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一种基于Logistic模型的突变过程性分析方法及其应用

闫冠华 颜鹏程 侯威 吴浩

一种基于Logistic模型的突变过程性分析方法及其应用

闫冠华, 颜鹏程, 侯威, 吴浩
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  • 传统突变检测方法往往将突变检测的关键放在"突变点"上而忽略突变事件发生、发展乃至消亡的过程. 本文提出一种新的检测突变过程的方法, 其基于Logistic模型推导出能够反应均值突变过程的分段函数, 利用分段函数对实际时间序列进行参数提取, 借助参数的物理意义, 研究分析完整的突变过程, 从而加深对突变过程性的理解和认识, 为进一步研究突变的形成机理、影响因素乃至发展趋势奠定重要的科学基础. 文章还对太平洋年代际振荡 (PDO) 指数进行突变过程性检测, 发现1940/1942, 1977, 1987年开始序列发生突变, 突变持续时间锁定在某些固定值, 并且系统相图表明一般性系统存在三种基本的状态.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 41175067) 和全球变化研究国家重大科学研究计划 (批准号: 2012CB955901) 资助的课题.
    [1]

    Thom R 1972 Stability Structural and Morphogenesis (Sichuan:Sichuan Education Press) p73 (in Chinese) [雷内·托姆 1972 结构稳定性与形态发生学 (四川: 四川教育出版社) 第73页]

    [2]

    Fu C B, Wang Q 1992 Chinese Journal of Atmospheric Sciences 16 482 (in Chinese) [符淙斌, 王强 1992 大气科学 16 482 ]

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    Li J P, Chou J F, Shi J E 1996 Journal of Beijing Meteorological college 1 7 (in Chinese) [李建平, 丑纪范, 史久恩 1996 北京气象学院 1 7]

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    Yamamoto R, Iwashima T, Sanga N K 1985 J. Meteor. Soc. 63 1157

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    Goossens C, Berger A 1986 Annals of Geophysics 4 385

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    Feng G L, Gong Z Q, Dong W J 2005 Acta Phys. Sin. 54 5494 (in Chinese) [封国林, 龚志强, 董文杰, 李建平 2005 物理学报 54 5494]

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    Gong Z Q, Feng G L, Wan S Q, Li J P 2006 Acta Phys. Sin. 55 477 (in Chinese) [龚志强, 封国林, 万仕全, 李建平 2006 物理学报 55 477]

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    He W P, Deng B S, Wu Q, Zhang W, Cheng H Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 8264 (in Chinese) [何文平, 邓北胜, 吴琼, 张文, 成海英 2010 物理学报 59 8264]

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    He W P, He T, Cheng H Y, Zhang W, Wu Q 2012 Acta Phys. Sin. 60 049202 (in Chinese) [何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼 2012 物理学报 60 049202]

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    Jin H M, He W P, Hou W, Zhang D Q 2012 Acta Phys. Sin. 61 069201 (in Chinese) [金红梅, 何文平, 侯威, 章大全 2012 物理学报 61 069201]

    [11]

    Jin H M, He W P, Zhang W, Feng A X, Hou W 2012 Acta Phys. Sin 61 129202 (in Chinese) [金红梅, 何文平, 张文, 冯爱霞, 侯威 2012 物理学报 61 129202]

    [12]

    Robert M. May 1976 Nature 261 459

    [13]

    Liu B Z,Peng J H 2004 Nonlinear Dynamics (Beijing: Higher Education Press) p215-218 (in Chinese) [刘秉正, 彭建华 2004 非线性动力学 (北京: 高等教育出版社) 第215–218页]

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    Yan P C, Hou W, Hu J G 2012 Acta Phys. Sin. 61 189202 (in Chinese) [颜鹏程, 侯威, 胡经国 2012 物理学报 61 189202]

  • [1]

    Thom R 1972 Stability Structural and Morphogenesis (Sichuan:Sichuan Education Press) p73 (in Chinese) [雷内·托姆 1972 结构稳定性与形态发生学 (四川: 四川教育出版社) 第73页]

    [2]

    Fu C B, Wang Q 1992 Chinese Journal of Atmospheric Sciences 16 482 (in Chinese) [符淙斌, 王强 1992 大气科学 16 482 ]

    [3]

    Li J P, Chou J F, Shi J E 1996 Journal of Beijing Meteorological college 1 7 (in Chinese) [李建平, 丑纪范, 史久恩 1996 北京气象学院 1 7]

    [4]

    Yamamoto R, Iwashima T, Sanga N K 1985 J. Meteor. Soc. 63 1157

    [5]

    Goossens C, Berger A 1986 Annals of Geophysics 4 385

    [6]

    Feng G L, Gong Z Q, Dong W J 2005 Acta Phys. Sin. 54 5494 (in Chinese) [封国林, 龚志强, 董文杰, 李建平 2005 物理学报 54 5494]

    [7]

    Gong Z Q, Feng G L, Wan S Q, Li J P 2006 Acta Phys. Sin. 55 477 (in Chinese) [龚志强, 封国林, 万仕全, 李建平 2006 物理学报 55 477]

    [8]

    He W P, Deng B S, Wu Q, Zhang W, Cheng H Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 8264 (in Chinese) [何文平, 邓北胜, 吴琼, 张文, 成海英 2010 物理学报 59 8264]

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    [10]

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    [11]

    Jin H M, He W P, Zhang W, Feng A X, Hou W 2012 Acta Phys. Sin 61 129202 (in Chinese) [金红梅, 何文平, 张文, 冯爱霞, 侯威 2012 物理学报 61 129202]

    [12]

    Robert M. May 1976 Nature 261 459

    [13]

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  • [1] 颜鹏程, 侯威, 胡经国. 基于Logistic模型的均值突变时间序列临界预警研究. 物理学报, 2012, 61(18): 189202. doi: 10.7498/aps.61.189202
    [2] 司黎明, 侯吉旋, 刘埇, 吕昕. 基于负微分电阻碳纳米管的太赫兹波有源超材料特性参数提取. 物理学报, 2013, 62(3): 037806. doi: 10.7498/aps.62.037806
    [3] 肖文波, 刘伟庆, 吴华明, 张华明. 太阳电池单二极管模型中的参数提取方法. 物理学报, 2018, 67(19): 198801. doi: 10.7498/aps.67.20181024
    [4] 刘海文, 孙晓玮, 程知群, 车延峰, 李征帆. GaInP/GaAs异质结双极晶体管小信号模型参数提取的新方法. 物理学报, 2003, 52(9): 2298-2303. doi: 10.7498/aps.52.2298
    [5] 葛霁, 金智, 苏永波, 程伟, 刘新宇, 吴德馨. 一种InP双异质结双极晶体管小信号物理模型及其提取方法. 物理学报, 2009, 58(12): 8584-8590. doi: 10.7498/aps.58.8584
    [6] 王玉玲, 孙以泽, 彭乐乐, 徐洋. 基于Lambert W函数的太阳能电池组件参数确定法. 物理学报, 2012, 61(24): 248402. doi: 10.7498/aps.61.248402
    [7] 程兴华, 唐龙谷, 陈志涛, 龚 敏, 于彤军, 张国义, 石瑞英. GaMnN材料红外光谱中洛伦兹振子模型的遗传算法研究. 物理学报, 2008, 57(9): 5875-5880. doi: 10.7498/aps.57.5875
    [8] 高献坤, 姚传安, 高向川, 余泳昌. 光伏电池组件隐式、显式单二极管模型准确性对比研究. 物理学报, 2014, 63(17): 178401. doi: 10.7498/aps.63.178401
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    [11] 吴浩, 侯威, 颜鹏程. 试用临界慢化原理探讨气候突变. 物理学报, 2013, 62(3): 039206. doi: 10.7498/aps.62.039206
    [12] 商继祥, 赵云波, 胡丽娜. 高温金属熔体黏度突变探索. 物理学报, 2018, 67(10): 106402. doi: 10.7498/aps.67.20172721
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    [14] 刘迎辉, 李宏福, 李 浩, 王峨锋, 徐 勇, 王 晖, 王 丽. 具有突变结构开放腔的矩阵分析. 物理学报, 2006, 55(4): 1718-1723. doi: 10.7498/aps.55.1718
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    [16] 何文平, 何涛, 成海英, 张文, 吴琼. 基于近似熵的突变检测新方法. 物理学报, 2011, 60(4): 049202. doi: 10.7498/aps.60.049202
    [17] 陈陆君, 梁昌洪, 吴鸿适. 光纤孤子在媒质突变界面的反射与透射. 物理学报, 1992, 41(2): 244-252. doi: 10.7498/aps.41.244
    [18] 吴浩, 封国林, 侯威, 颜鹏程. 中国不同区域气候突变的前兆信号. 物理学报, 2013, 62(5): 059202. doi: 10.7498/aps.62.059202
    [19] 吴浩, 侯威, 王文祥, 颜鹏程. 试用Lyapunov指数探讨气候突变及其前兆信号. 物理学报, 2013, 62(12): 129204. doi: 10.7498/aps.62.129204
    [20] 蔡舒平, 戴理, 倪淏. 基于Fisher信息理论的突变检测新方法. 物理学报, 2013, 62(18): 189204. doi: 10.7498/aps.62.189204
  • 引用本文:
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-10-27
  • 修回日期:  2012-11-12
  • 刊出日期:  2013-04-05

一种基于Logistic模型的突变过程性分析方法及其应用

  • 1. 南京信息工程大学, 大气科学学院, 南京 210044;
  • 2. 中国气象局, 气象干部培训学院, 北京 100081;
  • 3. 西北师范大学, 物理与电子工程学院, 兰州 730070;
  • 4. 中国气象局, 国家气候中心, 北京 100081;
  • 5. 扬州大学, 物理科学与技术学院, 扬州 225002
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 41175067) 和全球变化研究国家重大科学研究计划 (批准号: 2012CB955901) 资助的课题.

摘要: 传统突变检测方法往往将突变检测的关键放在"突变点"上而忽略突变事件发生、发展乃至消亡的过程. 本文提出一种新的检测突变过程的方法, 其基于Logistic模型推导出能够反应均值突变过程的分段函数, 利用分段函数对实际时间序列进行参数提取, 借助参数的物理意义, 研究分析完整的突变过程, 从而加深对突变过程性的理解和认识, 为进一步研究突变的形成机理、影响因素乃至发展趋势奠定重要的科学基础. 文章还对太平洋年代际振荡 (PDO) 指数进行突变过程性检测, 发现1940/1942, 1977, 1987年开始序列发生突变, 突变持续时间锁定在某些固定值, 并且系统相图表明一般性系统存在三种基本的状态.

English Abstract

参考文献 (14)

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