بررسي تاثير كاهش اثرات گذرا در روند تعيين سطح متوسط درياها از داده‌ها‌ي جهاني جزر و مد بر اساس روش جمع تجمعي و تبديل موجك پيوسته

The transient effects reduction of the mean sea level trend estimation (from the global tide gauge data) based on cumulative sum (CUSUM) and continuous wavelet transform (CWT)

برآورد ترند از سطح متوسط آبها توسط مشاهدات جزر و مد سنج ها آلوده به تاثيرات سيستماتيك لحظه‌ای و گذرا ناشی از تغييرات فشار اتمسفر، تاثيرات دهه‌ای يا نيم ساليانه محلی و منطقه‌ای در سطح متوسط دريا می باشند. در اين تحقيق مدل سازی تاثيرات گذرا و لحظه ای سطح دريا با دو روش متفاوت انجام و مورد مقايسه قرار گرفت: (1) استفاده از روش جمع تجمعی (توام باروش باز نمونه گيری بوت ‌استرپ با مرتب سازی و جابجايی تصادفی از المان‌های سری‌زمانی داده‌های جزرومد به منظور افزايش سطح اطمينان جوابهای حاصل)، (2) استفاده از روش تبديل موجك پيوسته. همچنين، آناليز عددی حاصل از اين مطالعه بروی داده‌های جزرومدسنج دائمی ايستگاه های بريج‌پورت (با بازه زمانی 47 سال) و ايستگاه نيويورك (با بازه زمانی 106 سال) در امريكا جهت تشخيص اين تاثيرات لحظه‌ای در برآورد ترند سطح متوسط دريا استفاده شد. بدليل داشتن توانائی توابع موجك در آناليز سيگنال در فركانس‌های مختلف با توان تفكيك‌های متفاوت و ايجاد يك پنجره انعطاف پذير زمان - مقياس، اين روش كارائی خاصی در كشف نقاط بحرانی و تاثيرات لحظه ای بر روی باقی ‌مانده‌های (مدل ترند) را دارا می باشد و به عنوان روشی مناسب در تشخيص و كشف تغييرات ناگهانی در سری های زمانی جزر و مد پيشنهاد می گردد و نتايج عددی (اندازه بردار باقی‌مانده‌ها و جذر ميانگين مربع باقی‌مانده‌ها) نيز نمايشگر بهبود نسبی نتايج هنگام استفاده از روش تبديل موجك پيوسته نسبت به روش جمع تجمعی می-باشد.

The mean‌ sea level (MSL) trends measured by tide gauges are contaminated by transient effects (caused by atmospheric pressure variations, interannual and decadal changes). In this paper, the assessment and reduction of these effects are performed by the utilization of two different methods: cumulative sum (associated with bootstrap resampling scheme to get access reliable confidence intervals for the estimated results) and using time-frequency analysis with the continuous wavelet transform (CWT). The numerical results are illustrated using the tide gauge data, Bridgeport in the USA (over a time period of 47 years) and another nearby station series, New York City (over a time period of 106 years) to demonstrate the ability of the methods in detection of transient effects in the MSL. Due to the ability of the CWT to construct a time-frequency representation of a signal in different detail or resolution, this approach could be used as a powerful tool for detection of the transient effects in tide gauge time series. The numerical results show that the significant reduction of the residuals when using of CWT with respect to the using of cumulative sum method.