[发明专利]基于20CR数据预测海浪有效波高的方法及其装置

权利要求书

1.一种基于20CR数据预测海浪有效波高的方法，其特征在于，包括：

获取二十世纪再分析项目20CR数据中的原始数据，对所述原始数据进行数据预处理；

选取符合预设条件的海平面气压场；

根据所述20CR数据中第一年代段的数据中与所述海平面气压场相关的数据校正预测模型；

采用所述20CR数据中晚于第一年代段的第二年代段的数据评估所述预测模型；

在评估通过后，采用所述预测模型预测海浪有效波高。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取20CR数据中的原始数据，对所述原始数据进行数据预处理，包括：

收集基于格点模式的20CR数据的长时段的各时次气象预报数据，包括海平面气压SLP，有效波高Hs；

获取所收集的各时次气象预报数据所标格点的坐标，基于所述坐标提取与所述坐标相对应的海平面气压矩阵S，有效波高矩阵H，其中包含m个空间点，每个空间点含有n次观测数据：

其中，S_mn是第m个空间点的第n时次的海平面气压值,H_mn是第m个空间点的第n时次的有效波高，m是空间点的个数，n是观测时次。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于,所述根据所述20CR数据中第一年代段的数据中与所述海平面气压场相关的数据校正预测模型，包括：

计算所述海平面气压场的SLP的均值M，根据所述均值M得到基于格点模式的各时次的所述SLP的距平值P：

其中，n是观测时次，i表示空间点，j表示时次；

对所述距平值P做EOF降维分析，得到不同成分及各成分对总方差的贡献率，保留前28个EOF和主成分；

对所述距平值P进行协方差计算，得到协方差矩阵L_m×n，其中，T表示矩阵的转置，计算得到所述协方差矩阵L_m×n的特征向量V和特征值Λ，满足LV＝ΛV，Λ的公式如下：

λ₁≥λ₂≥…≥λ_m，其中，所述特征向量V是正交矩阵，所述特征向量V的第j列元素就是特征值λ_j对应的特征向量；

根据所述特征向量V和所述特征值Λ，计算每个所述特征向量V的方差贡献率和前几个所述特征向量V的累计方差贡献率，根据所述特征值Λ从大到小的顺序对所述协方差矩阵进行排序，排在第一位的为EOF₁；

对基于格点模式的各时次的所述海平面气压SLP和所述有效波高Hs进行Box-Cox变换，获得变换后的海平面气压trGt和有效波高trHt；

基于第k个主成分PC_k,t和滞后4小时的第k个主成分PC_k,t-4对每个格点上对应的所述有效波高trHt计算其相关系数，并取所述相关系数最高时的28个所述PC_k,t或所述PC_k,t-4作为所述有效波高trHt的预测因子；

计算所述有效波高Hs的标准偏差S_H1和28个所述预测因子的标准偏差S_Xk并保存；

将所述预测因子带入预测模型，用F统计量比较第i个和i+1个模型的预测结果，选出能够代表总体真实程度的预测因子；

将滞后p的有效波高H_t-p带入所述预测模型，所述预测模型为：

其中，H_t是每个格点上经过Box-Cox变换的有效波高，a是常数项，P是跟预测量相关的参变量的滞后系数，X_k,t是第k个基于所述海平面气压SLP的预测因子，t是时次，b_k是对应于X_k,t的系数，K是所述预测因子的总数,H_t-p是滞后p的有效波高，c_p是对应于H_t-p的系数，u_t可以用M阶自回归模型来表示，如果M＝0，u_t为白噪声。