一种提高海浪长期再分析资料可靠性的数据融合方法及应用.pdfVIP

第

43

卷第

3

期海洋科学进展Vol.43No.3

2025

年

7

月ADVANCESINMARINESCIENCEJuly,

2025

一种提高海浪长期再分析资料可靠性

的数据融合方法及应用

11*211

田军伟，黎鑫，田城，李昀英，杜洋

（1.

国防科技大学气象海洋学院，湖南

长沙

410073；

2.

中国人民解放军

92877部队，浙江

舟山

316000）

摘要：海浪长期变化特征的研究对人类生产生活有重要意义。然而，再分析资料中的海浪波高在近海

及高海况情况下通常低于实际观测数据，可能会对后续的实际应用造成严重的负面影响。对此，本文选

取近40年国际综合海气数据集的涌浪波高数据，利用多维变分数据插值方法将其与ERA5涌浪再分析数

据进行融合，并利用K折交叉验证、卫星数据验证、时空分布特征分析等方法将原始再分析波高数据和

融合后波高数据进行实验对比。结果表明，融合方法有效提高了长期涌浪数据的波高水平，使得融合涌

浪波高在高海况条件下更加接近实际观测值。此外，融合方法在保留原始再分析数据的主要时空分布变

化特征的基础上，挖掘出了海浪更多的细微变化模态，这有利于在后续海洋灾害防范及海上工程建设等

工作中开展应用。

关键词：海浪长期变化；再分析资料；北太平洋涌浪；数据融合

中图分类号：P731.2;

P717

文献标志码：A

文章编号：1671-6647（2025）03-0569-16

doi：10.12362/j.issn.1671-6647.20231208001

引用格式：田军伟,

黎鑫,

田城,

等,

2025.

一种提高海浪长期再分析资料可靠性的数据融合方法及应用[J].

海

洋科学进展,

43(3):

569-584.

TIAN

J

W,

LI

X,

TIAN

C,

et

al,

2025.

A

fusion

method

to

improve

the

reliability

of

long-

term

reanalysis

data

of

ocean

waves

and

its

application[J].

Advances

in

Marine

Science,

43(3):

569-584.

海浪是海洋动力环境中主要的动力过程之一（王泽宇,

2022），掌握海浪的中长期时空变化特征

对研究海洋动力环境及保障人类生产生活安全有着重要的意义。在海浪多个要素特征中，海浪波高

数据作为最基础数据被广泛用于海洋数值模拟（杜艳,

2020;

王泽宇等,

2023）、波浪能开发（郑崇伟等,

2015）和海浪智能预报（沈晖华等,

2020）等工作中。准确掌握中长期海浪波高信息，尤其是高海况条

件下的海浪波高，是保障航线规划、海上风电和油田工程建设等海上活动安全开展的决定性因素

（谢欣等,

2019）。

当前，有关海浪波高中长期时空变化特征的研究主要基于再分析资料与数值模式资料。例如：

郑崇伟等（2012,

2016）、李靖等（2012）与Sasaki等（2006）使用ERA-40数据开展了太平洋、印度洋

等海域的涌浪、风浪、混合浪波高方面的研究；诸裕良等（2016）使用ERA-Interim数据研究了北

太平洋海域海浪有效波高；李东泽等（2024）使用ERA-5数据研究了太平洋涌浪池的时空变化与形

成原因；Aramburo等（2022）结合ERA-40与ERA-5等多种再分析数据开展了风浪与涌浪变化的研究；

收稿日期：2023-12-08网络首发日期：2024-12-06

资助项目：国家重点研发计划项目（20