不同突变检验方法在萧濉新河流域径流序列中的研究

径流序列的突变性研究对于探讨气候变化与人类活动下的水文循环的演变规律具有重要的意义。本文以安徽省萧濉新河流域1973~2022年径流量为例,采用T方法、有序聚类法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法、Yamamoto法、Pettitt法等6种方法对比分析水文序列突变特性,结果表明:1973~2022年流域年径流序列的突变点为1987年、1995年、2010年,T方法、有序聚类法、滑动t检验、Mann-Kendall检验法、Pettitt法结论基本一致,其中Mann-Kendall检验法检测突变点最精确,包括了其他检验方法的所有结果,此方法也反映出径流序列的趋势性。

基于样本熵的降雨和径流时间序列突变检验

传统的突变检验方法 Mann-Kendall法主要基于线性和概率统计理论,对于高度复杂和非线性的水文时间序列检测能力不足。采用基于非线性动力学参数的样本熵方法,结合滑动技术和滑动移除技术,利用湘江流域1961~2009年多个气象站点日降雨资料和控制站湘潭站日径流资料,对降雨和径流时间序列进行突变检验。结果表明：日尺度降雨和径流时间序列样本熵值最小,复杂度最低,可预测性最高;径流分别在1966年、1983年、1992年以及2002年发生突变,降雨在1966年、1987年以及2002年发生突变;滑动样本熵与滑动移除样本熵相结合不仅能有效地识别突变,更能发现突变前后时间序列的动力学变化特征。

2005年汇改后人民币汇率多次结构突变检验分析——基于循序检验方法

采用最新的多次结构突变循序检验方法,对2005年7月21日汇改后人民币汇率时间序列趋势项是否具有多次结构突变进行研究,并在多次结构突变检验结果的基础上对消除趋势后的人民币汇率数据进行分析,结果发现:人民币汇率时间序列是围绕着4个结构断点的分段趋势平稳的;人民币汇率服从分段趋势平稳的结论对汇率政策有效性、汇率与其他经济总量关系研究及汇率预测具有重要意义。

径流序列突变检验与环境流量组成——以淮河干流王家坝为例

环境流量作为维持河流生态系统健康运行的一种重要因素,在水资源管理与优化配置中起到越来越重要的作用。为分析淮河干流王家坝径流序列变异情况,并进行环境流量组分分析,进而为水资源优化配置提供参考,采用Mann-Kendall法与Pettitt法对流量序列进行了突变检验;并应用水文分析技术(IHA)与变化范围法(RVA)进行了环境流量成分与水文生态特征分析;以淮河流域干流王家坝站为实例进行了应用研究。结果表明:径流序列在1984年发生突变,突变后流量年平均值有所增加,低流量和高脉冲环境流量成分占比较大,各水文指标均表现为低或中度改变。综上,突变后王家坝生态特征在向好的方向发展,但仍然需要结合生态调度与合理水资源优化配置,进一步改善与维护河流生态系统健康。

特质波动的估计与结构突变检验——基于中国股市的实证研究

基于中国股市1994年7月至2013年12月数据,选取直接分解法和间接分解法得到24个市场层面特质波动序列。相关度和结构突变分析认为,24个特质波动序列可分为"高度相关类"、"相关类"和"不相关类"三组,前2组包含的22个"历史"特质波动序列的结构突变点位置较为一致,而第三组对应的2个"预期"特质波动序列则较为特殊。典型特质波动序列表现出阶段性趋势,且基本反映了同期股市制度变革和宏观经济运行状况。

基于中位数突变检验方法的西部地区年降雨突变分析

受气候变化和人类活动的影响,极端天气事件频发,使得以均值为代表的突变检验可能失效,因此基于中位数理论,将中位数检验方法作为一种新方法扩充入突变检验方法体系中,利用其他突变检验方法对资料系列进行检验,并以乌鲁木齐站、阿勒泰站等我国西部地区四个气象站1951~2015年降水资料系列为例,验证了在极端值存在情况下中位数检验是一种较好的检验方法。

非平稳时间序列外生性结构突变检验设计的一个实例

经济过程中的结构突变,对非平稳时间序列的分析具有非常重要的影响。文章以日元兑美元历年官方汇率序列为例,构造一种单位根过程的外生性结构突变的检验方法,作为判断单整序列在可能的结构突变点结构突变存在性的一种参考。

昆明地区近40a气温变化特征及其突变检验

基于昆明地区11站点最近40 a逐年的年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温等气象资料,使用标准差、线性倾向率和信噪比SNR指标及相关检验方法,从多个角度综合分析最近40 a昆明地区气温变化特点和规律。结果表明:近40a来昆明地区气候变暖趋势明显,1971—1990年变暖趋势相对缓慢,进入1990年以来气候变暖加剧;秋冬季变暖比春夏季变暖更为突出;最低气温增温趋势比最高气温、平均气温更为明显,低温增温对气候变暖贡献突出。进入1990年后期,昆明地区气候变暖伴随气温突变出现,1998年昆明地区各区域年平均气温和年平均最低气温都存在气温突变现象。

基于Mann-Kendall突变检验与ARIMA模型的臭氧水平预测

目的针对未来50年臭氧水平预测,首先以南半球为例,从美国航空航天局(NASA)中获取1985—2015年臭氧含量的数据,按季节分为4类。方法运用Mann-Kendall突变检验的方法,利用MATLAB软件对数据进行检验,应用ARIMA模型对不同季节分别进行预测,考虑到影响大气中臭氧含量的3类因素:相关卤烃浓度、氟氯烃浓度以及氮氧化物浓度,以它们为自变量,臭氧含量为因变量做多元线性回归模型。结果全球30年的春季未出现大的突变,全球30年夏季未出现大的突变,全球30年秋季未出现大的突变,全球30年冬季未出现大的突变;其次,残差序列已经可以认为是一个纯白噪声的序列。结论未来50年臭氧含量不会一直减少,因变量与自变量成反比,即这些物质的排放量逐渐减少,未来50年大气中的臭氧含量缓慢升高至平稳。

克拉默法与曼-肯德尔法对降水突变检验的对比分析

本文以1951—2010年沈阳站和朝阳站年降水总量时间序列为研究对象,分别运用克拉默法和曼-肯德尔法对2个站60年年降水量的变化趋势进行突变分析。结果表明,用曼-肯德尔法检测,沈阳站在1957年和1959年发生突变,朝阳站在1983年和2007年发生突变;而用克拉默法取步长为5年和10年时均未检测出沈阳站和朝阳站降水有突变年份。因此,针对降水序列突变检验,曼-肯德尔检测法比克拉默法更为合适。

序列一阶自相关对MK突变检验影响的探讨

为了更好地使用Mann-Kendall突变检验这一方法,通过R软件编程,用一个AR(1)过程及3 000个正态分布随机数,产生蒙特卡洛模拟的实验数据.通过设计的模拟实验剖析不同的一阶自相关系数以及不同的样本空间对于Mann-Kendall突变检验产生的具体影响,并对其进行修正的Pre-whitening法进行蒙特卡洛模拟实验,以验证其消除自相关影响的效果.以1949-2008年洪水受灾公顷实际数据为例,分析60年来全国洪水灾害突变时间以及突变趋势,并对比修正前后的分析结果,讨论修正的意义.

“新疆50年洪灾突变检验及与降水气温的关系研究”项目简介

一、立项背景 洪灾的发生严重影响人类的生存环境及经济建设的发展。本项目为了揭示洪灾在南北疆高山与盆地之间不同季节洪灾的差异特征，将新疆洪水灾害分为5个区，对各区及整个新疆地区洪灾受灾面积变化趋势及周期进行分析比较，

顺德30a来气温的变化特征及其突变检验分析

利用顺德站1984—2013年逐年平均气温、最高和最低气温资料,分析了顺德近30 a来气温的年、季和月际变化趋势和特点。结果表明:顺德年平均气温、最高气温和最低气温呈逐年上升趋势,增速差异不大;四季气温亦呈上升趋势,但增速存在着明显差异,秋季气温增速最大,为0.80℃/10 a,夏季最小,相差0.35℃/10 a;7月份平均气温的上升速度比1月份的快1倍;平均最高气温和平均最低气温均越来越高,且后者增速快于前者;年平均气温在1994年后明显升高,为一突变现象。

中国股市特质波动的影响因素检验——基于结构突变视角

通过直接和间接分解法得到14种股市特质波动,运用中国股市数据证实了这些特质波动序列具有强而显著的相关性。选取代表性特质波动、宏观经济增长及其波动、表征投资者行为偏差的换手率等变量,基于结构突变点判别对变量序列进行退势,并运用退势平稳序列检验影响特质波动的主客观因素,结果发现:投资者行为偏差及其与前期经济增长的交互作用趋于推高股市特质波动,而前期宏观经济波动对股市特质波动有平抑作用。

新冠肺炎疫情下国际原油价格驱动因素研究--基于断点最小二乘法与邹突变点检验

新冠肺炎疫情在全球范围内暴发,持续冲击世界经济,2020年4月20日,美国原油期货价格史无前例地跌至-40.32美元/桶,疫情期间国际原油价格驱动因素值得探讨。选取2020年1月13日至8月3日交易日数据,考虑结构突变,构建国际原油价格驱动因素断点最小二乘法模型。经实证,原油价格跌至负值当日确为模型的结构断点,结构断点前新冠肺炎疫情对国际原油价格上涨起严重阻碍作用,投资者预期对国际原油价格上涨也存在消极影响;结构断点后货币政策消极程度严重阻碍国际原油价格上涨;原油需求对原油期货价格的影响在结构断点前后有所不同。据此认为,疫情防控和提升货币的政策积极性是各国的首要任务,保持对投资者具有重大利好的货币政策倾向、提升信息透明度是促进原油价格提升的重要手段。

1990-2019年哈尔滨市降水变化趋势及突变分析

采用滑动平均法、距平及累积距平法、Mann-Kendall(曼-肯德尔)突变检验法等对哈尔滨市降水量进行趋势变化和突变分析。结果表明:年降水量总体呈增长趋势,但四季分配不均匀,主要集中在夏季。夏季降水量在1992年、1994年、1998年和2018年存在突变,与年突变位置一致,说明夏季降水量变化是年降水量变化的主要因素。

松花江流域干旱突变特征及其遥相关因子分析

为了探究松花江流域干旱事件的时域突变特征与演变机制,基于松花江流域1960~2020年气象站点降水与气温数据,计算12个月尺度的标准化降水蒸散发指数(SPEI-12),并识别检验指数序列突变点。通过交叉小波变换、小波相干分析以及时滞相关系数等方法,分析了SPEI-12突变前后时空变化特征,并揭示了SPEI-12对遥相关因子的响应。结果表明:①SPEI-12突变节点约为1984年,流域空间上SPEI-12指数整体呈减小趋势,而在齐齐哈尔西北、呼伦贝尔东南、黑河市周边地区和吉林北部地区,这种减小趋势更为明显。②SPEI-12与太平洋年代际振荡、厄尔尼诺-南方涛动等大尺度气候因子存在共振周期。在突变后,太平洋年代际振荡和厄尔尼诺-南方涛动现象对SPEI-12共振相互作用更加显著。③SPEI-12与太平洋年代际振荡指数、厄尔尼诺-南方涛动指数之间的时滞相关特征在突变前后存在显著变化,突变后分别显示为滞后1~12个月显著正相关、滞后6~8个月显著正相关。因此,可以看出太平洋年代际振荡、厄尔尼诺-南方涛动是导致松花江流域干旱特征突变的重要因素之一。

长江流域降水集中突变特征及其遥相关因子分析

降水时域集中特征研究对流域抗旱防涝至关重要。基于长江流域1960~2020年气象站点降水数据计算降水集中度(PCD)与集中期(PCP)指数,采用滑动t检验、交叉小波变换与小波相干分析等方法,检测降水集中指数序列突变点,分析突变前后降水集中程度时空变化特征,并揭示降水集中指数对遥相关因子的响应。结果表明:①PCD与PCP突变节点约为1988年,突变前后PCD和PCP空间上皆大致呈由东南向西北递增的趋势,突变后流域年内降水分配趋向于均匀坦化且集中期提前。②PCD、PCP与太平洋年代际振荡(PDO)、北极涛动(AO)、厄尔尼诺(ENSO)、太阳黑子(SS)存在共振周期,其中PDO和ENSO与PCD和PCP共振相互作用更加显著,表明该遥相关因子可能是导致长江流域降水特征突变的重要因素之一。研究成果可为长江流域灾害防治、生态保护、水资源管理等工作提供技术支撑。

南疆西部沙尘天气长期变化及突变特征分析

利用南疆西部15个国家气象站1961—2019年逐日沙尘天气资料,采用气候倾向率和统计检验等方法对南疆西部沙尘天气的时空变化特征进行分析。研究表明:春季为南疆西部沙尘暴及浮尘天气出现最多的季节、扬沙天气出现次多的季节,分别占全年沙尘暴、扬沙、浮尘的49%、38%、43%;夏季为扬沙天气出现最多的季节、是沙尘暴、浮尘天气出现次多的季节,分别占全年沙尘暴、扬沙、浮尘的35%、43%、35%;冬季为低频季节,发生占比分别为7%、6%、14%。南疆西部沙尘天气呈东多西少特征,山区沙尘天气日数明显少于平原,浮尘天气平原地区分布均匀,沙尘暴、扬沙平原东部和南部区域多于平原腹地。沙尘天气日数年际变化振幅较大,沙尘暴、扬沙、浮尘日数整体呈明显减少趋势。浮尘年际变化周期显著,其次为扬沙与沙尘暴,1984和1977年为沙尘暴、浮尘统计定义上的突变年份,扬沙存在2个突变点,分别为1982和1992年。沙尘暴和扬沙的主导风向为偏西北风,浮尘主导风向为偏东北风,主导风向与地形影响关联密切。

泰安市蒸发量变化趋势分析与基于神经网络的预测

蒸发量是水文特征里的一个重要指标,为科学准确地分析及预测泰安市蒸发量的特点和走势,利用泰安市黄前水库、东周水库、大汶口和戴村坝4个代表性水文观测站1985—2021年的调查数据,通过Mann-Kendall检验法、滑动t检验法检测其突变特征后,使用R/S分析法预测未来蒸发量变化趋势。使用泰安站2005—2022年蒸发量日值观测数据,通过Neural-Prophet算法耦合Optuna算法建模进行蒸发量的预测,并与其他预测模型的评价指标做出比较。结果表明:泰安市年及各季的蒸发量都呈现出明显的减少趋势,且在今后的一段时期内,大部分区域都将延续这样的发展态势。模型给出的预测数据准确率很高,符合要求,可以利用到日常生产及科研指导中,为蒸发量的预测提供了一种新途径。