Page 53 - 水利学报2025年第56卷第4期

期表现最为显著；1880 年至今分析，仍以 33 a 周期为主，但是以 66 a 周期的振幅信号增强。总而言
之，基于以上的分析可以看出，海河流域近 500 多年降水数据的周期性存在由短周期转向长周期的变
化趋势，近 200 年，降水以 66 a 为周期的振幅越来越强烈，值得注意的是周期变长旱涝时期持续年份
也会加长，面临的旱涝风险加剧。

图 6 海河流域 546 年降水数据的小波分析结果

为了进一步验证上述小波分析结果，基于 EEMD 方法对海河流域 546 年降水数据进行模态分解得
到主要分量 （IMF） 的周期性变化，图 7 展示了 3 个主要分量 （IMF3—5），其中 IMF3 表征 17 a 周期，
IMF4 表征 33 a 周期，IMF5 在近 200 年来表征 66 a 周期，基于 EEMD 模态分解的结果，从时序上分析可
以得到与小波分析相似的结果。通过 IMF3趋势，可以看出在 1500—1630年时间序列上，17 a的周期表现
最为突出；通过 IMF4 趋势，1600—1750和 1850—2022年时期，33 a的周期表现最为突出；通过 IMF5趋
势，1850—2022 年时期，66 a 的周期表现最为突出。因此，两种分析方法均反映海河流域降水存在 17、
33 和 66 a 的周期振动现象。同时，也都证实了近 200 年，降水以 66 a 为周期的振幅越来越强烈。

图 7 海河流域近 500 多年降水数据 EEMD 模态分解结果

关于 PDO 指数对于华北地区降水影响的主要观点是 PDO 正位相下，华北地区降水较多，而负位
相下降水较少，即在年代际时间尺度上，夏季的 PDO 与夏季华北降水具有显著负相关关系。本文计算
了年 PDO 与海河流域年降水关系，也同样表现出上述现象，负相关指数为-0.504。但是本文是要突出
年 PDO 指数的周期现象，1900—2022 年，小波分析发现年 PDO 指数存在的主周期约 64 a（图 8（b））。
年代际尺度 PDO 作用我国南涝北旱降水格局 ［30］ ，这是普遍认同观点，最近的一些研究也表明，近年来
海温和环流剧烈变化 ［31］ 。可能会对海河流域降水影响产生一定的变化，或者是加大对海河流域的降水
影响等，以上两个观点可以为海河流域近些年 66 a 周期振幅强烈现象提供一些解释说明。
3.2.2 降水周期性空间变化 为 了 分 析 海 河 流 域 周 期 变 化 空 间 分 布 特 征 ， 图 9 计 算 了 各 站 点基 于

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