探秘葡萄牙大陆近海风浪变化：长期观测揭示的趋势与意义

为解决风浪气候趋势研究数据和方法的问题，研究人员分析葡萄牙大陆近海约 40 年的风浪数据。结果显示，西北海岸部分月份 Hm0呈上升趋势，南部海岸部分呈下降趋势，与 ERA5 对比有差异。该研究为海洋工程等提供依据。

　　在广袤的海洋世界里，风浪如同神秘的舞者，其一举一动不仅影响着海洋生态，还与人类的海洋活动息息相关。长期以来，研究风浪气候趋势面临诸多挑战。一方面，全球风浪气候趋势研究主要依赖数值模型，但这些模型在近海区域存在局限性，比如对最大波高值的估计不准确，在浅水区和内海的可靠性也欠佳。另一方面，波浮标虽被视为可靠的数据来源，但长期数据稀缺，且存在时间上的不均匀性，受硬件和软件变化影响较大。正是在这样的背景下，为深入了解风浪气候趋势，来自国外的研究人员开展了一项极具意义的研究，其成果发表在《Applied Ocean Research》上。

研究人员针对葡萄牙大陆近海展开研究，利用约 40 年由同一制造商生产的波浮标收集的风浪数据，采用基于 RHTestsV4 的均质化方法（以 ERA5 波后报为参考时间序列），并运用 Mann - Kendall 检验和 Sen's 斜率进行趋势分析，以探究该区域风浪气候的变化趋势。

研究结果如下：

• 波浮标与 ERA5 波后报的比较：非均质化波浮标记录的月平均 H_m0与 ERA5 波后报在一定程度上匹配良好，但在不同百分位数上存在差异。在西部海岸线（FigLei 和 Sines），ERA5 波后报与观测值有较好的对比，但存在一定的高估或低估；在 Faro，差异更为明显。
• 波浮标数据的均质化：经 RHTestsV4 检验，发现部分波浮标记录存在非气候性的阶跃变化，如 Sines 和 Faro 记录中的变化与浮标类型改变有关。通过 QM 算法对数据进行调整，使数据更加均质化。
• 风浪趋势分析：在 95% 置信水平下，FigLei 记录的 OND 季度月平均 H_m0有显著上升趋势（+10.0 mm/yr）；Faro 记录的年每月 10% 分位数 H_m0呈上升趋势（+2.5 mm/yr） ，冬季（ONDJFM）月 90% 分位数 H_m0呈下降趋势（ - 16.5 mm/yr）等。而 ERA5 波后报虽能反映趋势方向，但趋势速率常被低估，且大多不具有统计学意义。

研究结论和讨论部分指出，葡萄牙大陆近海长期波浮标网络的非气候性阶跃变化较小，这得益于波浮标制造商的一致性，但长期维持统一的系统面临诸多挑战。研究揭示的风浪趋势在不同海岸区域存在显著差异，这进一步证实了北大西洋风浪趋势的空间变异性。与以往研究相比，该研究结果既有相似之处，也有不同之处，这可能与研究区域、时间跨度等因素有关。此外，研究还发现 ERA5 波后报虽能捕捉趋势方向，但在趋势速率和统计学意义上存在不足，未来可借助机器学习算法或校准方法改进，但这需要长期的波浮标网络支持。

从实际意义来看，该研究成果对海洋工程设计，如防波堤设计，具有重要的参考价值。研究还对月 10% 分位数 H_m0进行了分析，虽其对人类活动的具体影响尚不明确，但为后续研究提供了新的方向。总的来说，这项研究为海洋研究和工程领域提供了宝贵的数据和见解，强调了长期波浮标观测网络和标准化报告实践的重要性，有助于推动海洋管理和工程领域的发展。

该研究主要运用了以下关键技术方法：

• 数据处理与均质化：采用 RHTestsV4 方法，以 ERA5 波后报为参考，对波浮标数据进行均质化处理，检测并调整非气候性变化。
• 趋势分析：运用 Mann - Kendall 检验评估统计显著性，使用 Sen's 斜率计算趋势。