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附錄三 基準偏移程式之操作手冊

本附錄說明基準偏移程式之操作手冊,而相關理論請參閱 4.3 節。

在計算之前將潮位站資料平均成月平均資料。以下所有程式放置於 Bias correction 資料夾內。

預備資料為潮位站站號(Bias correction\CWB2.txt)與潮位站資料(Bias correction\TG\ib_XXXXm.txt)。

1. 移除季節性訊號。為了降低季節性(年周期與半年週期)訊號對偏移 量偵測之影響,故利用六參數擬合之潮位資料,將季節性訊號自潮 位資料中移除,結果如附圖 3.1 與附圖 3.2 所示。

目的:移除季節性訊號

目錄:Bias correction\1rmvcy\

程式:fit6new_month.m

輸入檔:CWB2.txt 與潮位資料(TG.txt)

輸出檔:移除季節性訊號後之潮位資料(TG_rmvcy.txt)

2. 利用小波轉換萃取低頻訊號。將處理後之潮位站資料以哈爾(Haar) 小波分解(wavelet decomposition)進行分解,然後移除資料中的高頻 訊號,保留低頻訊號。移除高頻訊號後,低頻訊號變得相對平滑,

僅在基準偏移點位附近有較大變化。若差值大於設定門檻值(50 mm)的門檻值,該時間點可能因人為或自然(如地震)造成偏移情 形。附圖 3.3 與附圖 3.4 中紅色點位為差值大於設定門檻值(50 mm)

之時間,認為該時間附近可能存在基準偏移。

目的:萃取低頻訊號

目錄:Bias correction\2wavelet\

程式:wavelet.m

輸入檔:Bias correction\1rmvcy\XXXX_rmvcy.txt

輸出檔:wavelet.txt

程式參數設定:Line21:設定要重建第幾層之訊號(20 年資料為 3 or 4 層)

3. 利用步驟 2 偵測出成果計算偏移點位前後特定時間段(約 2 年) 之資 料偏差值。評估獲取的偏移點位是否真正存在偏移量。若資料偏差 值遠大於設定之門檻值(100 mm),則認定該時間點潮位資料存在基 準偏移,若資料偏差值接近門檻值則輔以衛星測高資料或其他相鄰 潮位站資料來進行評估。

目的:計算偏移點位前後時間段之資料偏差值 目錄:Bias correction\ 3shift\

程式:shift.m

輸入檔:Bias correction\1rmvcy\XXXX_rmvcy.txt

輸出檔:顯示於 matlab 操作面上,輸出資料前段與後段偏差,以及 前段與後段之差值

程式參數設定:Line10-Line13 sdt1=2002.208; %資料前段起點 edt1=2004.208; %資料前段終點 sdt2=2004.791; %資料後段起點 edt2=2006.791; %資料後段終點

4. 將潮位資料與附近潮位資料或衛星測高資料相比較 目的:資料比較

目錄:Bias correction\ 4compare\

程式:compare_mono.m

輸入檔:Bias correction\TG\ ib_XXXXm.txt

5. 將潮位資料進行基準偏移改正(六參數擬合)。當基隆與高雄潮位站 時間序列未改正基準偏移前,潮位站資料有明顯不一致,而偏移量 改正後,基隆與高雄潮位站時間序列較有一致性,改正成果如附圖 3.5 與附圖 3.6 所示。

目的:基準偏移改正

目錄:Bias correction\5bias correction\

程式:fit6new_multi_ds.m

輸入檔:Bias correction\TG\ib_XXXXm.txt 以及 cwb_bp.txt(利用上述 偵測基準偏移時間點,格式請看 readme.txt)

輸出檔:改正後潮位站資料,如 ib_XXXXm.txt

附圖 3.1 基隆潮位站之季節性訊號移除(海平面的年週期與半年週期變 化)。(a) 未移除季節性之潮位資料(已移除海潮與逆氣壓效應),(b) 擬

合潮位資料的季節性訊號,(c) 移除季節性訊號後之潮位資料

附圖 3.2 高雄潮位站之季節性訊號移除(海平面的年週期與半年週期變 化)。(a) 未移除季節性之潮位資料(已移除海潮與逆氣壓效應),(b) 擬

合潮位資料的季節性訊號,(c) 移除季節性訊號後之潮位資料

附圖 3.3 基隆潮位站之偏移量偵測。綠色虛線框表示偵測出的偏移點 位。(a) 移除海潮、逆氣壓與季節性訊號之潮位站資料,(b) 利用小波 分解移除(a)的資料之高頻訊號(藍線:移除灰線之高頻訊號後、灰線: (a) 的資料),(c) 剩餘訊號(low frequency signal)之相鄰時間海平面變化值 相減。紅色點表示可能之偏移點位。使用的資料需為連續訊號,將按 照時間先後順序一個個排序,若遇到缺漏資料則跳過,因此 X 軸以 Number 為名

附圖 3.4 高雄潮位站之偏移量偵測。綠色虛線框表示偵測出的偏移點 位。(a) 移除海潮、逆氣壓與季節性訊號之潮位資料,(b) 利用小波分

解移除(a)的資料之高頻訊號(藍線:移除灰線之高頻訊號後、灰線: (a) 的資料),(c) 剩餘訊號(low frequency signal)之相鄰時間海平面變化值

相減。紅色點表示可能之偏移點位。使用的資料需為連續訊號,將按 照時間先後順序一個個排序,若遇到缺漏資料則跳過,因此 X 軸以

Number 為名

附圖 3.5 基隆潮位站資料偏移量改正

附圖 3.6 高雄潮位站資料偏移量改正