[发明专利]一种沿海多地风暴潮联合自然强度分析方法

权利要求书

1.一种沿海多地风暴潮联合自然强度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、选择多地区同时受到影响的多场风暴潮进行统计分析，列表统计每年发生的次数，选用泊松分布对年频次进行拟合；

B、针对同时影响多地的风暴潮过程，分析各地区每场风暴潮水位和波高的联合重现期，并将其作为该风暴潮的自然强度指标；

C、依据步骤B中得到的各地区每场风暴潮水位和波高的联合重现期，构建多地区风暴潮自然强度多维联合分布模型，对多个地区进行联合概率分析；其中构建多地区风暴潮自然强度多维联合分布模型的方式如下：

C1、根据步骤B得到的各地区每场风暴潮水位和波高的联合重现期，绘制不同地区的最高水位与有效波高的联合重现期序列的散点图，并根据散点图的特点分别采用不同的分布类型对各地区联合重现期指标进行拟合，通过K-S检验选择最优分布；所述分布类型包括Gumbel分布、P-Ⅲ型分布、Weibull分布、Log-normal分布和对数P-III型分布；

C2、分析获得多地区风暴潮自然强度联合重现期，具体包括：

C21、以步骤C1中最优分布类型结果为边缘，利用copula函数作为连结函数构造各联合重现期的多维联合概率分布：式中，x＝(x₁,x₂,…,x_d)；f₁(x₁),f₂(x₂),…,f_d(x_d)为对应于一维边缘分布F₁(x₁),F₂(x₂),…,F_d(x_d)的密度函数，所述copula函数包括二元Normal、Frank、Clayton和G-H copula及其它多元Copula函数；

C22、然后进行参数估计和χ²检验，选用最优的copula函数作为连结函数建立模型，对多元数据进行拟合；

C23、建立多地区风暴潮强度指标的多维复合概率分布，绘制联合概率等值线，获得多地区风暴潮强度指标的联合重现期；

D、获得多地区风暴潮联合自然强度。

2.根据权利要求1所述分析方法，其特征在于：所述步骤B中，分析各地区每场风暴潮水位和波高的联合重现期具体包括以下步骤：

B1、进行水位与波高的分布拟合；

B2、分析水位与波高的联合分布；

B3、获得最高水位与相应有效波高的联合重现期。

3.根据权利要求2所述分析方法，其特征在于：所述步骤B1具体包括以下步骤：

B11、统计每场台风过程中最高水位及有效波高；

B12、进行最高水位与有效波高的边缘分布拟合；

B13、进行分布拟合检验，选取最优边缘分布函数。

4.根据权利要求2所述分析方法，其特征在于：所述步骤B2具体包括以下步骤：

B21、选择最优Coupla函数构建最高水位与相应的有效波高的二维联合分布模型；

B22、建立台风过程中，最高水位与相应有效波高的二维泊松分布复合模型。

5.根据权利要求2所述分析方法，其特征在于：所述步骤B3中，在步骤B2中基于二维copula理论和复合极值分布理论建立台风过程中最高水位与相应有效波高的二维泊松复合分布模型后，分析得到最高水位与相应有效波高的二维复合分布模型的同现概率曲线，进而获得最高水位与相应有效波高的联合重现期，作为风暴潮自然强度指标。

6.根据权利要求3所述分析方法，其特征在于：所述步骤B12中进行最高水位与有效波高的边缘分布拟合，分别采用不同的分布对沿海某一地区统计期间的最高水位及其相应的有效波高统计序列进行分布拟合，所述分布包括最大熵分布、Gumbel分布和Log-normal分布。

7.根据权利要求3所述分析方法，其特征在于：所述步骤B13中，在进行分布拟合检验时采用K-S检验法或均方根误差检验法。

8.根据权利要求4所述分析方法，其特征在于：所述步骤B21中，首先基于多种分布函数构建最高水位与相应的有效波高的二维联合分布模型，所述分布函数包括Gaussiancopula，GH copula，Clayton copula和Frank copula，并选取拟合较优的分布函数作为最高水位与相应有效波高的边缘分布；选取拟合较优的分布函数时，根据相关系数指标法，获得多种二维copula函数的参数值，将二维copula函数得到的理论联合概率和经验联合概率分别点绘于图，分别分析多种二维分布的最小离差平方和RSME和AIC，进而选取最优copula函数构造的二维联合分布模型。