量化气候模态耦合期对ITF输送相对贡献的方法及系统

本发明属于物理海洋学，具体涉及一种量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的方法及系统。

背景技术：

1、itf（印尼贯穿流）是沟通太平洋和印度洋的一支稳定和强劲的海流，其流量的年际变化受到enso（厄尔尼诺-南方涛动）和iod（印度洋偶极子）气候因子的调制。然而，不同类型的气候事件总是同时出现，这阻碍了进一步阐明enso和iod对itf流量的相对贡献。例如，el niño（厄尔尼诺）/la niña（拉尼娜）和正 iod/负 iod事件往往同时发生。虽然便捷的回归方法通常被用于研究这一问题，但是单纯使用指数对itf流量进行回归难以反映不同气候因子对于itf的非线性和复杂的调制作用。目前，机器学习方法的利用虽然可以解决这一问题，但其要依赖于大数据集和大量的计算。因此，在这一问题上，如何实现既能保留气候因子对itf的复杂作用，又相对便捷的量化方法，已成为一项亟待解决的关键技术问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的方法及系统，本发明旨在解决难以量化气候模态耦合期间对itf流量相对贡献并确定主导气候因子的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

3、一种量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的方法，包括：

4、基于多源的再分析海流数据计算itf上层和下层的平均流量；

5、分别获取代表enso和iod气候因子的指数数据，计算各个指数数据的标准差，并根据限定时间范围内的各个指数数据的标准差确定显著的enso和iod单独作用事件；

6、根据显著的enso和iod单独作用事件结合itf上层和下层的平均流量确定enso和iod单独作用时的子模态；

7、根据enso和iod单独作用时的子模态，结合itf上层和下层的平均流量，采用集成相似环流方法cca确定气候模态耦合期代表enso和iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献，并根据气候模态耦合期代表enso和iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献确定主导气候因子。

8、可选地，所述itf上层和下层的平均流量为所有再分析海流数据的itf上层和下层的流量的平均值，且每一种再分析海流数据的itf上层和下层的流量的计算函数表达式为：

9、，

10、上式中，为itf上层或下层的流量，为垂直网格层的数量，为水平网格点的数量，为垂直于第个水平网格和第个垂直网格的横截面上的流速，为水平网格中两个相邻的网格点之间的距离，为垂直网格中两个相邻的垂直层之间的距离，且垂直网格的序号和水平网格的序号满足有，。

11、可选地，所述基于多源的再分析海流数据计算itf上层和下层的平均流量时还包括采用系泊观测数据对多源的再分析海流数据进行筛选：针对每一种候选的再分析海流数据，分别计算该再分析海流数据与给定的系泊观测数据之间的相关系数r和均方根误差rmse，从候选的再分析海流数据筛选出相关系数r和均方根误差rmse均符合要求的再分析海流数据作为多源的再分析海流数据。

12、可选地，所述分别获取代表enso和iod气候因子的指数数据时，代表enso气候因子的指数数据为niño 3.4气候指数数据，代表iod气候因子的指数数据为dmi气候指数数据。

13、可选地，所述各个指数数据的标准差的计算函数表达式为：

14、，

15、，

16、上式中，为标准差，为指数数据的序列长度，为指数数据的第j个指数值，为指数数据的序列平均值，所述根据限定时间范围内的各个指数数据的标准差确定显著的enso和iod单独作用事件是指将指数数据大于标准差的指定倍数来作为显著的enso或iod单独作用事件。

17、可选地，所述采用集成相似环流方法cca确定气候模态耦合期代表enso和iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献包括：首先分别针对enso和iod单独作用时的子模态下的itf上层和下层的平均流量进行多元回归，多元回归的回归项为对应的上层或下层的子模态的平均流量变化序列，子模态的平均流量变化序列长于或等于目标的时间序列，回归项选取时对子模态按照目标的时间序列长度进行顺序截取，子模态的时间序列为a，目标的时间序列为b，则选择回归项的数量为项，每一个回归项包含一个回归系数，从而得到enso单独作用时的子模态的个回归系数，以及iod单独作用时的子模态的个回归系数；然后根据下式计算气候模态耦合期代表enso或iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献：

18、，

19、上式中，为气候模态耦合期代表enso或iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献，为enso气候因子引起的itf流量变化的组成项，为iod气候因子引起的itf流量变化的组成项，和分别为偏回归系数，为残差项，且有：

20、，

21、，

22、，

23、，

24、上式中，为enso单独作用时的子模态的回归系数数量，为enso单独作用时的子模态的第个回归系数，1≤≤n，为截取的enso单独作用时的子模态下的itf上层或下层的平均流量序列，下标中的“”表示正异常为厄尔尼诺，下标中的“”表示负异常为拉尼娜，为iod单独作用时的子模态的回归系数数量，为iod单独作用时的子模态的第m个回归系数，1≤≤m，为截取的iod单独作用时的子模态下的itf上层或下层的平均流量序列，下标中的“”表示正异常为正iod，下标中的“”表示负异常为负iod，和分别为偏回归系数。

25、可选地，所述根据气候模态耦合期代表enso和iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献确定主导气候因子包括：将enso单独作用时的子模态的回归系数进行显著性检验，iod单独作用时的子模态的回归系数进行显著性检验，如果部分回归系数显著性检验不通过，则保留显著性检验的回归系数对应的子模态并再一次进行多元回归直至所有子模态的回归系数都通过显著性检验；将通过显著性检验的enso单独作用时的子模态的所有回归系数进行相加、正向化处理得到enso单独作用时的贡献量，将通过显著性检验的iod单独作用时的子模态的所有回归系数进行相加、正向化处理得到iod单独作用时的贡献量；在enso单独作用时的贡献量、iod单独作用时的贡献量两者中确定更大的贡献量对应的气候因子作为主导气候因子。

26、此外，本发明还提供一种量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的系统，包括相互连接的微处理器和存储器，所述微处理器被编程或配置以执行所述量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的方法。

27、此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行所述量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的方法。

28、此外，本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被编程或配置以通过处理器执行所述量化气候模态耦合期对itf输送相对贡献的方法。

29、和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

30、1、本发明包括基于多源的再分析海流数据计算itf上层和下层的平均流量，通过结合多源的高时空分辨率的再分析数据和实时观测数据相互验证，解决了itf流量逐月变化反映难问题。

31、2、本发明包括采用集成相似环流方法cca确定气候模态耦合期代表enso和iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献，通过利用集成相似环流方法cca的思想解耦量化出在enso和iod耦合作用时期不同气候因子对itf流量变化的相对贡献，解决了不同气候因子在耦合作用时期对itf相对贡献分离难问题。

32、3、本发明包括根据气候模态耦合期代表enso和iod气候因子的指数数据对itf输送流量的相对贡献确定主导气候因子，能够确定不同时期影响itf流量的主导气候因子，解决了enso和iod气候因子对itf作用分离难问题。