基于Copula函數(shù)的極端天氣研究--以河北某地為例

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1、分類號(hào)密級(jí)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）碩士學(xué)位論文基于?Copula?函數(shù)的極端天氣研究——以河北某地為例學(xué)研專究號(hào)：2019150010生：王棟業(yè)：數(shù)學(xué)研?究?方?向：金融數(shù)學(xué)指?導(dǎo)?教?師：邢永麗2018?年?5?月Copula?Based?Analysis?of?Extreme?Weather——A?Case?Study?in?Heibei?ProvinceMaster?Candidate:?Dong?WangMajor:?MathematicsStudy?Orientation:?Financial?MathematicsDissertation?Supervisor:?Pr

2、of.?Yongli?XingChina?University?of?Geosciences?(Beijing?)聲?明本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得中國(guó)地質(zhì)大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：日?期：關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本人完全了解中國(guó)地質(zhì)大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)校可以

3、公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文?！豕_□保密（____年）(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)簽名：導(dǎo)師簽名：日?期：摘要在全球氣候變暖的背景下，極端天氣有增多增強(qiáng)的趨勢(shì)。主要表現(xiàn)為極端高溫天氣、極端寒冷天氣、強(qiáng)降水天氣等等，隨之帶來的洪澇災(zāi)害、滑坡泥石流等自然災(zāi)害造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此，我們必須增強(qiáng)對(duì)氣候的適應(yīng)能力，加強(qiáng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和相關(guān)的基礎(chǔ)研究，這是預(yù)防災(zāi)害的前提。同時(shí)，要加強(qiáng)極端天氣應(yīng)急機(jī)制建設(shè)，災(zāi)害來臨時(shí)隨時(shí)應(yīng)急、救災(zāi)。此外，還應(yīng)加強(qiáng)極端天氣及其危害性的宣傳。我們針對(duì)中國(guó)北方地區(qū)的氣候特點(diǎn)，選取了氣溫和風(fēng)速作為描述極端天

4、氣的兩個(gè)重要變量。通過構(gòu)建二者的相關(guān)性結(jié)構(gòu)模型來計(jì)算出極端天氣的重現(xiàn)期，這對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)極端天氣事件、開展防災(zāi)減災(zāi)工作、提高極端天氣的適應(yīng)能力等方面具有重要意義。本研究利用河北某地?1971?~?2017?年天氣日數(shù)據(jù)，基于二元?Copula?函數(shù)建立兩個(gè)主要天氣因素——?dú)鉁睾惋L(fēng)速的二元聯(lián)合分布模型。這一過程包括利用參數(shù)估計(jì)法、半?yún)?shù)估計(jì)法等方法估計(jì)?Copula?函數(shù)參數(shù)，然后利用統(tǒng)計(jì)量選出最優(yōu)的?Copula?函數(shù)，最后計(jì)算極端天氣的重現(xiàn)期并畫出不同種類的重現(xiàn)期圖，利用重現(xiàn)期圖分析不同條件下極端事件的危險(xiǎn)性。本文研究發(fā)現(xiàn)，廣義極值分布比其他候選分布更能精確擬合氣溫和風(fēng)速數(shù)據(jù)，這與

5、廣義極值分布適用于擬合極值數(shù)據(jù)的特點(diǎn)相一致；而?AMH?Copula?函數(shù)比其他?Copula?函數(shù)能更好的刻畫氣溫與風(fēng)速的相關(guān)關(guān)系，這與?AMH?Copula?函數(shù)能描述較弱的相關(guān)性的特點(diǎn)相一致。根據(jù)?Sn?統(tǒng)計(jì)量和?Rn?統(tǒng)計(jì)量的結(jié)果，用參數(shù)估計(jì)法估計(jì)?Copula?函數(shù)參數(shù)的擬合優(yōu)度優(yōu)于用半?yún)?shù)估計(jì)法估計(jì)?Copula?函數(shù)參數(shù)。其次，在計(jì)算重現(xiàn)期時(shí)，本文計(jì)算了單變量重現(xiàn)期和兩變量重現(xiàn)期。極端天氣的指標(biāo)對(duì)應(yīng)的重現(xiàn)期表明，該地區(qū)出現(xiàn)不適宜滑雪或不能滑雪的情況可能性極小。根據(jù)重現(xiàn)期圖，該地區(qū)極端天氣重復(fù)發(fā)生的時(shí)間間隔很長(zhǎng)，高溫和大風(fēng)天氣出現(xiàn)的可能性很小，因此氣候條件比較適宜滑雪運(yùn)

6、動(dòng)的開展，比如滑雪場(chǎng)的建設(shè)和冬季體育賽事的舉辦等等。但是隨著氣象災(zāi)害發(fā)生越來越頻繁，很多極端天氣發(fā)生的可能性也會(huì)逐漸增大，因此做好準(zhǔn)確氣象預(yù)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)的規(guī)劃和災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)管理仍然非常重要。關(guān)鍵詞：Copula，極端天氣，參數(shù)估計(jì)，重現(xiàn)期AbstractExtreme?weather?is?becoming?more?frequent?and?stronger?with?the?underground?ofglobal?climate?warming.?There?are?many?kinds?of?extreme?weather,?such?as?extremehigh-tempe

7、rature?weather,?extreme?cold?weather?and?heavy?rainfall,?which?cause?manynatural?disasters?including?flood?and?waterlogging,?landside?and?mudslide.?Thesedisasters?have?led?to?massive?economic?loss?and?casualties.?It’s?high?time?that?wei