[發明專利]一種基于CMIP5預估海浪有效波高的方法

有效

• 申請號: 201810409041.4
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108549961B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 吳玲莉;吳騰;秦杰;梁桂蘭
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F17/16
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于CMIP5預估海浪有效波高的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：從ERA-Interim和CMIP5系列試驗中獲取原始數據，進行數據預處理；

S2：選取合適的海平面氣壓場；

S3：采用ERA-Interim中預先選定的數據校正預測模型；

S4：用CMIP5系列試驗中相應時段的數據來評估優選所述預測模型；

S5：將滯后一步的有效波高也帶入模型，作為預測因子之一，綜合預測下一時次的各格點的有效波高，優化模型參數，得到最終模型，采用優選后的預測模型預估未來的海浪有效波高；

所述步驟S4進一步包括：

S41：計算基于格點模式的CMIP5各時次的海平面氣壓SLP的均值Mc，再用原始值C減去均值Mc，得到基于格點模式的各時次的SLP的距平值Cp；

其中，n是觀測時次，i表示空間點，j表示時次；

S42：對根據步驟S41得到的各時次的海平面氣壓的距平值Cp進行Box-Cox變換，得到變換后的海平面氣壓場trGt；

S43：對trGt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PC_k,t，k、t表示序數和時次；

S44：對每個格點上對應的trGt，用主成分PC_k，t和PC_k，t-4計算其相關系數，并取相關系數最高時的28個PC_k,t或PC_k,t-4作為有效波高的預測因子；

S45：將預測因子帶入預測模型，用F統計量比較第i個模型和第i+1個模型的預測結果，從而選出最優的預測因子；其中模型如式(5)所示，

式中，H_t是每個網格點上的經過變換的有效波高，a是常數項，P是跟預報量相關的參變量的滯后系數，X_k,t是第k個基于SLP的預報因子，t是時次，b_k是對應于X_k,t的系數，K是預報因子的總數，H_t-p是滯后p的有效波高，c_p是對應于H_t-p的系數，u_t可以用M階自回歸模型來表示，如果M＝0，u_t為白噪聲。

2.根據權利要求1所述的基于CMIP5預估海浪有效波高的方法，其特征在于，所述步驟S1進一步包括：

S11、收集基于格點模式的歐洲中尺度天氣預測中心的ERA-Interim再分析數據集的長時段的各時次氣象預報數據，以及全球耦合模式比較計劃第五階段CMIP5中的試驗數據，包括6小時一次的海平面氣壓SLP，有效波高Hs；

S12、獲取所收集的ERA-Interim和CMIP5各時次氣象預報數據所標格點的坐標，以該坐標為依據，提取與所述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，其中提取的ERA-Interim的海平面氣壓矩陣為E，有效波高矩陣H，提取的CMIP5的海平面氣壓矩陣為C，其中包含m個空間點，每個空間點含有n次觀測數據：

其中，E_mn是ERA-Interim第m個空間點的第n時次的海平面氣壓值，H_mn是第m個空間點的第n時次的有效波高，C_mn是CMIP5第m個空間點的第n時次的海平面氣壓值，m是空間點的個數，n是觀測時次。