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台风暴潮分级模型的建立及应用

作　者: 刘青青
导　师: 王莉萍
学　校: 中国海洋大学
专　业: 运筹学与控制论
关键词: 最大熵复合极值分布风暴潮灾度等级
分类号: P731.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 208次
引　用: 2次
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内容摘要

风暴潮是来自海上的一种巨大的自然界的灾害现象,系指由于热带气旋、温带气旋、暴发性气旋等强烈天气系统的强风作用和气压骤变所致使的海面异常升降及狂浪的现象。它若和通常的天文潮,特别是天文大潮、高潮阶段叠加,往往会使其影响所及的海域水位暴涨、浪毁坡堤、乃至海水浸溢内陆,酿成巨灾。我国是大陆国家,也是海洋国家,濒临海洋为我国经济繁荣和社会发展提供了良好的天然条件。全国70%的大中城市,50%的国民经济收入分布在沿海地区,形成了以沿海带动内地发展的格局。但海洋灾害却制约甚至破坏了沿海地区的经济建设和社会发展。我国由风暴潮、风暴巨浪、严重海冰、海雾及海上大风等海洋灾害造成的直接经济损失每年约5亿元,死亡500人左右。经济损失中,以风暴潮在海岸附近造成的损失最多。风暴潮灾害已成为我国第一大海洋灾害。因此,研究和探讨台风暴潮的成灾机制,及时、准确地预报台风暴潮及其致灾程度,对于沿海地区的防灾、减灾是至关重要和非常必要的。为了减少风暴潮灾给人们带来的生命财产损失,从20世纪50年代,世界各主要沿海国家相继建立了风暴潮的观测、警报和预报系统,开展了风暴潮的预报服务工作。从60年代起,中国风暴潮工作者致力于风暴潮理论及其预报方法的研究,先后建立并逐步完善了风暴潮理论,探索了从海洋和大气相互作用出发研究和计算风暴潮的可能途径,对中国沿海各个海区的风暴潮成功地进行了数值模拟。当前,国内、外对台风暴潮灾害的预报,主要依据台风影响期间的增水预报值进而预报最高潮位,然后用该潮位值与当地警戒水位值进行比较,如果最高潮位将达到或超过警戒水位值,则认为将发生风暴潮灾害并发布风暴潮灾害预报或警报。否则,便被认为无风暴潮灾害。为进一步做好海洋防潮减灾工作,减轻灾害造成的损失,本课题以最大熵原则为标准,建立了Poisson-最大熵复合极值分布模型,该模型是对已知信息进行约束的同时对未知信息保持最大的不确定性,其中模型中含有多个待定参数,因此该理论具有很广的适应性。通过此模型对台风暴潮时相应波高因素分析,并与传统的分布模型相比较后可知,此方法可以有效避免在进行概率特性分析时的先验性和掺入的人为因素,并且在资料年限较短的情况下,本文的计算结果相对较稳定。本文方法旨在通过对已发生的台风暴潮灾情及其它有关资料的分析,寻求台风暴潮灾度预报方法,并以此为突破口,寻找台风暴潮成灾机制和预报方法,希望能够准确定位风暴的强弱及其成灾的大小,并根据已有资料对未来可能发生的风暴潮进行精确预警,以期帮助有关部门及时、适度、有效地部署防潮抗灾。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1 背景  12-18
  1.1 引言  12
  1.2 风暴潮及其造成的危害  12-16
  1.3 青岛地区的台风暴潮灾害概况  16
  1.4 研究台风暴潮强度等级划分的意义  16-18
2 现有的研究方法  18-22
  2.1 现有的台风暴潮强度的分类方法  18-22
    2.1.1 依据风暴潮产生的增水  18
    2.1.2 综台风暴增水强度的分级  18-19
    2.1.3 依据台风暴潮时的最高潮位  19
    2.1.4 基于浪潮组合的强度分级  19-20
    2.1.5 基于灾害等级的灾度分级  20-22
3 最大熵的定义和性质  22-31
  3.1 熵的概念  22-23
  3.2 熵函数的代数性质  23-26
    3.2.1 对称性  23
    3.2.2 熵函数的非负性  23-24
    3.2.3 连续性  24-25
    3.2.4 扩展性  25
    3.2.5 确定性  25
    3.2.6 可加性  25-26
    3.2.7 极值性  26
    3.2.8 递增性  26
  3.3 熵函数的解析性质  26-27
    3.3.1 熵函数的极值性  26
    3.3.2 熵函数的上凸性  26-27
  3.4 一维连续型随机变量熵  27-29
    3.4.1 一维连续型随机变量熵的定义  27-28
    3.4.2 一维情形下的熵公式  28-29
  3.5 最大熵原理的一般方法  29-31
4 复合极值理论  31-33
5 Poisson-最大熵复合极值理论及其应用  33-37
6 实例计算  37-43
  6.1 不同模型的概率分析方法的比较  37-40
    6.1.1 Weibull 分布  37
    6.1.2 Gumbe1 分布(FT-I 型分布)  37-38
    6.1.3 Pearson-Ⅲ型分布  38-39
    6.1.4 对数正态分布  39-40
  6.2 台风暴潮强度等级划分  40-43
7 结论  43-44
  7.1 结论  43
  7.2 存在的问题  43-44
参考文献  44-46
致谢  46-47
个人简历  47
发表的学术论文  47

台风暴潮分级模型的建立及应用

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