【技术实现步骤摘要】
一种浅层海水温度时空预示方法
[0001]本专利技术涉及一种浅层海水温度时空预示方法，即一种基于海水温度场分层理论的考虑时间动态性、误差随机性、地域差异性的海水温度时间
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空间预示方法，它是一种基于时变函数模型、克里金插值法和海水温度结构模型的海水温度时空预示方法，它针对不同时间信息和地域信息的海水温度观测数据以及浅层海水温度结构特征，整体性地建立时间维度、经纬度维度、深度维度与海水温度的关联模型用于描述浅层海水温度分布的定量模型方法；它将浅层海水温度的时间动态性映射到时变函数的参数上，便于进行时间尺度预示，进一步通过克里金插值法开展浅层海水温度时空预示；适用于考虑海洋表层信息与次表层信息之间的物理关系、数学统计关系的海水温度时空特征描述和环境预示等领域，是获取大范围同步海洋温度数据的有效方法。
技术介绍
[0002]海水温度是研究海洋的重要环境因素之一，它是海洋热力、动力以及海
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气相互作用的综合结果；海水温度的预示方法在气候变化、海洋热量储存、生态环境、国防军事和水产养殖等方面具有重要...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种浅层海水温度时空预示方法，其特征在于：需建立如下基本设置：设置1：在对海水温度场进行预测时，在水平方向上将海水温度视为随机场，根据地理学第一定律，地理空间上的所有值都是互相联系的，且距离近的值联系更强；设置2：海水温度场随机过程为固有平稳过程，即随机场的数学期望存在，且与位置无关；对随机场内任意两点，其协方差函数仅是点间欧氏距离的函数；关；对随机场内任意两点，其协方差函数仅是点间欧氏距离的函数；式中：Z为待插值的估算点，Z
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为第i个样本的实测点，m为参与计算的实测样本个数，λ
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为第i个样本点的权重系数；设置3：在海水深度200米以下的海域，设其海水温度不随季节存在明显变化，随深度变化缓慢，在水平方向上仅存在由海水流动引起的微小温差，海水温度在10摄氏度浮动；设置4：海水表面温度受太阳辐照影响，具有周期波动特性和随机波动特性，总体温度在年平均值附件周期变化；设置5：位于混合层的海水由于大气风场、海水流动的自然环境因素混合作用，形成了一层物理化学性质相同的区域，因此设混合层的海水温度处相等，对海水温度垂直结构模型进行简化；基于上述基本设置，步骤如下：步骤一：采集浅层海水温度环境数据充足的海水温度数据是建立海水预示模型的基础，为后续步骤起支撑作用；海水温度数据由两种渠道获取，分别为舰船远洋航行监测数据和公开环境数据库数据；在舰船远洋航行过程中，记录舰船航行轨迹，使用海水监测工作站连续采集海水环境数据，采集参数包括采集时间、海水温度、海水采集的深度，采集完成后完成舰船远洋航行过程中海水环境数据的整理，要求每条数据包括海水温度、经纬度、时间(精确到年、月、日或年、月)、深度四个指标；公开环境数据库数据目前包括世界海洋数据集(world ocean database,WOD)、全球海洋观测网(array for real
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time geostrophic oceanography,ARGO)、世界气候数据中心(world data center for climate，WDCC)，要求每条从数据库采集的数据包括海水温度、经纬度、时间、深度四个指标；步骤二：建立海水表面温度时序模型在海洋环境中，海水表面温度受太阳辐照的影响而动态变化，因此具有明显的随季节变化的周期波动特性；此外，洋流和大气流动也会对海水表面温度形成扰动，因此海水表面温度还具有随机波动特性；基于海水表面温度的以上两种特性，通过三角函数建立海水表面温度时序模型：式中：T
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(t)表示t月份的海水表面平均温度，T0为常数，用于描述海水
表面温度的季节性变化特征，T1为海水表面温度年波动幅值，τ和为波动周期和相位，与经纬度位置有关；ε(t)为随机波动项，通常情况下，ε(t)服从均值为0，方差为σ2(t)的正态分布，即ε(t)～N(0,σ2(t))；由于太阳辐照受地球公转影响，因此海水表面温度的季节性变化周期为12个月，即τ＝12，T0表示了海水表面温度的年均值，通过计算海水年均温度得到；海水表面温度年波动幅值T1和相位与太阳直射区域有关，是随经纬度变化的，需要通过某一地点的海水表面温度数据具体拟合得到；ε(t)由从温度数据中移除波动项后估计出，在不考虑海水温度置信区间预示时能忽略；步骤三：建立浅层海水温度垂直结构模型对于浅层海水，垂直剖面温度结构由混合层、温跃层构成；混合层近似为稳态结构，海水温度等于海水表面温度；由于温跃层内海水深度200米以上的海水温度下降速率随深度的增加而下降；在海水深度200米以下的区域，设其海水温度不随季节...
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