[发明专利]一种计算及校正海洋要素均值的方法

说明书

本发明公开了一种计算及校正海洋要素均值的方法，该方法基于海洋学过程周期性和海洋要素空间分布态势规律性的认识，运用小波分析技术，分解海洋要素多个不同时间尺度的变化周期，提取多个时间尺度上的周期变化分量(周期分量)；基于海洋要素同周期同位相时空分布态势具有统计学上一致性的性质，对偏异海域海洋要素调查资料进行时空校正，用以计算目标海域海洋要素各周期分量的空域均值，利用数学模型拟合各周期分量空域均值的时间变化，进而通过时间积分计算海洋要素周期分量的时域均值，再由各周期分量时域均值计算最小正周期内目标海域海洋要素的多频周期均值。

技术领域

本发明涉及一种计算及校正目标海域海洋要素均值的方法，特别是涉及调查资料存在时空偏异的海洋化学要素均值计算及校正的一种方法，具体是应用小波分析的方法，分析海洋要素多时间尺度上的变化周期，分解海洋要素在多个时间尺度上的周期分量，利用数学模型拟合各个时间尺度上海洋要素周期分量的变化，由偏异海域调查资料估算目标海域海洋要素多频周期均值。

背景技术

自20世纪50年代末以来我国开展了一系列海洋环境质量调查或监测，其中大型海洋环境调查主要包括20世纪50年代末的第一次全国海洋综合调查、70年代中期的第一次全国海洋污染基线调查、80年代初的全国海岸带及海涂资源综合调查、90年代初开展的全国海岛资源综合调查、90年代末开展的第二次全国海洋污染基线调查以及2006 年开展的我国近海海洋综合调查与评价等。针对重点污染海域，国家海洋局及其他有关部门还先后组织开展了多次专项调查和重大研究专项，如20世纪70末的东海沿海水域污染调查、20世纪80年代中期的长江河口及其邻近海域污染物与营养盐的生物地球化学研究、20世纪90年代中期的黄渤海环境质量与生态变化研究、21世纪初的渤海典型环境负荷物的迁移、转化过程及环境容量研究等等。此外，20世纪60年代中期以来国家海洋局还在典型海域先后开展了海洋标准断面调查、海洋污染趋势性监测等长期监测计划；20世纪70年代以来国家环保总局所属主要沿海城市环保部门也相继开展了沿岸水域海洋环境质量监测。通过这些调查或监测，在水文、化学、生物、地质等学科的常规海洋环境要素方面获得宝贵资料。然而，从调查覆盖范围来看，只有渤海有为数不多的涉及整个海域的海洋要素分布数据资料，黄海、东海、南海的海洋要素分布资料绝大多数仅仅局限在部分重点或典型海域；此外，这些调查或监测的任务及执行单位各异，调查时间及站位的安排大多数缺乏系统性和可比性，因而难以利用这些资料在较长时间尺度上获得有价值的规律性认识。在全球变化的形势下，利用历史资料，从历史资料中获得海洋要素数值变化趋势，对于研究海洋环境的演变具有重要意义。目前非常需要系统分析利用这些宝贵调查资料的有效方法。

海洋环境质量管理需要明确目标海域海洋要素的平均值。理论上目标海域海洋要素平均值应等于海洋要素空间积分蓄存量除以海水总体积，即空域均值。应用数值解法由海洋要素空间积分蓄存量计算目标海域海洋要素空域均值时，不仅要求调查站位数量足够多，而且要求其空间布局相对均匀。然而在实际海洋环境质量调查或监测中，调查站位不仅数量有限，空间布局也往往不均匀，需要应用空间网格离散化方法估算目标海域海洋要素空域均值。然而，不同历史资料不仅调查站位设置不一致，调查范围也不尽相同，为与目标海域区别，称之为偏异海域，目标海域和偏异海域的海洋要素空域均值缺乏可比性，因而需要进行空间校正。

海洋环境质量管理不仅需要明确特定时间下目标海域海洋要素的空域均值，还需要掌握空域均值的时间变化趋势，目前一般应用一定时间尺度内多次调查数据的数学平均值表征海洋要素一定时间范围内的均值。然而，选择的时间尺度不同，所得的平均值往往存在较大差异，降低了不同时域的该时间尺度平均值的可比性。