苏北浅滩“怪潮”灾害监测预警综合服务关键技术研究

苏北海域地形特殊,潮汐特征复杂,极易产生局部"怪潮"灾害,引发重大海难事故。怪潮监测及预报愈显重要。本文基于"怪潮"机理,完成苏北浅滩"怪潮"灾害监测预警综合服务关键技术研究,包括"怪潮"数值模式结果可视化技术、"怪潮"预警报信息提取算法及"怪潮"辅助决策支撑等。苏北浅滩"怪潮"灾害监测预警综合服务平台于2012年5月上线运行,实时、动态发布苏北浅滩"怪潮"监测及预警报等信息,有力保障了苏北沿海海洋生产安全。

苏北浅滩“怪潮”灾害预报的非线性动力学研究

应用反演理论,在不同方向上建立了"怪潮"灾害预报的非线性动力学模型,并利用流速、潮位和风速时间序列数据反演模型参数。应用建立的模型对不同变量的时间序列进行预测,结果显示不同模型预测效果差异较大。根据计算分析,在南北方向,Kolmogrov熵值仅为4.12h,说明在该方向上可预测时间尺度小,极易发生海洋要素的突变。而在东西方向,Kolmogrov熵值较大,说明海洋要素间非线性关系比较稳定。Lyapunov指数计算结果显示"怪潮"灾害处于混沌状态。在此基础上讨论了"怪潮"与激流之间的区别,并对苏北浅滩"怪潮"的发生机理进行了初步的分析。

影响“怪潮”发生的海洋要素多变量自回归相关分析

多变量自回归模型的建立可以分析"怪潮"灾害区域内部的风速、潮位、流速之间的线性关系。针对模型阶数的确立采用了AIC准则和FPEC准则这两种方法,均得出了最适模型阶数为3阶。根据计算得出的最适模型阶数,分别采用极大似然法和系数矩阵递推法来计算自相关系数矩阵。比较这两种方法计算出的系数矩阵的拟合效果可以得出极大似然法效果更好。而由极大似然法得出的系数矩阵可以分析,各海洋要素的大小与其之前时刻的大小有很大的关系。对于不同海洋要素之间的相互关系,潮位的大小与其之前时刻的风速大小相关,流速的大小在很大程度上受其之前时刻潮位大小的影响。