基于ERA-Interim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于ERA-Interim和ERA40的海浪有效波高的預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：獲取原始數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；選取合適的海平面氣壓場(chǎng)；用ERA-Interim的數(shù)據(jù)來校正模型；用ERA40的數(shù)據(jù)來評(píng)估已校正的模型；預(yù)測(cè)海浪有效波高。本發(fā)明利用歐洲中尺度天氣預(yù)測(cè)中心的長(zhǎng)期穩(wěn)定的ERA-Interim再分析數(shù)據(jù)源，從中提取出預(yù)測(cè)海浪有效波高的資料，再輔以主成分分析的方法，并利用ERA40再分析數(shù)據(jù)源進(jìn)行評(píng)估，不僅可預(yù)報(bào)多時(shí)次的海浪有效波高，而且可操作性強(qiáng)、預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率高。
【專利說明】基于ERA-1nterirr^n ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及海浪參數(shù)預(yù)報(bào)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于ERA-1nterim和ERA40 (歐洲中尺度天氣預(yù)測(cè)中心提供的再分析數(shù)據(jù))預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海浪是一種與人類關(guān)系最直接、最密切的海洋現(xiàn)象，對(duì)人們的生產(chǎn)生活有著不可忽視的影響，比如海上航行、漁業(yè)生產(chǎn)、海上石油平臺(tái)、近海港口航道等都與海浪有密切關(guān)聯(lián)。
[0003]有效波高就是反映海浪特征的一個(gè)重要參數(shù)，因此波高的預(yù)測(cè)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。想要預(yù)測(cè)海浪的波高，先要獲取長(zhǎng)期穩(wěn)定的海浪觀測(cè)數(shù)據(jù)。但是，傳統(tǒng)的觀測(cè)手段如浮標(biāo)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(diǎn)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(xù)的海面波浪的浮標(biāo)觀測(cè)數(shù)據(jù)。
[0004]隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的成熟，衛(wèi)星數(shù)據(jù)逐漸開始被應(yīng)用，然而有關(guān)波高的衛(wèi)星數(shù)據(jù)雖然覆蓋范圍很廣，但是最多只有最近20年的資料，這就嚴(yán)重制約了對(duì)海浪波高預(yù)測(cè)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:提供一種基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。
[0006]技術(shù)方案:一種基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，包括以下步驟:
[0007]S1:獲取原始數(shù)據(jù)，并預(yù)處理相關(guān)數(shù)據(jù)；
[0008]S2:選取合適的海平面氣壓場(chǎng)；
[0009]S3:用ERA-1nterim的數(shù)據(jù)來校正模型；
[0010]S4:用ERA40的數(shù)據(jù)來評(píng)估已校正的模型；
[0011]S5:預(yù)測(cè)海浪有效波高。
[0012]所述步驟SI進(jìn)一步包括:
[0013]Sll:收集基于格點(diǎn)模式的歐洲中尺度天氣預(yù)測(cè)中心的ERA-1nterim再分析數(shù)據(jù)集的長(zhǎng)時(shí)段的各時(shí)次氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，包括6小時(shí)一次的海平面氣壓SLP，有效波高Hs ；
[0014]S12:獲取所收集的各時(shí)次氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)所標(biāo)格點(diǎn)的坐標(biāo)，以該坐標(biāo)為依據(jù)，提取與各時(shí)次氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)所標(biāo)格點(diǎn)的坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的海平面氣壓矩陣S，有效波高矩陣H，其中包含m個(gè)空間點(diǎn)，每個(gè)空間點(diǎn)含有η次觀測(cè)數(shù)據(jù):
【權(quán)利要求】
1.一種基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:獲取原始數(shù)據(jù)，并預(yù)處理相關(guān)數(shù)據(jù)； 52:選取合適的海平面氣壓場(chǎng)； 53:用ERA-1nterim的數(shù)據(jù)來校正模型； 54:用ERA40的數(shù)據(jù)來評(píng)估已校正的模型； 55:預(yù)測(cè)海浪有效波高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，其特征在于，所述步驟SI進(jìn)一步包括: 511:收集基于格點(diǎn)模式的歐洲中尺度天氣預(yù)測(cè)中心的ERA-1nterim再分析數(shù)據(jù)集的長(zhǎng)時(shí)段的各時(shí)次氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)，包括6小時(shí)一次的海平面氣壓SLP，有效波高Hs ； 512:獲取所收集的各時(shí)次氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)所標(biāo)格點(diǎn)的坐標(biāo)，以該坐標(biāo)為依據(jù)，提取與各時(shí)次氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)所標(biāo)格點(diǎn)的坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)的海平面氣壓矩陣S，有效波高矩陣H，其中包含m個(gè)空間點(diǎn)，每個(gè)空間點(diǎn)含有η次觀測(cè)數(shù)據(jù):
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，其特征在于，所述步驟S3進(jìn)一步包括: 531:計(jì)算基于格點(diǎn)模式的ERA-1nterim各時(shí)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(diǎn)模式的各時(shí)次的SLP的距平值P，并計(jì)算出SLP距平值P的標(biāo)準(zhǔn)偏差S:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，其特征在于，所述步驟S4進(jìn)一步包括: S41:計(jì)算基于格點(diǎn)模式的ERA40各時(shí)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(diǎn)模式的各時(shí)次的SLP的距平值P2，并計(jì)算出SLP距平值P2的標(biāo)準(zhǔn)偏差S2 ； S42:對(duì)SLP距平值P2做EOF分析，得到不同成分及各成分對(duì)總方差的貢獻(xiàn)率，保留前30個(gè)EOF和主成分； S43:在步驟S32得到的前30個(gè)EOF的基礎(chǔ)上對(duì)各時(shí)次的ERA40的SLP場(chǎng)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到主成分PCk，t，k、t表示序數(shù)和時(shí)次； 544:將根據(jù)步驟S31得到的M加到P2上，得到修正后的ERA40的各時(shí)次的SLP場(chǎng)； 545:對(duì)修正后的ERA40的各時(shí)次的SLP場(chǎng)，得到變換后的海平面氣壓trGt ； 546:用步驟S35計(jì)算的Sxk衡量選擇這30個(gè)預(yù)測(cè)因子Xt t。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于ERA-1nterim和ERA40預(yù)測(cè)海浪有效波高的方法，其特征在于，所述步驟S5進(jìn)一步包括: 551:將根據(jù)步驟S46選擇的所有預(yù)測(cè)因子帶入步驟S37的最終模型，預(yù)測(cè)目標(biāo)時(shí)期內(nèi)各時(shí)次的有效波高，將預(yù)測(cè)出的有效波高值還原到Box-Cox變換前的值，保存為格點(diǎn)模式文件； 552:采用PSS等評(píng)估指標(biāo)評(píng)估預(yù)測(cè)水平，PSS是皮爾斯評(píng)估得分，其定義為
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK104021308SQ201410281617
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】吳玲莉, 焦楚杰, 吳騰, 張瑋, 梁桂蘭 申請(qǐng)人:河海大學(xué)