本發(fā)明涉及海區(qū)數(shù)據(jù)分析，尤其涉及一種北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、北極海域的地理位置位于高緯度區(qū)域，其特殊環(huán)境特征使北極的現(xiàn)場海洋環(huán)境溫鹽觀測數(shù)據(jù)的獲取相較于其他大洋來說更為困難。但想要了解該海區(qū)的冰-海動力熱力過程需要大量的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)來加以幫助。長久以來，多個國家/國際上的一系列觀測計劃中都包含北冰洋的海洋要素現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)：哥白尼海洋環(huán)境監(jiān)測服務(wù)（cmems）數(shù)據(jù)、世界海洋數(shù)據(jù)庫（wod）、冰系留剖面儀（itp）等為研究全球海洋學、氣候?qū)W和環(huán)境研究領(lǐng)域的長期和歷史特征提供了重要的數(shù)據(jù)資源。argo觀測計劃也覆蓋了部分北極海區(qū)。除此之外，研究人員在部分特殊現(xiàn)象海區(qū)開展了一系列的科學考察，積累了大量一手現(xiàn)場海洋環(huán)境觀測數(shù)據(jù)。但這些數(shù)據(jù)（集）的質(zhì)量控制方法和要素存儲格式缺乏統(tǒng)一性。

2、因此，亟需提供一種更為可靠的北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方案。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法、裝置及設(shè)備，用于構(gòu)建一套北極海區(qū)的準確質(zhì)量控制、分布區(qū)域全面、存儲格式統(tǒng)一的北極海區(qū)多源溫鹽觀測數(shù)據(jù)集。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法，方法包括：

4、獲取北極海區(qū)多種數(shù)據(jù)源的原始觀測數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則對所述原始觀測數(shù)據(jù)進行排重，得到第一有效數(shù)據(jù)；

5、對所述第一有效數(shù)據(jù)進行標準化預(yù)處理，并基于高緯度溫鹽特征進行第一質(zhì)量控制，得到第二有效數(shù)據(jù)；

6、對所述第二有效數(shù)據(jù)插值到標準層，并對插值后的數(shù)據(jù)基于高緯度溫鹽特征進行第二質(zhì)量控制，得到第三有效數(shù)據(jù)；

7、基于所述第三有效數(shù)據(jù)，進行時空標準化網(wǎng)格插值，并采用交叉客觀分析方法構(gòu)建得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集。

8、可選的，對所述第二有效數(shù)據(jù)插值到標準層，具體包括：

9、采用公式：

10、；

11、修正?akima?三次?hermite?插值；其中，表示采樣點斜率，為區(qū)間上的斜率，、均為權(quán)重系數(shù)，，；

12、基于所述第二有效數(shù)據(jù)將質(zhì)控后的觀測剖面沿深度插值至標準層；

13、對插值后的數(shù)據(jù)基于高緯度溫鹽特征進行第二質(zhì)量控制，具體包括：

14、采用公式：

15、；

16、；

17、進行第二質(zhì)量控制；其中，、分別是依據(jù)標準氣候態(tài)溫鹽與標準差得到的溫鹽數(shù)據(jù)峰值，、分別是標準氣候態(tài)標準層上的溫鹽數(shù)值，,分別是標準氣候態(tài)溫鹽的標準差。

18、可選的，基于所述第三有效數(shù)據(jù)，進行時空標準化網(wǎng)格插值，具體包括：

19、將北極海區(qū)劃分為預(yù)設(shè)大小的網(wǎng)格；

20、在每個網(wǎng)格內(nèi)，對多個所述第三有效數(shù)據(jù)進行平均；

21、對sodao空間網(wǎng)格平均的所述第三有效數(shù)據(jù)進行逐月分類，形成時空網(wǎng)格化數(shù)據(jù)集。

22、可選的，采用交叉客觀分析方法構(gòu)建得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集，具體包括：

23、在所述時空網(wǎng)格化數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，通過在空間上每個垂直標準層使用客觀分析方法對所有溫度和鹽度數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，生成預(yù)設(shè)分辨率的背景場；

24、使用逐步訂正法對所述背景場進行修正，得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集。

25、可選的，在所述時空網(wǎng)格化數(shù)據(jù)集的基礎(chǔ)上，通過在空間上每個垂直標準層使用客觀分析方法對所有溫度和鹽度數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，生成預(yù)設(shè)分辨率的背景場，具體包括：

26、采用公式：

27、；

28、；

29、對所有溫度和鹽度數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，生成預(yù)設(shè)分辨率的背景場；其中，是迭代n次后在i點的分析場，是第n次迭代之后，搜索半徑內(nèi)的第b個觀測值，是第n次迭代后b位置處的估計值，是第n次迭代后觀測點的影響半徑，是第n次迭代搜索到的觀測數(shù)量，是權(quán)重系數(shù)，表示觀測點到分析點之間的距離。

30、可選的，使用逐步訂正法對所述背景場進行修正，得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集，具體包括：

31、采用公式：

32、；

33、對所述背景場進行修正，得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集；其中，是過濾常數(shù)，是收斂因子，其中取0.2，表示指數(shù)函數(shù)。

34、可選的，對所述第一有效數(shù)據(jù)進行標準化預(yù)處理，并基于高緯度溫鹽特征進行第一質(zhì)量控制，得到第二有效數(shù)據(jù)，具體包括：

35、對所述第一有效數(shù)據(jù)進行標準化預(yù)處理，對異常文件進行剔除，得到預(yù)處理后的觀測溫鹽剖面數(shù)據(jù)；

36、對預(yù)處理后的觀測溫鹽剖面數(shù)據(jù)進行第一質(zhì)量控制；所述第一質(zhì)量控制包括位置時間檢驗、深度顛倒性、重復(fù)性檢驗、溫鹽極值檢驗、梯度檢驗和密度梯度檢驗，得到第二有效數(shù)據(jù)；所述第二有效數(shù)據(jù)為符合實際海洋溫鹽結(jié)構(gòu)的北極海區(qū)標準原位觀測數(shù)據(jù)集。

37、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法，通過獲取北極海區(qū)多種數(shù)據(jù)源的原始觀測數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則對原始觀測數(shù)據(jù)進行排重，得到第一有效數(shù)據(jù)；對第一有效數(shù)據(jù)進行標準化預(yù)處理，并基于高緯度溫鹽特征進行第一質(zhì)量控制，得到第二有效數(shù)據(jù)；對第二有效數(shù)據(jù)插值到標準層，并對插值后的數(shù)據(jù)基于高緯度溫鹽特征進行第二質(zhì)量控制，得到第三有效數(shù)據(jù)；基于第三有效數(shù)據(jù)，進行時空標準化網(wǎng)格插值，并采用交叉客觀分析方法構(gòu)建得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集。本發(fā)明根據(jù)建立的北極海區(qū)溫鹽觀測數(shù)據(jù)集，以及高緯度溫鹽要素特征及分布特征為約束條件，通過交叉客觀分析方法，建立了一套準確、全面、統(tǒng)一的北極海區(qū)網(wǎng)格化氣候態(tài)數(shù)據(jù)集。

38、第二方面，本發(fā)明提供一種北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建裝置，裝置包括：

39、數(shù)據(jù)排重模塊，用于獲取北極海區(qū)多種數(shù)據(jù)源的原始觀測數(shù)據(jù)，并按照預(yù)設(shè)規(guī)則對所述原始觀測數(shù)據(jù)進行排重，得到第一有效數(shù)據(jù)；

40、第一質(zhì)量控制模塊，用于對所述第一有效數(shù)據(jù)進行標準化預(yù)處理，并基于高緯度溫鹽特征進行第一質(zhì)量控制，得到第二有效數(shù)據(jù)；

41、第二質(zhì)量控制模塊，用于對所述第二有效數(shù)據(jù)插值到標準層，并對插值后的數(shù)據(jù)基于高緯度溫鹽特征進行第二質(zhì)量控制，得到第三有效數(shù)據(jù)；

42、北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建模塊，用于基于所述第三有效數(shù)據(jù)，進行時空標準化網(wǎng)格插值，并采用交叉客觀分析方法構(gòu)建得到北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集。

43、第三方面，本發(fā)明提供一種北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建設(shè)備，設(shè)備包括：

44、存儲器、處理器以及與處理器耦合的通信接口；所述存儲器上存儲有可由所述處理器運行的計算機程序；所述處理器運行所述計算機程序時，執(zhí)行上述的北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法。

45、第四方面，本發(fā)明提供一種計算機存儲介質(zhì)，所述計算機存儲介質(zhì)中存儲有指令，當所述指令被運行時，實現(xiàn)上述的北極海區(qū)氣候態(tài)數(shù)據(jù)集構(gòu)建方法。

46、第二方面提供的裝置類方案、第三方面提供的設(shè)備類方案以及第四方面提供的計算機存儲介質(zhì)方案所實現(xiàn)的技術(shù)效果與第一方面提供的方法類方案相同，此處不再贅述。