收藏本站
收藏 | 论文排版

动力学结构突变检测方法的研究及其应用

何文平  
【摘要】: 本文基于标度理论,在去趋势波动分析方法的基础上,发展了三种检测动力学结构突变的新方法:滑动去趋势波动分析、逐步去趋势波动分析以及滑动移除数据去趋势波动分析。理想试验的结果验证了方法的可靠性,并研究了由于观测误差、缺测等所导致的观测资料的非平稳性以及资料中存在的各种趋势对于这些方法的影响。随后利用去趋势波动分析方法研究了各种气候要素的长程相关性,进而将滑动移除数据去趋势波动分析用于日地表气压和日地表温度观测记录的动力学结构突变检测中,揭示了20世纪60年代和70年代末80年代初两次气候突变的性质及其时空分布特征,并对太阳活动的异常进行了详细分析。本文的最后对代用资料进行了标度分析,并对其在气候系统动力学结构突变检测应用中的可行性进行了论证。主要得到了以下结果: (1)理想试验表明,三种新的动力学方法均能够十分准确的检测出系统的动力学结构突变,且检测结果不依赖于子序列的长度,其对噪声具有较强的抗干扰能力。而且滑动去趋势波动分析和逐步去趋势波动分析适合于标度指数大于1.5的信号的动力学结构突变检测,而滑动移除数据去趋势波动分析则适合于具有相关性质的时间序列。 (2)周期性趋势对于三种新方法的检测结果影响较大,而线性趋势和多项式趋势则对突变检测的结果几乎没有影响。 (3)近似熵方法不能够精确定位突变点,但能在一定程度上反映出时间序列中所存在的动力学结构突变信息,并能给出一个大致的突变区间,该区间与子序列长度的选取存在一定的关系,在某些情况下,近似熵方法所得到突变区间远离真实的动力学结构突变点。而滑动-t检验、Cramer法、Yamamoto法以及Mann-Kendall法等传统检测方法则不能对动力学结构突变点进行有效识别。 (4)地表温度、地表气压、平均风速以及降水等的演变均具有长期持续性,而且各种要素长期持续性的强弱具有明显的区域分布特征。平均而言,地表温度和平均风速的持续性较强,而地表气压和降水的长期持续性相对较弱。 (5)我国地表气压在20世纪60年代中后期和70年代末发生了显著的动力学结构突变。其中我国南方地表气压发生突变的时间主要在1968年,普遍晚于我国北方(1964年),而我国西部的大部分地区发生突变的时间要明显晚于我国东南部,但新疆北部地区发生突变的时间较早(1965年),而且南疆基本上未能检测到类似突变。20世纪70年代,我国大部分地区的地表气压均发生了动力学结构突变,但在我国东北北部,四川盆地及其周边地区以及青藏高原大部分地区都未发生动力学结构突变。就突变发生的时间而言,我国东部地区发生突变的时间最早(1976年),在我国西部地区,地表气压发生动力学突变的时间较我国东部要晚一年,而河套地区的动力学结构突变时间最晚(1979年)。在20世纪80年代初。仅仅发现极个别站点检测到地表气压发生了动力学结构突变。 (6)地表温度的动力学结构突变的时空分布较地表气压要复杂得多。在20世纪60年代和70年代末80年代初,我国绝大多数地区发生了动力学结构突变。但是这种突变在局部地区并未发生,如20世纪60年代日最低温度在我国东北地区的西南部和我国长江以南绝大部分地区,均未发生动力学结构突变,而日最高温度的检测结果与日最低温度基本类似,二者的最大差异在于日最高温度在长江以南部分地区发生了动力学结构突变。在20世纪70年代末80年代初,日最高温度在我国东北大部分地区均未发生动力学结构突变,而日最低温度仅仅在东北地区的西南部分区域未发生动力学结构突变,日最高温度与日最低温度在这一次突变过程中的另外一个显著的差异在于,在青藏高原东南部地区,前者发生了动力学结构突变,而后者几乎未发生类似突变。21世纪初,我国北方大部分地区日最高和最低地表温度均发生了动力学结构突变;而且我国东南沿海大部分地区的日最高温度在这一时期也发生了动力学结构突变,但日最低气温在这一地区并未发生大范围的突变。 (7)太阳黑子数的演变具有多标度特征,且其在一定的时间尺度内具有强烈的长程相关性,即太阳活动具有持续性特征,太阳活动强的年份往往后一年其活动也较强。20世纪两次太阳活动强弱状态的交替时期正好对应着气候系统在60年代以及70年代末80年代初的两次突变,而且太阳活动分别在1946~1961年和20世纪70年代末80年代初这两个时期发生了动力学结构突变。因此,20世纪气候系统在60年代和70年代末80年代初两次显著的动力学结构突变与太阳黑子在这一时期的异常活动密不可分。但是在21世纪初期,我国东北和东南部分地区的这次突变与太阳活动的影响几乎没有直接关系,其机理不详,有待于进一步研究。地球自转速度的变化具有类似于Brownian运动的特征,近百年来的资料分析表明。地球自转速度在1901年、1957年以及1980年前后发生了动力学结构突变,后两次主要的突变时间与太阳黑子数的突变年份非常接近。因此,地球自转速度的异常变化可能也与此有很强的关联性。 (8)代用资料的标度分析表明,其具有很强的长程相关性,作为蕴藏大量气候变化信息的代用资料,这种相关性表明了气候变化的长期持续性,而且其持续性特征可能能够维持200年以上。而古里雅冰芯则不具有相关性。由于代用资料自身存在的不确定性破坏了代用资料真实的波动演变信息,使得根据MC-DFA对其进行动力学结构分析存在非常大的困难。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 李志辉;;结构突变理论对外商直接投资的实证分析[J];台声.新视角;2005年07期
2 储慧斌;李科;马超群;周四清;;中国能源需求的结构突变研究[J];系统工程;2005年11期
3 吴明华;周爱民;宋敏;;我国外汇储备发展及趋势研究[J];现代管理科学;2010年09期
4 蒋彧;;基于结构突变的时间序列研究及其预测方法的新进展[J];统计与决策;2011年19期
5 栾惠德;;带有结构突变的单位根检验——文献综述[J];数量经济技术经济研究;2007年03期
6 马莉;;结构突变在时间序列分析中的应用——基于我国GDP的实证研究[J];常州工学院学报;2010年01期
7 胡俊娟;潘正琪;;结合循序法的外生性结构突变检验方法[J];统计与决策;2009年11期
8 王健;王汝芳;;人均实际国内生产总值是面板变结构平稳还是单位根——基于中国省际数据的实证分析[J];中国流通经济;2009年05期
9 余可;于凌云;;分税制改革对地区经济增长的影响[J];统计与决策;2007年04期
10 余可;;分税制改革与地区经济增长——基于结构突变单位根过程的实证分析[J];云南财经大学学报;2009年03期
11 王虹;王建强;;基于结构突变理论对我国工业增长与能源消耗的响应关系研究[J];中国市场;2010年18期
12 朱慧明;余为政;;基于面板单位根检验的失业率结构突变研究[J];财经理论与实践;2006年05期
13 谭忠富;谢品杰;侯建朝;;虑及结构突变的我国能源需求模型研究[J];技术经济;2008年10期
14 叶光;;中国长期货币需求关系的结构突变问题研究[J];统计与决策;2009年13期
15 胡琨;王丽丽;赵卫亚;;多种单位根检验方法的比较——以税收时间序列为例[J];统计与决策;2009年15期
16 巴曙松;覃川桃;朱元倩;;中国股票市场与房地产市场的联动关系[J];系统工程;2009年09期
17 王丽丽;胡琨;;重大事件对我国GDP影响的统计检验[J];统计与决策;2010年02期
18 杨小力;杨林岩;冯宗宪;;GM(1,1)和ARMA组合预测模型及数据结构突变的预测[J];统计与决策;2006年02期
19 姚俊华;戴开勋;;基于结构突变理论的长株潭一体化产业结构实证分析[J];中国民营科技与经济;2006年10期
20 白仲林;;一种结构突变面板数据单位根的联合检验[J];数量经济技术经济研究;2008年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王一鸣;赵华;;我国沪深300指数波动率结构突变的检验[A];数学·力学·物理学·高新技术交叉研究进展——2010(13)卷[C];2010年
2 陈蓉;郑振龙;;美元/人民币远期汇率定价偏差信息含量研究[A];第三届(2008)中国管理学年会论文集[C];2008年
3 ;中国宏观经济时序的平稳性再考察——内生突变与平滑转换[A];2010年中国产业组织前沿论坛会议文集[C];2010年
4 胡乃鹏;田金信;杨英杰;;房地产金融结构与房地产经济增长关系研究[A];第九届中国管理科学学术年会论文集[C];2007年
5 毋志民;王新强;;铜原子纳米团簇热力学性质的分子动力学模拟研究[A];第十三届全国原子与分子物理学术会议论文集[C];2006年
6 马京华;蒋丽文;司卫星;;公路桥头跳车问题探讨[A];土木建筑学术文库(第8卷)[C];2007年
7 罗彤;金宁德;王金祥;;基于混沌动力结构突变检测方法气液两相流流型识别[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
8 罗彤;金宁德;王金祥;;基于混沌动力结构突变检测方法气液两相流流型识别[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文摘要集[C];2007年
9 竹俊;;美国新经济发展与存货控制改善的因果关系检验[A];全国美国经济学会会长扩大会议暨“当代世界经济格局下的中美经贸关系”学术研讨会论文集[C];2005年
10 盛磊祥;陈国明;许亮斌;;海洋串列立管绕流流场参数分析[A];2010年度海洋工程学术会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张阳;内生结构突变理论与应用研究[D];南开大学;2013年
2 何文平;动力学结构突变检测方法的研究及其应用[D];兰州大学;2008年
3 邓露;长记忆理论及其在金融市场建模中的应用[D];南开大学;2009年
4 张自然;人民币汇率波动及外汇风险度量的实证研究[D];中国矿业大学(北京);2010年
5 陈汉利;中国电力结构及其市场风险度量研究[D];湖南大学;2011年
6 陈龙江;人民币汇率变动的农产品出口效应:理论与实证研究[D];浙江大学;2007年
7 左秀霞;单位根检验的理论及应用研究[D];华中科技大学;2012年
8 胡锡健;股票量价渐近分布及其变点的统计过程控制监测[D];新疆大学;2008年
9 谢品杰;我国城市化进程中的能源消费效应分析[D];华北电力大学(北京);2009年
10 邓北胜;极端气候事件研究规律[D];兰州大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱恒;基于结构突变的人民币均衡汇率研究[D];浙江财经学院;2013年
2 钟春仿;结构突变理论及其对上证指数的实证[D];东北财经大学;2003年
3 覃川桃;结构突变下的中国股票市场与房地产市场[D];中国科学技术大学;2010年
4 冯娜;基于滞后系数突变的结构突变AR(p)模型的上证指数变点研究[D];华侨大学;2013年
5 杨云帆;购买力平价理论与结构突变—中美实际汇率的实证研究[D];山西财经大学;2010年
6 董宇晴;我国GDP与碳排放关系的结构突变贝叶斯分析[D];东北财经大学;2011年
7 李科;能源需求的结构突变模型及其实证研究[D];湖南大学;2005年
8 方晨亮;我国房地产价格波动与通货膨胀相关关系的研究[D];厦门大学;2009年
9 周义;关于中国通货膨胀持续性的实证研究[D];广东外语外贸大学;2007年
10 曹安定;中国经济增长对就业量影响的实证分析[D];东北财经大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 加州大学洛杉矶分校安德森管理学院研究“企业与社会”的教授 Richard P.Rumelt;“结构突变”中的战略[N];国际商报;2009年
2 本报记者 姜华;产业“健身”仍不可荒废[N];中国黄金报;2009年
3 厉林,潭洪安;张嘉声去职 沃尔玛中国组织结构突变[N];中国经营报;2005年
4 记者 王光睿;需求结构突变 中国造船背水一战[N];中国船舶报;2011年
5 本报记者 刘烜;中国翡翠市场异军突起[N];中国矿业报;2006年
6 交通银行研究部;美国经济放缓短期对中国出口的影响[N];金融时报;2008年
7 通讯员 姜志友;形成三维采集特色技术[N];中国石油报;2005年
8 顾莹;联通市场力量重新布阵[N];通信产业报;2006年
9 张靖;紫外线借酷暑肆虐 防护先要懂得科学[N];大众科技报;2006年
10 广发证券 陆国庆;羊年云开雾散[N];证券日报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978