.5a、7a、12.5a和20a，其中以12.5a周期相位变化最为显著，年降水量存在4个偏多期，4个偏少期，经历了“多一少一多一少一多一少一多一少”8个循环交替；在1960～1964年、1971～1977年、1984～1989年和1996～2002年处于正相位，降水为偏多期；1965～1970年、1978～1983年、1990～1995年和2003～2007年处于负相位，降水为偏少期；从图中还可看出，2008年以后正相位等值线未完全闭合，因此可以推测此后一段时间年降水仍将处在偏多期。另外，18～26a时间尺度变化发生在1960～2005年，2～4a、6～8a时间尺度发生在整个时域内，且丰枯变化频繁。 由四季降水量的小波系数等值线图可知，春季降水量以6～7a、4～5a、11～12a和2～3a时间尺度的相位变化较明显，其中以6a左右周期相位变化最为显著，降水量存在7个偏多期和7个偏少期。夏季降水量以41～42a、20a、3a、7a和11～12a时间尺度的相位变化较明显，其中以41a左右周期相位变化最为显著，但由于序列长度的局限性，此周期很有可能是伪周期；需要用别的方法或是等若干年后才能得到验证；20a左右周期相位变化也较明显，降水存在2个偏多期和2个偏少期。秋季降水量以13～14a周期性相位变化十分显著，降水量存在4个偏多期和4个偏少期；冬季降水量以2～3a、13～14a、23～24a和7～8a时间尺度的相位变化较明显。以2～3a的周期相位变化最明显，贯穿整个时域，且丰枯变化频繁。综上分析可知，年和季节降水量的相位变化时间尺度大体一致，都表现为小时间尺度相位变化包含于大时间尺度相位变化中。小波方差可以定量地分析时间序列的主要周期，给出序列中所包含的不同尺度振荡相对贡献的完整描述。小波方差图反映了波动能量随尺度的分布，可以用来确定一个时间序列中各种尺度扰动的相对强度，对应峰值处的尺度称为该序列的主要时间尺度。由德化年降水量的小波方差曲线（见图2）可看出，近50a的小波方差存在4个峰值，其中12.5a的峰值最大，应为主振荡周期，从主振荡周期上看，等值线尚未闭合，说明在未来一段时间里德化降水量总体还将处于偏多时期。同时还依次存在20a、7a和2～4a的次周期，这与小波系数实部等值线图分析结果一致。3.1.3 年降水量与汛期降水量的周期对比德化降水量年振荡主周期与汛期振荡主周期是基本一致的，从线性变化曲线图对比充分说明了汛期降水和年降水的变化趋势具有很大的相似性，从而说明了年降水的变化很大程度上受汛期降水变化的控制，这也证明了年降水周期和汛期降水周期之间存在很大的相关性。4 结论近50a来德化县年降水呈增加趋势，气候倾向率为28.096mm/10a。四季降水中，春季和秋季降水呈下降趋势，夏季和冬季呈增加趋势，其中夏季增加趋势虽然最为明显，但未能通过显著性检验，说明增加趋势并不显著。降水年际间波动较大。德化县近50a降水序列有多个时间尺度的周期变化特征，有4个时间尺度的主周期，分别是2～4a、7a、12.5a 和20a左右，其中振荡能量最强大的主周期是12.5a。年振荡主周期与汛期振荡主周期是基本一致的。由于资料长度的局限性，当周期过（大）长时，很难确定该周期是不是伪周期。应当通过其他的分析方法或是有更长的资料系列来验证，从而确定周期真实性。
