一种有效波高和波周期参数化方法

摘要

一种有效波高和波周期参数化方法，包括如下步骤：步骤1：获取JMA的5个固定浮标站的浮标数据以及AVISO提供的卫星高度计有效波高h_s、海面10m风速的1°×1°再分析格点数据，将观测高度处的风速转换为10m高度风速U₁₀，将平均波高和平均波周期转化为有效波高h_s和有效波周期T_p；步骤2：基于数据挖掘技术，按照2∶1∶1的比例分别将所述5个固定浮标站和高度计格点资料的数据集分成训练集、验证集和测试集三部分，而采用44008站所得数据只需按照1∶1的比例分为验证集和测试集两部分；步骤3：有效波高参数化方法的建立与验证。

主权项

一种有效波高和波周期参数化方法，其特征在于它包括步骤：步骤1：获取日本气象厅JMA的22001、21003、21004、21010、21001固定浮标站的浮标数据以及卫星海洋数据存档检验释用中心AVISO提供的卫星高度计有效波高h_s、海面10m风速的1°×1°再分析格点数据，对所得数据进行极值检查，对要素场一致性、连续性检查质量控制，剔除缺测和不合理数据，选定最终可用资料样本；由于JMA的5个固定浮标站提供的是7.5m高度处的风速，且在1990年7月31日之前只提供上跨零点方法获得的平均波高和平均波周期，因此首先将观测高度处的风速转换为10m高度风速U₁₀，将平均波高和平均波周期转化为有效波高h_s和有效波周期T_p；10m风速U₁₀的换算：基于COARE 3.0海气通量算法，根据真实的气象海洋参数计算近地层风速廓线，由此获得10m风速U₁₀；步骤2：基于数据挖掘技术，按照2∶1∶1的比例分别将所述5个固定浮标站和高度计格点资料的数据集分成训练集、验证集和测试集三部分，训练集用来拟合模型；验证集用来评估模型预测误差，选择最优模型；测试集用来评估最终选定的模型的预测误差；而位于大西洋东北部海域的固定浮标站44008站所得数据只需按照1∶1的比例分为验证集和测试集两部分；步骤3：有效波高参数化方法的建立与验证：首先，利用训练集数据寻找有效波高h_s与10m处风速U₁₀的关系；利用最小二乘拟合得到新的有效波高参数化方法；具体方法：训练集由6468组22001站、6303组21003站、9709组21004站、927组21010站、4353组21001站和8910组卫星高度计观测的(h_s，U₁₀)数据组成，利用最小二乘拟合得到关系式：h_s＝1.0369exp(0.0817U₁₀)即方案10；基于验证集数据，比较方案10与现有Taylor01、Wilson65、U.S.、U.S.S.R、Guan02、Wu04这6种方案推算有效波高的均方根误差和平均偏差，选择最优方案；最后利用测试集数据评定最优方案的应用效果；步骤4：有效波周期参数化方法的建立与验证：首先，利用训练集数据寻找波陡h_s/L_p与10m高度风速U₁₀之间的关系，然后利用有效波高和波浪特征量转换关系式来间接计算有效波周期T_p；具体方法：训练集由6468组22001站、9709组21004站、6303组21003站、927组21010站、4353组21001站的实测(h_s/L_p,U₁₀)数据对组成，利用最小二乘拟合得到关系式h_s/L_p＝0.0018U₁₀+0.0039；即方案10；基于验证集数据，比较方案10与现有Taylor01Wilson65、U.S.、U.S.S.R、Guan02、Wu04、H98、Wang06这8种方案推算有效波周期的均方根误差和平均偏差，选择最优方案；最后利用测试集数据评定最优方案的应用效果。