Statistically simulated time series of wave parameters are required for many coastal and offshore engineering applications, often at the resolution of approximately one hour. Various studies have relied on autoregressive moving-average (ARMA) processes to simulate synthetic series of wave parameters in a Monte Carlo sense. However, accurately representing inter-series dependencies has remained a challenge. In particular, the relationship between wave height and period statistics is complex, due to the limiting steepness condition. Here, we present a new simulation method for joint time series of significant wave height, mean zero-crossing periods and a directional regime variable. The latter distinguishes between northern and southwestern waves. The method rests on several model components which include renewal processes, Fourier series with random coefficients, ARMA processes, copulas and regime-switching. A particular feature is a data-driven estimate for a wave height-dependent limiting wave steepness condition which is used to facilitate copulabased dependence modeling. The method was developed for and applied to a data set in the Southern North Sea. For this site, the method could simulate time series with realistic annual cycles and inter-annual variability. In the time series data, the bivariate distribution of significant wave height and mean zero-crossing period was well represented. An influence of the directional regime on the bivariate distribution could also be modeled. However, the influence was not as strong in simulated data as in observed data. Finally, simulated series captured duration and inter-arrival time of storm events well. Potential applications for output of the simulation method range from the assessment of coastal risks or design of coastal structures to the planning and budgeting of offshore operations.


翻译:许多沿海和近海工程应用都需要统计模拟时间序列的波浪参数,通常在大约1小时的分辨率上进行。各种研究依靠自动递减移动平均(ARMA)程序来模拟蒙特卡洛意义上的合成波参数序列。然而,准确代表不同序列的相互依存性仍是一个挑战。特别是,由于地形陡峭性条件有限,波高与周期统计之间的关系十分复杂。这里,我们提出了一个新的模拟方法,用于波高、平均零跨期和方向系统变量等联合时间序列。后者区分北西南和北南两波。这种方法取决于若干模型应用组成部分,其中包括更新过程、具有随机系数的四流序列、ARMA进程、合极和系统变换等。一个特别特征是数据驱动的估计数,以波高为基准的极限波动性波动性波动性统计,用于建立以相交替为基础的依赖性依赖性模型。这个方法是用于南海平面高、平均交错周期和跨年间时间序列的模拟时间序列。数据流分配过程是稳定的双向性数据流,数据分布是稳定的双向性,数据流的双向,数据流分配是稳定的双向。数据流的双向,数据分布是稳定的双向,数据流的跨时间序列,在数据流结构中,数据流流分配是稳定的双向。数据流分配是稳定的双向,数据流分配是稳定的双向。

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