一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法技术

本发明专利技术公开了一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法，步骤如下：获取一个地区或者一片海域多个站点所测若干年历史数据，确定每个独立风暴过程中各个观测站点的最大海洋环境要素值，组成样本分析数据；对样本分析数据选择阈值后拟合广义帕累托分布，计算相应重现期对应的设计值；联立所选区域多站点样本分析数据，选择统一的次序统计量，分析相关性，进行拉普拉斯边际转化，建立多站点条件极值模型；利用条件极值模型计算相应极端条件超越设计值的概率。本发明专利技术所述方法在一定程度上下量化了重现期极端值估计失效概率，能够作为一种极端条件下海洋环境参数设计值的检验方法，有利于海洋灾害的防治和海洋结构物设计安全性的提升。安全性的提升。安全性的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法


[0001]本专利技术涉及海洋、海岸工程技术，特别是一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法。

技术介绍

[0002]海洋环境设计参数是指风、海浪、潮汐等一系列海洋结构物设计时不得不考虑的环境要素。为保证设计结构的使用寿命，这类设计参数通常以N年一遇的形式解释。近年来，随着全球气候变暖，各种海洋灾害频发，对海洋结构物造成了巨大破坏。为此利用大量历史数据推算未来可能发生的极端灾害事件以保证海洋和海岸结构物势在必行。
[0003]极值理论是一种强大的统计方法，可以为很少发生的自然灾害事件提供统计模型，通过极值理论可以推算出多年一遇的极端海洋灾害数据大小，比如“50年一遇”和“100年一遇”波高、风速等，对重现期为T年的重现水平的两种常见解释是：(i)等待时间：事件下次发生前的平均等待时间为T年(ii)事件数量：T年时间段内发生的事件平均数量为1。在海洋结构物设计时往往会参考极端数据，以抵御未来可能发生的极端灾害。
[0004]目前广泛使用的海洋环境设计参数极值推断方法是数据是年极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)数据采集：爬虫获取所选海洋区域多个观测站历年实测数据并整合；(2)数据预处理：分析数据缺失，对所获取的数据进行多重插值，构成完整历史数据；(3)独立风暴过程数据选择：对预处理后的单个观测站点所测数据，使用极值指数图和广义帕累托分布参数稳定性图选定一个较低的阈值u
1i
，假设X个小时内发生的超过u
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的海洋环境要素属于同一个风暴过程，并归为一类，选择每个类中的最大值，形成样本分析数据；(4)单站点极值预测：对独立风暴过程中选择出的分析数据使用平均剩余生命图选择一个较大的阈值u
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后，将超过u
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的数据拟合广义帕累托分布，使用极大似然估计方法估计广义帕累托分布的参数，并计算相应重现期对应的极端值；(5)多站点次序统计量选取：根据独立风暴过程得到所选区域所有站点的分析数据，对所有站点的分析数据分别按大到小排序，确定该区域次序统计量k，选择该区域所有站点的前k个分析数据，组成多站点样本分析数据组；(6)多站点联合极端条件模型建立：利用每个站点对应的u
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作为边际阈值，对多站点分析数据组中每个站点进行拉普拉斯边际转化后设定依赖比例值y建立所选区域多站点条件极值模型，利用CEM模型的极值结构参数a估计多站点间的极端值依赖关系；(7)极端条件概率预测：通过多站点条件极值模型计算以某一站点极端条件下，其他站点超越海洋环境设计参数的概率，以验证结构物对应设计值选取的安全性。2.根据权利要求1所述的一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法，其特征在于，所述步骤(4)具体为：对独立风暴过程中选择出的分析数据使用平均剩余生命图选择一个较大的阈值u
2i
后，将超过u
2i
的数据拟合广义帕累托分布，使用极大似然估计方法估计广义帕累托分布的参数，公式如下：其中，ξ为帕累托分布的形状参数，σ为帕累托分布的尺度参数，l(σ,ξ)表示极大似然估计；计算相应重现期对应的极端值，公式如下：其中，z
m
表示特定重现期m下极端值，λ
u
表示二次阈值选择后的极端值平均每年出现次数。3.根据权利要求1所述的一种海洋环境设计参数多站点联合极值预测检验方法，其特征在于，所述步骤(6)具体为：设X＝(X1,...,X
d
)是一个d维的随机变量具有任意的边际分布，让F
i
表示第i个边际分布函数的估计，G表示待确定的标准化边际分布的分布函数，原始向量变量X被转换为Y＝(Y...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒旭峰，田阿利，杨明卓，赵兴华，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：