[发明专利]一种基于CMIP5预估海浪有效波高的方法

说明书

本发明公开了一种基于CMIP5预估海浪有效波高的方法，包括如下步骤：从ERA‑Interim和CMIP5系列试验中获取原始数据，进行数据预处理；选取合适的海平面气压场；采用ERA‑Interim中1981‑2000年的数据校正预测模型；用CMIP5中相应时段的数据来评估优选预测模型；采用所述预测模型预估未来海浪有效波高。本发明采用CMIP5的数据，以及欧洲中尺度天气预测中心的长期稳定的ERA‑Interim再分析数据，从中提取出预估海浪有效波高的资料，采用多元回归模型的方法，可对多时次的海浪有效波高进行预估。本发明方法在传统的大气—海洋耦合模式的基础上，首次引入了地球系统模式，利用CMIP5中的试验数据，解决了观测资料的时段和可靠性问题；本发明可有效指导沿海区域的海浪防护工作，具有很强的可操作性。

技术领域

本发明涉及海浪参数计算领域，尤其是一种基于CMIP5(全球耦合模式比较计划第五阶段(Phase 5of Coupled Model Intercomparison Project，简记为CMIP5)预估海浪有效波高的方法。

背景技术

海浪是一种与人类关系最直接、最密切的海洋现象，对人们的生产生活有着不可忽视的影响，比如海上航行、渔业生产、海上石油平台、波浪能利用等都与海浪有密切关联。

有效波高就是反映海浪特征的一个重要参数，因此波高的预测研究具有重要的现实意义。想要预测海浪的波高，先要获取长期稳定的海浪观测数据。但是，传统的观测手段如浮标等，虽然能够精确的获得海浪波高的变化信息，但是它们只能获得海浪在固定点的变化，而且覆盖面也比较有限。全球气候模式作为预估未来气候变化的重要工具，已被广泛应用在气候变化相关领域的研究工作中，如水文、海洋等多个学科都需要基于气候模式对未来气候变化的预估结果来研究相关的气候变化影响和适应问题。近些年为了更好地实现数据共享、模式比较和检验，世界气候研究计划(WCRP)从1989年相继组织实施了大气模式比较计划、海洋模式比较计划、陆面过程模式比较计划和耦合模式比较计划，但是相比耦合模式比较计划第三阶段(CMIP3)的模式参数化方案、通量处理方案、分辨率以及耦合器技术都有待提高和改进。

发明内容

发明目的：提供一种基于CMIP5预估海浪有效波高的方法，以解决现有技术资料匮乏的缺陷，提高海浪波高预测的准确性。

技术方案：一种基于CMIP5预估海浪有效波高的方法，包括以下步骤：

S1：从ERA-Interim和CMIP5系列试验中获取原始数据，进行数据预处理；

S2：选取合适的海平面气压场；

S3：采用ERA-Interim中预选选定的数据校正预测模型；

S4：用CMIP5系列试验中相应时段的数据来评估优选所述预测模型；

S5：采用所述预测模型预估未来的海浪有效波高。

所述步骤S1进一步包括：

S11、收集基于格点模式的欧洲中尺度天气预测中心的ERA-Interim再分析数据集的长时段的各时次气象预报数据，以及全球耦合模式比较计划第五阶段(Phase 5ofCoupled Model Intercomparison Project，简记为CMIP5)中的试验数据，包括6小时一次的海平面气压SLP，有效波高Hs；

S12、获取所收集的ERA-Interim和CMIP5各时次气象预报数据所标格点的坐标，以该坐标为依据，提取与所述各时次气象预报数据所标格点的坐标相对应的海平面气压，其中提取的ERA-Interim的海平面气压矩阵为E，有效波高矩阵H，提取的CMIP5的海平面气压矩阵为C，其中包含m个空间点，每个空间点含有n次观测数据：