一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法，其方法建立的平均波周期反演模型的反演精度明顯優(yōu)于現(xiàn)有模型，且由于建模數(shù)據(jù)集中的高度計(jì)數(shù)據(jù)是多種現(xiàn)有在軌高度計(jì)數(shù)據(jù)融合的結(jié)果，因此，建立的平均波周期反演模型對(duì)各種高度計(jì)數(shù)據(jù)具有通用性，再者，建立的平均波周期反演模型專(zhuān)用于中國(guó)近海區(qū)域，具有明顯的區(qū)域特征，在區(qū)域內(nèi)具有較好的反演精度，也可以對(duì)該方法進(jìn)行擴(kuò)展以應(yīng)用于其它海域，因此具有可擴(kuò)展性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海浪是一種重要的海洋動(dòng)力過(guò)程，研究海浪的生成和演化機(jī)制，揭示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外在特征，成為物理海洋學(xué)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，它對(duì)于國(guó)防、航運(yùn)、造船、港口以及海上石油平臺(tái)的建設(shè)等都具有重要意義。波高、波周期是描述海浪的兩個(gè)重要的特征量，目前主要通過(guò)海浪數(shù)值預(yù)報(bào)模式以及遙感手段獲取海浪的特征量。高度計(jì)是一種新型的微波遙感的傳感器，可以全天時(shí)、全天候?qū)崿F(xiàn)海浪場(chǎng)的長(zhǎng)時(shí)間大范圍的觀(guān)測(cè)，是目前進(jìn)行海浪觀(guān)測(cè)的一種重要的手段。高度計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)集可以直接提供海浪的有效波高和海面風(fēng)速的信息，但是無(wú)法直接提供平均波周期參數(shù)，對(duì)于平均波周期需要通過(guò)各種反演方法利用有效波高、風(fēng)速和后向散射系數(shù)反演獲得。利用高度計(jì)實(shí)現(xiàn)海浪場(chǎng)的觀(guān)測(cè)是一種現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)測(cè)的結(jié)果，更接近于實(shí)際情況，建立基于有效波高、風(fēng)速反演平均波周期的方法可以獲取更為完整的海浪場(chǎng)的信息，對(duì)于高度計(jì)觀(guān)測(cè)海浪的發(fā)展具有重要的意義。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)方案:1991年，Challenor和Srokosz首次提出了根據(jù)譜矩與有效波高和后向散射系數(shù)之間的關(guān)系可以建立一個(gè)平均波周期與有效波高和后向散射系數(shù)的理論模型(CS91模型)。2003年,Gommenginger等人正是基于上面的理論公式,通過(guò)浮標(biāo)數(shù)據(jù)擬合得出了兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?G03模型)。1998年，Hwang等人基于波浪動(dòng)力學(xué)和波浪測(cè)量數(shù)據(jù)得到了平均波周期與有效波高和風(fēng)速的近似關(guān)系，進(jìn)而得到了平均波周期的反演模型(H98模型)。
[0004]2004年，Quilfen等人基于TOPEX/Poseidon衛(wèi)星高度計(jì)和浮標(biāo)聯(lián)合數(shù)據(jù)集,并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法得到了平均波周期與有效波高和后向散射系數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?Quilfen模型)。2008年，Mackay等人基于浮標(biāo)和不同衛(wèi)星數(shù)據(jù)分別建立了針對(duì)不同衛(wèi)星的波周期新參數(shù)1旲型(Mackay |旲型)。2012年，苗洪利等人基于無(wú)因次波聞和偽波齡之間的關(guān)系，利用ERA-40和Jason-1聯(lián)合數(shù)據(jù)集建立了全球平均波周期反演的四次多項(xiàng)式經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停囱菪Ч獌?yōu)于前述幾種模型。
[0005]目前已有多種高度計(jì)反演海浪平均波周期的方法，這些方法存在的最大的問(wèn)題是:基于有限的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)和特定的衛(wèi)星高度計(jì)是有效的，區(qū)域的適用性和各種衛(wèi)星高度計(jì)的通用性較差，無(wú)法應(yīng)用于中國(guó)近海區(qū)域海浪平均波周期的反演。因此需要建立專(zhuān)用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)平均波周期反演的模型和方法。
[0006]本發(fā)明專(zhuān)利針對(duì)目前已有的高度計(jì)反演海浪平均波周期方法存在的問(wèn)題，基于A(yíng)VSIO多星融合的高度計(jì)數(shù)據(jù)和ERA-1nterim再分析數(shù)據(jù)，建立專(zhuān)用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)平均波周期反演方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種通用性較好，反演精度高，同時(shí)具有較好的可擴(kuò)展性的適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:包括以下步驟:
[0009]1)首先利用AVISO多星融合的高度計(jì)數(shù)據(jù)和ERA-1nterim數(shù)據(jù)構(gòu)造建模數(shù)據(jù)集，采用最小二乘法擬合得到多項(xiàng)式系數(shù)，建立平均波周期反演的多項(xiàng)式模型，其模型的形式如下:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)首先利用AVISO多星融合的高度計(jì)數(shù)據(jù)和ERA-1nterim數(shù)據(jù)構(gòu)造建模數(shù)據(jù)集，采用最小二乘法擬合得到多項(xiàng)式系數(shù)，建立平均波周期反演的多項(xiàng)式模型，模型的形式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法，其特征在于:在步驟I中，Hs是有效波高，Tz是上跨零點(diǎn)平均波周期，UlO是海面10米處的風(fēng)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于中國(guó)近海區(qū)域的高度計(jì)海浪平均波周期反演方法，其特征在于:在步驟1、2中，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)多項(xiàng)式階數(shù)為5時(shí)，反演結(jié)果的均方根誤差較小，因此，多項(xiàng)式的階數(shù)確定為5階。`
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103870676SQ201410033368
【公開(kāi)日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】萬(wàn)勇, 苗洪利, 孟俊敏, 王晶, 戴永壽 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東), 中國(guó)海洋大學(xué), 國(guó)家海洋局第一海洋研究所