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为解决传统计算波高设计值方法未全面考虑台风灾害因素及现有多元重现期计算方法易导致设计标准偏差问题，研究人员开展基于不同台风灾害因素联合概率分析波高重现期的研究，构建模型得出需转换重现期等结果，为海洋工程设计提供科学依据。
在神秘莫测的海洋世界里，台风就像一位破坏力极强的 “不速之客”，每年都会给沿海地区带来巨大的灾难。它不仅会引发狂风巨浪，还会导致风暴潮等灾害，严重威胁着海洋工程的安全和沿海居民的生命财产。以往在计算波高设计值时，人们常常只关注台风频率，却忽略了其他重要的灾害因素，这就好比在建造房屋时只考虑了一种可能出现的风险，而忽视了其他潜在的危险。同时，现有的多元重现期计算方法也存在缺陷，可能会高估或低估海洋工程的设计标准，使得工程在面对实际的海洋灾害时，要么安全性不足，要么造成不必要的资源浪费。为了更全面、准确地评估台风对海洋环境的影响，给海洋工程提供更可靠的设计依据，来自国内的研究人员开展了深入的研究。他们的研究成果发表在《Applied Ocean Research》上，为海洋工程安全领域带来了新的曙光。
研究人员构建了三种多维复合极值分布模型（CEVD）。第一种模型仅考虑台风频率与极端波高观测值的组合；第二种模型将台风除频率外的其他特征因素（如台风中心到受影响海域的距离、最大风速、中心最低气压等）视为离散变量，与台风期间的有效波高相结合；第三种模型则综合考虑了台风频率和强度等多种灾害因素的综合影响。在研究过程中，他们运用了 Copula 理论，通过 Kendall 秩相关系数法估计 Copula 函数参数，以此构建多维概率模型，更好地反映变量之间的相互依存关系。同时，他们还对不同的极端值分布进行拟合和检验，选取了 Gumbel 分布、Weibull 分布、Pearson-III 分布、最大熵分布等常用的一维分布模型，通过最大似然法估计参数，并利用 PP 图、QQ 图以及 K-S 检验等方法来评估拟合效果，从而确定最佳的分布模型。在样本选取上，研究人员选用了南海附近浮标 J 的 ERA5 再分析风场数据，包括有效波高和风速等，通过对这些数据的统计分析和处理，为模型的构建和验证提供了坚实的基础。
研究结果表明，在计算波高设计值时，必须根据不同的工程需求转换重现期单位。以南海为例进行分析，第一种复合分布模型得到的波高设计值最大，第二种最小，第三种则介于两者之间。对于 Kendall 重现期，其设计值处于联合重现期和共现重现期之间，能给出更合理的波高设计值。在单变量重现期方面，除复合极值分布外，其他一维分布在转换重现期前后，风速和波高的值差异较大，这进一步说明了转换重现期的必要性。在多元重现期方面，通过对比不同二维分布函数的计算结果发现，二维联合重现期的设计值大于一维分布，二维共现重现期的设计值小于一维分布，而 Kendall 重现期由于能正确估计危险区域范围，其设计值介于两者之间，且在计算百年一遇波高设计值时，第三种复合分布模型的结果最符合工程实际。
研究结论和讨论部分指出，本研究构建的三种多维复合分布模型，相比传统的复合极值分布，能更全面地考虑台风频率和强度等因素对极端海洋环境要素设计标准的影响。通过引入海洋工程设计寿命内的危险概率，得到了更合理的重现期计算方法和不同重现期之间的转换公式。这一研究成果对于海洋工程的设计和建设具有重要意义，它可以帮助工程师们更准确地评估海洋灾害风险，制定更科学合理的设计方案，从而提高海洋工程的安全性和可靠性，减少台风等海洋灾害带来的损失。同时，该模型具有较高的灵活性，只要有相应的数据支持，就可以应用于不同地区或其他类似的研究领域，如洪水灾害或其他海洋气象灾害的研究，为全球的防灾减灾工作提供了有力的理论支持和技术手段。
