1.一种提高二甲基硫产量校准精度的方法,二甲基硫微分模型由以下五个方程构成:
其中,方程(1)-(3)又称为PZN模型,方程(4)-(5)又称为硫模型,P代表浮游植物,Z代表浮游动物,N代表氮,DMSP代表二甲巯基丙酸、DMS代表二甲基硫,ki为二甲基硫模型中比较敏感且重要的参数,记ki的理论下限为kimin,ki的理论上限为kimax,RT是一个与海表温度相关的量,RW是一个与风速相关的量,EX为一常系数,ki的含义见下表1:表1 二甲基硫模型中参数
其特征在于:具体步骤如下:
A、根据参数k4、k19、k20、k23对应的理论下限k4min、k19min、k20min、k23min和理论上限k4max、k19max、k20max、k23max,PZN微分模型,以及P的实际观测值Pa,对敏感参数k4、k19、k20、k23进行校准:敏感参数k4、k19、k20、k23每年的数据都不一样,也比较难求,但根据以往实验测试数据及理论研究可以确定参数ki的一个合理的有效范围即理论下限kimin和理论上限kimax,预先随机生成360个介于理论下限kimin、理论上限kimax间的敏感参数向量[k4,k19,k20,k23],根据PZN微分模型,计算出P的模型值Pm,并选择适应度函数为∑(Pa-Pm)2,其中Pa为P的实际观测值;
计算360个[k4,k19,k20,k23]对应的360个适应度函数值,保留其适应度最小值对应的敏感参数向量[k4,k19,k20,k23]作为当前最佳敏感参数向量;随机地将360个敏感参数向量[k4,k19,k20,k23]分为180组,每组2个敏感参数向量[k4,k19,k20,k23],将参数值k4、k19、k20、k23二进制化为k4s、k19s、k20s、k23s,生成一个随机数R,并以60%的可能性交换k4s、k19s、k20s、k23s的后R位,再按10%可能性,随机改变某一位的数值;将二进制数据变换为十进制化数据,生成新的参数值ki′,这样就由原来的第一批的360个敏感参数向量[k4,k19,k20,k23]生成第二批的
360个敏感参数向量[k4′,k1′9,k2′0,k2′3];再结合PZN微分模型,计算出P的模型值Pm′、其对应的360个适应度函数值及360个适应度函数值中的最小值,将最小值与第一批的最小值做比较,保留较小值对应的k4、k19、k20、k23作为当前最佳敏感参数向量;如此,当做到第25批时,即可完成敏感参数k4、k19、k20、k23的校准;
B、根据参数k27、k28、k29、k31的理论下限k27min、k28min、k29min、k31min和理论上限k27max、k28max、k29max、k31max,二甲基硫微分模型以及P的实际观测值Pa,二甲基硫的实际观测值DMSa对敏感参数k27、k28、k29、k31进行校准:根据以往实验测试数据及理论研究可以确定参数k27、k28、k29、k31的理论下限k27min、k28min、k29min、k31min和理论上限k27max、k28max、k29max、k31max,预先随机生成
360个介于上、下限间的敏感参数向量[k27,k28,k29,k31],根据二甲基硫微分模型,计算出二甲基硫的模型值DMSm,此时,二甲基硫微分模型中k4、k19、k20、k23为A中校准后的参数值,为了提高二甲基硫产量校准的精度,选择适应度函数为∑a(Pa-Pm)2+b(DMSa-DMSm)2,其中DMSa为二甲基硫的实际观测值,a、b为设定的权重,P的实际观测值Pa的全球卫星数据获取相对容易且连续,而全球二甲基硫实际数据获取较为困难且零散,缺乏连续性,因而,权重值a应大于权重值b;计算360个敏感参数向量[k27,k28,k29,k31]对应的360个适应度函数值,保留其适应度最小值对应的敏感参数向量[k27,k28,k29,k31]作为当前最佳敏感参数向量;随机地将
360个敏感参数向量[k27,k28,k29,k31]分为180组,每组2个敏感参数向量[k27,k28,k29,k31],将参数值k27、k28、k29、k31二进制化为k27s、k28s、k29s、k31s,生成一个随机数R′,并以60%的可能性交换组内的k27s、k28s、k29s、k31s的后R′位,再按再按10%可能性,随机改变某一位的数值;
将二进制数据变换为十进制化数据,生成新的参数值ki′,这样就由原来的第一批的360个敏感参数向量[k27,k28,k29,k31]生成第二批的360个敏感参数向量[k2′7,k2′8,k2′9,k3′1];再结合二甲基硫微分模型,计算出二甲基硫的模型值DMS′m、其对应的360个适应度函数值及
360个适应度函数值中的最小值,将最小值与第一批的最小值做比较,保留较小值对应的k27、k28、k29、k31作为当前最佳敏感参数向量;如此,当做到第25批时,即完成敏感参数k27、k28、k29、k31的校准;
C、一旦参数k4、k19、k20、k23、k27、k28、k29、k31确定后,由二甲基硫微分模型即可计算出二甲基硫产量,再通过计算∑(DMSa-DMSm)2,从数值上验证二甲基硫模型中二甲基硫产量校准精度是否得到提高。
2.如权利要求1所述一种提高二甲基硫产量校准精度的方法,其特征在于:参数[k27,
k28,k29,k31]校准过程中,选择的适应度函数为∑a(Pa-Pm)2+b(DMSa-DMSm)2,不仅考虑了模型值DMSm与实际观测值DMSa的差异,而且考虑了Pm与Pa的差异,极大的提高了二甲基硫模型中二甲基硫产量校准精度;若仅考虑了DMSm与DMSa的差异,即选择的适应度函数为∑(DMSa-DMSm)2,由于全球二甲基硫实际数据DMSa获取较为困难且零散,缺乏连续性,必然极大的降低二甲基硫模型中二甲基硫产量校准精度,P的实际观测值Pa的全球卫星数据获取相对容易且连续,因而,权重值a应大于权重值b。
3.如权利要求1所述一种提高二甲基硫产量校准精度的方法,其特征在于:引入海表温
度(RT)、风速(RW)以及常系数EX优化原有模型,新模型下的模型值Pm与实际观测值Pa吻合度较高。