基于ICEEMDAN-MFDFA的广东日降水序列的多重分形特征

[目的]降水时间序列是典型的非平稳、非线性时间序列,在全球变暖的背景下呈现出明显的复杂波动特征.通过全面考察广东日降水序列的分形特征,为有效应对区域水旱灾害风险提供参考.[方法]引入改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN)方法改善传统多重分形去趋势波动分析(MFDFA)方法在去趋势过程中的不足,利用ICEEMDAN-MFDFA方法得到1973-2021年广东日降水序列的多重分形结果.[结果]结果显示:广东日降水序列具有复杂的多重分形特征,多重分形谱表现为右偏、左勾状,Hurst指数小于0.5;各项多重分形谱参数呈现阶段性上下波动特征,谱宽、不对称指数、谱端高差和Holder指数的极值分别达到1.00、-0.72、1.01和0.12;降水序列的多重分形谱宽与谱端高差、不对称指数与Holder指数两两之间有着密切的联系.[结论]结果表明:降水序列内部演变的波动行为具有长程相关性,表现为反持续性;日降水对小幅度的局部气候波动较敏感,且有增大的趋势;当降水复杂性越强时对应着日降水增大的态势越明显,当多重分形谱的右偏程度越弱时其精细结构越丰富;与传统方法相比,ICEEMDAN-MFDFA方法可以有效提高降水序列多重分形结果的可靠性和稳定性.