[发明专利]一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法

说明书

本发明涉及一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法，包括：用水压式波高仪测量得到水下压力强度；得到水压力强度时间序列数据；通过对水压力强度时间序列数据进行傅里叶变换得到压力频谱；考虑水压力的线性趋势变化和压力波在深度上、水层过滤作用的衰减，计算出表面波浪的压力校正系数，对水压力进行校正；依据谱矩法或者对压力频谱进行傅里叶反变换利用上跨零点分波法，反演出高时空分辨率的海浪波高与周期。

技术领域

本发明涉及海洋中海浪要素测量领域，具体涉及一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法。

背景技术

海浪的波高与周期是海洋观测研究的重点内容之一，现场观测海浪的波高与周期过程最基本的就是要明确波浪的时空变化规律，为海洋波动规律提供基础认识。早期的海浪观测是对海浪施行目测，易产生较大误差、数据资料不连续、费时费力。之后采用数字记录，即以数字记录波面的高低，精度上欠缺。利用水压式波高仪的水压力强度信号反演海浪的波高与周期的测量技术具有较高精度，实施方便，并且能够得到高时空分辨率的波浪要素资料，为海洋波动观测奠定基础。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法及其操作方法，目的在于提高海浪要素测量精度与避免资料处理复杂的问题，实现高时空分辨率海浪波高与周期的测量，详见下文描述。

一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将压力式波高仪放置在水下z处进行定点长期观测，通过测量水体压力变化得到压力强度信息。

2)对压力强度数据进行分段，去除其线性变化的趋势，得到水压力强度时间序列数据。

3)通过对水压力强度时间序列数据进行傅里叶变换得到压力频谱；

4)考虑水压力的线性趋势变化和压力波在深度上、水层过滤作用的衰减，计算出表面波浪的压力校正系数，对水压力进行校正；

5)依据谱矩法或者对压力频谱进行傅里叶反变换利用上跨零点分波法，反演出高时空分辨率的海浪波高与周期。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：

本发明的基于水压力反演海浪波高与周期的方法，在接收到水压力强度和小振幅与波动振幅理论技术的基础上，综合考虑压力波的作用随着深度在衰减，水层的过滤作用是非线性且随频率变异，对压力频谱进行校正和水压力线性趋势变化的去除等过程，得到较为精确的海浪波高与周期。同时，此方法对于水体干扰小，具有较强的抗附着能力。并且可以定点连续长时间高频率测量水压力强度，最终实现高时空分辨率的海浪波高与周期的测量。

附图说明

图1为一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法示意图；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例介绍了一种基于水压力反演海浪波高与周期的方法，目的在于实现高时空分辨率海浪波高与周期的测量。具体实施步骤如下：

1、将压力式波高仪放置在水下z处(海底最佳)进行定点长期观测，通过测量水体压力变化得到压力强度信息。

2、对压力强度数据进行分段，去除其线性变化的趋势；比如2分钟一段，利用每段测量数据减去该段的平均值之后，即可去除其线性变化趋势。

3、压力频谱的计算。通过接收到的水压力强度时间序列数据进行傅里叶变换得到压力频谱。

4、对压力频谱进行校正，需要计算出表面波浪的压力校正系数。

依小振幅理论，水下z处压力随时间t的变化为：