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极端事件再现时间长程相关性与群发性研究

王启光 侯威 郑志海 冯爱霞 邓北胜

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极端事件再现时间长程相关性与群发性研究

王启光, 侯威, 郑志海, 冯爱霞, 邓北胜

Long-range correlation and group-occurrence of return intervals of extreme events

Wang Qi-Guang, Hou Wei, Zheng Zhi-Hai, Feng Ai-Xia, Deng Bei-Sheng
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  • 利用百分位阈值方法定义极端事件,从极端事件再现时间的角度,研究了极端事件发生时间间隔的长程相关性.发现若原时间序列具有长程相关性,则它的极端事件再现时间序列也具有长程相关性,计算表明两者的标度指数α相当接近,这一特性与随机产生的再现时间序列有着本质的差别,再现时间序列的长程相关性是由原序列的长程相关性决定的.具有长程相关性的时间序列再现时间的概率分布明显不同于随机序列,其小值再现时间的概率较大,反映出极端事件的群发现象.本文根据这一特征定义了再现时间的群发性指数,发现时间序列的长程相关性是导
    This paper studies the long range correlation of the return intervals of extreme events using the method of percent threshold. In view of return intervals of the extreme events, the long range-correlations of return intervals are studied by simulated time series when the extreme events happened. It is found that the constructed extreme event time series also have the characteristics of long-range correlation if the original time series have one. Meanwhile, the scaling exponents of the two time series are very close, it is very different from the return intervals of stochastic series. The probability density function of time series with long-range correlation has significant difference from the stochastic time series. It was found that there is a group-occurrence phenomenon in the return time series with long-range correlation, so a so-called group occurrence index is defined and computed, the stability of the index is also studied. The results show that the reason of the group occurrence of extreme events series is attributed to the long-range correlation of time series.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:40875040,40775048)、科技部支撑计划(批准号:2007BAC29B01)和公益性行业(气象)科研专项基金(批准号:GYHY 200806005)资助的课题.
    [1]

    Gumbel E J 1958 Statistics of Extremes(New York: Columbia University Press)

    [2]

    Fisher R A, Tippett L H C 1928 Proc. Camb. Philos.Soc. 24 180

    [3]

    Muzy B, Reg C 1997 Adv. Atmos. Sci. 14 177

    [4]

    Feng G L, Cao H X 1998 Quart. J. Appl. Meteorol. 9 219 (in Chinese) [封国林、曹鸿兴 1998 应用气象学报 9 219]

    [5]

    Bunde E K, Bunde A, Havlin S, Roman H E, Goldreich Y, Schellnhuber H J 1998 Phys. Rev. Lett. 81 729

    [6]

    Talkner P, Weber R O 2000 Phys. Rev. E 62 150

    [7]

    Eichner J F, Bunde E K, Bunde A, Havlin S 2003 Phys. Rev. E 68 046133

    [8]

    Wang Q G, Zhi R, Zhang Z P 2008 Acta Phys. Sin. 57 5343 (in Chinese) [王启光、支 蓉、张增平 2008 物理学报 57 5343]

    [9]

    Arneodo A, Bacry E, Graves P V, Muzy J F 1995 Phys. Rev. Lett. 74 16

    [10]

    Bonsal B R, Zhang X B, Vincent L A 2001 J. Clim. 5 1959

    [11]

    Zhang D Q, Feng G L, Hu J G 2008 Chin. Phys. B 17 736

    [12]

    Folland C K, Miller C, Bader D 1999 Clim. Change 42 31

    [13]

    Bunde E K, Bunde A, Havlin S, Goldreich Y 1996 Physica A 231 393

    [14]

    Peng C K, Mietus J, Hausdorff J M, Havlin S, Stanley H E, Goldberger A L 993 Phys. Rev. Lett. 1343 70

    [15]

    Feng G L, Gong Z Q, Dong W J, Li J P 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]

    [16]

    Buldyrev S V, Goldberger A L, Havlin S 1995 Phys. Rev. E 51 5084

    [17]

    Feng G L, Dai X G, Wang A H, Chou J F 2001 Acta Phys. Sin. 50 606 (in Chinese)[封国林、戴新刚、王爱慧、丑纪范 2001 物理学报 50 606]

    [18]

    Hu K, Ivanov P C, Chen Z, Carpena P 2001 Phys. Rev. E 64 011114

    [19]

    Kantelhardt J W, Bunde E K, Rego H A 2001 Physica A 295 441

    [20]

    Cao H X, Richard B, Yu H Y, He H Z 2006 Trans. Sci. 9 10

    [21]

    He W P, Feng G L, Wu Q, Wan S Q, Chou J F 2008 Nonlin. Proc. in Geophys. 15 601

    [22]

    Altmann E G, Kantz H 2005 Phys. Rev. E 71 056106

    [23]

    Feng G L, Dong W J, Gong Z Q, Hou W, Wan S Q, Zhi R 2006 Nonlinear Theories and Methods on Spatial-temporal Distribution of the Observational Data (Beijing:Metrological Press) (in Chinese)[封国林、董文杰、龚志强、侯 威、万仕全、支 蓉 2006 观测数据非线性时空分布理论和方法(北京:气象出版社)]

    [24]

    Gilberto E P, Jose A R, Alejandro V 2006 Ann. Nucl. Energy 33 1309

    [25]

    Feng G L, Dong W J 2003 Chin. Phys. 12 1076

    [26]

    Feng G L, Hou W, Gong Z Q, Zhi R 2009 Acta Phys. Sin. 58 4 (in Chinese) [封国林、侯 威、龚志强、支 蓉 2009 物理学报 58 4]

    [27]

    Makse H A, Havlin S, Schwartz M, Stanley H E 1996 Phys. Rev. E 53 5445

    [28]

    Schreiber T, Schmitz A 2000 Physica D 142 346

  • [1]

    Gumbel E J 1958 Statistics of Extremes(New York: Columbia University Press)

    [2]

    Fisher R A, Tippett L H C 1928 Proc. Camb. Philos.Soc. 24 180

    [3]

    Muzy B, Reg C 1997 Adv. Atmos. Sci. 14 177

    [4]

    Feng G L, Cao H X 1998 Quart. J. Appl. Meteorol. 9 219 (in Chinese) [封国林、曹鸿兴 1998 应用气象学报 9 219]

    [5]

    Bunde E K, Bunde A, Havlin S, Roman H E, Goldreich Y, Schellnhuber H J 1998 Phys. Rev. Lett. 81 729

    [6]

    Talkner P, Weber R O 2000 Phys. Rev. E 62 150

    [7]

    Eichner J F, Bunde E K, Bunde A, Havlin S 2003 Phys. Rev. E 68 046133

    [8]

    Wang Q G, Zhi R, Zhang Z P 2008 Acta Phys. Sin. 57 5343 (in Chinese) [王启光、支 蓉、张增平 2008 物理学报 57 5343]

    [9]

    Arneodo A, Bacry E, Graves P V, Muzy J F 1995 Phys. Rev. Lett. 74 16

    [10]

    Bonsal B R, Zhang X B, Vincent L A 2001 J. Clim. 5 1959

    [11]

    Zhang D Q, Feng G L, Hu J G 2008 Chin. Phys. B 17 736

    [12]

    Folland C K, Miller C, Bader D 1999 Clim. Change 42 31

    [13]

    Bunde E K, Bunde A, Havlin S, Goldreich Y 1996 Physica A 231 393

    [14]

    Peng C K, Mietus J, Hausdorff J M, Havlin S, Stanley H E, Goldberger A L 993 Phys. Rev. Lett. 1343 70

    [15]

    Feng G L, Gong Z Q, Dong W J, Li J P 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]

    [16]

    Buldyrev S V, Goldberger A L, Havlin S 1995 Phys. Rev. E 51 5084

    [17]

    Feng G L, Dai X G, Wang A H, Chou J F 2001 Acta Phys. Sin. 50 606 (in Chinese)[封国林、戴新刚、王爱慧、丑纪范 2001 物理学报 50 606]

    [18]

    Hu K, Ivanov P C, Chen Z, Carpena P 2001 Phys. Rev. E 64 011114

    [19]

    Kantelhardt J W, Bunde E K, Rego H A 2001 Physica A 295 441

    [20]

    Cao H X, Richard B, Yu H Y, He H Z 2006 Trans. Sci. 9 10

    [21]

    He W P, Feng G L, Wu Q, Wan S Q, Chou J F 2008 Nonlin. Proc. in Geophys. 15 601

    [22]

    Altmann E G, Kantz H 2005 Phys. Rev. E 71 056106

    [23]

    Feng G L, Dong W J, Gong Z Q, Hou W, Wan S Q, Zhi R 2006 Nonlinear Theories and Methods on Spatial-temporal Distribution of the Observational Data (Beijing:Metrological Press) (in Chinese)[封国林、董文杰、龚志强、侯 威、万仕全、支 蓉 2006 观测数据非线性时空分布理论和方法(北京:气象出版社)]

    [24]

    Gilberto E P, Jose A R, Alejandro V 2006 Ann. Nucl. Energy 33 1309

    [25]

    Feng G L, Dong W J 2003 Chin. Phys. 12 1076

    [26]

    Feng G L, Hou W, Gong Z Q, Zhi R 2009 Acta Phys. Sin. 58 4 (in Chinese) [封国林、侯 威、龚志强、支 蓉 2009 物理学报 58 4]

    [27]

    Makse H A, Havlin S, Schwartz M, Stanley H E 1996 Phys. Rev. E 53 5445

    [28]

    Schreiber T, Schmitz A 2000 Physica D 142 346

  • [1] 戈杉杉, 王腾午, 戈静怡, 周沛, 李念强. 混沌光注入半导体激光器中极端事件的演变. 物理学报, 2023, 72(16): 164201. doi: 10.7498/aps.72.20230759
    [2] 赵珊珊, 何文平. 北京气候中心气候系统模式对中国四季日平均气温的模拟性能评估. 物理学报, 2015, 64(4): 049201. doi: 10.7498/aps.64.049201
    [3] 赵珊珊, 何文平. 基于长程相关性特征的北京气候中心气候系统模式对中国气温的模拟性能评估. 物理学报, 2014, 63(20): 209201. doi: 10.7498/aps.63.209201
    [4] 王晓娟, 沈柏竹, 龚志强, 封国林. 中国冬季区域性极端低温事件分类及其与气候指数极端性的联系. 物理学报, 2013, 62(22): 229201. doi: 10.7498/aps.62.229201
    [5] 高湘昀, 安海忠, 方伟. 基于复杂网络的时间序列双变量相关性波动研究. 物理学报, 2012, 61(9): 098902. doi: 10.7498/aps.61.098902
    [6] 侯威, 章大全, 钱忠华, 封国林. 基于随机重排去趋势波动分析的极端低温事件研究及其综合指标的建立. 物理学报, 2011, 60(10): 109203. doi: 10.7498/aps.60.109203
    [7] 张璐, 章大全, 封国林. 中国旱涝极端事件前兆信号及可预测性研究. 物理学报, 2010, 59(8): 5896-5903. doi: 10.7498/aps.59.5896
    [8] 章大全, 杨杰, 王启光, 封国林. 中国近50年气候破纪录温度事件发生概率分析. 物理学报, 2009, 58(6): 4354-4361. doi: 10.7498/aps.58.4354
    [9] 熊开国, 封国林, 王启光, 胡经国. 近46年来中国温度破纪录事件的时空分布特征分析. 物理学报, 2009, 58(11): 8107-8115. doi: 10.7498/aps.58.8107
    [10] 王晓娟, 龚志强, 周磊, 支蓉. 温度关联网络稳定性分析Ⅰ——极端事件的影响. 物理学报, 2009, 58(9): 6651-6658. doi: 10.7498/aps.58.6651
    [11] 王启光, 侯威, 郑志海, 高荣. 东亚区域大气长程相关性. 物理学报, 2009, 58(9): 6640-6650. doi: 10.7498/aps.58.6640
    [12] 封国林, 龚志强, 侯威, 王启光, 支蓉. 气象领域极端事件的长程相关性. 物理学报, 2009, 58(4): 2853-2861. doi: 10.7498/aps.58.2853
    [13] 侯 威, 杨 萍, 封国林. 中国极端干旱事件的年代际变化及其成因. 物理学报, 2008, 57(6): 3932-3940. doi: 10.7498/aps.57.3932
    [14] 章大全, 钱忠华. 利用中值检测方法研究近50年中国极端气温变化趋势. 物理学报, 2008, 57(7): 4634-4640. doi: 10.7498/aps.57.4634
    [15] 杨 萍, 侯 威, 封国林. 基于去趋势波动分析方法确定极端事件阈值. 物理学报, 2008, 57(8): 5333-5342. doi: 10.7498/aps.57.5333
    [16] 龚志强, 封国林. 中国近1000年旱涝的持续性特征研究. 物理学报, 2008, 57(6): 3920-3931. doi: 10.7498/aps.57.3920
    [17] 王启光, 支 蓉, 张增平. Lorenz系统长程相关性研究. 物理学报, 2008, 57(8): 5343-5350. doi: 10.7498/aps.57.5343
    [18] 张佃中. 非线性时间序列互信息与Lempel-Ziv复杂度的相关性研究. 物理学报, 2007, 56(6): 3152-3157. doi: 10.7498/aps.56.3152
    [19] 张 文, 高新全, 董文杰, 李建平. 利用高阶矩检测近2000年来气候极端异常的研究. 物理学报, 2006, 55(5): 2657-2662. doi: 10.7498/aps.55.2657
    [20] 石宏霆, 倪军, 顾秉林. 二维合金系统的有序动力学研究. 物理学报, 2001, 50(10): 1970-1978. doi: 10.7498/aps.50.1970
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-09-16
  • 修回日期:  2009-12-14
  • 刊出日期:  2010-05-05

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