基於ERA-Interim和ERA40預測海浪有效波高的方法
2023-06-02 18:57:26 2
基於ERA-Interim和ERA40預測海浪有效波高的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於ERA-Interim和ERA40的海浪有效波高的預測方法，包括如下步驟：獲取原始數據，並進行數據預處理；選取合適的海平面氣壓場；用ERA-Interim的數據來校正模型；用ERA40的數據來評估已校正的模型；預測海浪有效波高。本發明利用歐洲中尺度天氣預測中心的長期穩定的ERA-Interim再分析數據源，從中提取出預測海浪有效波高的資料，再輔以主成分分析的方法，並利用ERA40再分析數據源進行評估，不僅可預報多時次的海浪有效波高，而且可操作性強、預報的準確率高。
【專利說明】基於ERA-1nterirr^n ERA40預測海浪有效波高的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及海浪參數預報【技術領域】，尤其涉及一種基於ERA-1nterim和ERA40 (歐洲中尺度天氣預測中心提供的再分析數據)預測海浪有效波高的方法。
【背景技術】
[0002]海浪是一種與人類關係最直接、最密切的海洋現象，對人們的生產生活有著不可忽視的影響，比如海上航行、漁業生產、海上石油平臺、近海港口航道等都與海浪有密切關聯。
[0003]有效波高就是反映海浪特徵的一個重要參數，因此波高的預測研究具有重要的現實意義。想要預測海浪的波高，先要獲取長期穩定的海浪觀測數據。但是，傳統的觀測手段如浮標等，雖然能夠精確的獲得海浪波高的變化信息，但是它們只能獲得海浪在固定點的變化，而且覆蓋面也非常有限，很難在中國海域得到超過20年的連續的海面波浪的浮標觀測數據。
[0004]隨著衛星遙感技術的成熟，衛星數據逐漸開始被應用，然而有關波高的衛星數據雖然覆蓋範圍很廣，但是最多只有最近20年的資料，這就嚴重製約了對海浪波高預測的可靠性。
【發明內容】
[0005]發明目的:提供一種基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，以解決現有技術存在的上述問題。
[0006]技術方案:一種基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，包括以下步驟:
[0007]S1:獲取原始數據，並預處理相關數據；
[0008]S2:選取合適的海平面氣壓場；
[0009]S3:用ERA-1nterim的數據來校正模型；
[0010]S4:用ERA40的數據來評估已校正的模型；
[0011]S5:預測海浪有效波高。
[0012]所述步驟SI進一步包括:
[0013]Sll:收集基于格點模式的歐洲中尺度天氣預測中心的ERA-1nterim再分析數據集的長時段的各時次氣象預報數據，包括6小時一次的海平面氣壓SLP，有效波高Hs ；
[0014]S12:獲取所收集的各時次氣象預報數據所標格點的坐標，以該坐標為依據，提取與各時次氣象預報數據所標格點的坐標相對應的海平面氣壓矩陣S，有效波高矩陣H，其中包含m個空間點，每個空間點含有η次觀測數據:
【權利要求】
1.一種基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 51:獲取原始數據，並預處理相關數據； 52:選取合適的海平面氣壓場； 53:用ERA-1nterim的數據來校正模型； 54:用ERA40的數據來評估已校正的模型； 55:預測海浪有效波高。
2.根據權利要求1所述的基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，其特徵在於，所述步驟SI進一步包括: 511:收集基于格點模式的歐洲中尺度天氣預測中心的ERA-1nterim再分析數據集的長時段的各時次氣象預報數據，包括6小時一次的海平面氣壓SLP，有效波高Hs ； 512:獲取所收集的各時次氣象預報數據所標格點的坐標，以該坐標為依據，提取與各時次氣象預報數據所標格點的坐標相對應的海平面氣壓矩陣S，有效波高矩陣H，其中包含m個空間點，每個空間點含有η次觀測數據:
3.根據權利要求2所述的基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，其特徵在於，所述步驟S3進一步包括: 531:計算基于格點模式的ERA-1nterim各時次的海平面氣壓SLP的均值Μ，再用原始值S減去均值Μ,得到基于格點模式的各時次的SLP的距平值P，並計算出SLP距平值P的標準偏差S:
4.根據權利要求3所述的基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，其特徵在於，所述步驟S4進一步包括: S41:計算基于格點模式的ERA40各時次的海平面氣壓SLP的均值M2，再用原始值S2減去均值M2，得到基于格點模式的各時次的SLP的距平值P2，並計算出SLP距平值P2的標準偏差S2 ； S42:對SLP距平值P2做EOF分析，得到不同成分及各成分對總方差的貢獻率，保留前30個EOF和主成分； S43:在步驟S32得到的前30個EOF的基礎上對各時次的ERA40的SLP場進行預測，得到主成分PCk，t，k、t表示序數和時次； 544:將根據步驟S31得到的M加到P2上，得到修正後的ERA40的各時次的SLP場； 545:對修正後的ERA40的各時次的SLP場，得到變換後的海平面氣壓trGt ； 546:用步驟S35計算的Sxk衡量選擇這30個預測因子Xt t。
5.根據權利要求4所述的基於ERA-1nterim和ERA40預測海浪有效波高的方法，其特徵在於，所述步驟S5進一步包括: 551:將根據步驟S46選擇的所有預測因子帶入步驟S37的最終模型，預測目標時期內各時次的有效波高，將預測出的有效波高值還原到Box-Cox變換前的值，保存為格點模式文件； 552:採用PSS等評估指標評估預測水平，PSS是皮爾斯評估得分，其定義為
【文檔編號】G06F19/00GK104021308SQ201410281617
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2014年6月20日
【發明者】吳玲莉, 焦楚傑, 吳騰, 張瑋, 梁桂蘭 申請人:河海大學