1 / 13

Bruchpunktanalyse langzeitkorrelierter Daten

Norwegisches Waldforschungsinstitut. Bruchpunktanalyse langzeitkorrelierter Daten. J. Neumann * & D. Rybski + Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft + Justus-Liebig-Universität Giessen. Das BMBF-Vorhaben Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen. Gliederung.

penelope-newton
Download Presentation

Bruchpunktanalyse langzeitkorrelierter Daten

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Norwegisches Waldforschungsinstitut Bruchpunktanalyse langzeitkorrelierter Daten J. Neumann* &D. Rybski +Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft + Justus-Liebig-Universität Giessen Das BMBF-Vorhaben Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  2. Gliederung 1 Aufgabenstellung 2 Methodische Grundlagen (Bruchpunktanalyse) 3 Anwendungsbeispiele 3.1 Abflusszeitreihen 3.2 Synthetische Zeitreihen 4 Zusammenfassung der Ergebnisse 5 Ausblick 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  3. Aufgabenstellung • Identifizierung des Zeitpunkts einer Trendänderung mittels statistischer Verfahren („Change-Point-Detection“ = Bruchpunktanalyse) • Der Pettitt-Test beruht auf der Annahme unkorrelierter Verhältnisse • Berücksichtigung der Auswirkungen von unterschiedlichen Korrelationseigenschaften auf die Ergebnisplausibilität 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  4. Methodische Grundlagen Das Pettitt-Verfahren: Ein potentieller Bruchpunkt wird dort identifiziert, wo der Betrag der absoluten Summen der sgn-Terme ein Maximum annimmt. Die Signifikanz des Bruchpunkts wird gesondert überprüft: 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  5. Gliederung 1 Aufgabenstellung 2 Methodische Grundlagen (Bruchpunktanalyse) 3 Anwendungsbeispiele 3.1 Abflusszeitreihen 3.2 Synthetische Zeitreihen 4 Zusammenfassung der Ergebnisse 5 Ausblick 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  6. Abflusszeitreihen Datengrundlage: „lange“ lückenlose Zeitreihen monatlicher Abflüsse (m3/s) Vorgehensweise: 1. Bestimmung der Korrelationsstruktur mit DFA 2. Ermittlung der Bruchpunkte mit HYSTAT 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  7. Abflusszeitreihen Fazit: Die Zeitreihen sind langzeitkorreliert (alpha= 0,6-0,9) und zeigen in der Mehr- zahl hoch signifi- kante Bruchpunkte zu unterschiedlichen Zeiten! Nr. 8 + 15 raus ??? 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  8. Synthetische Daten Histogramme der Signifikanzen bei unterschiedlichen Korrelationseigen- schaften der Daten- reihen. 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  9. Synthetische Daten • Erzeugung von künstlichen Reihen mit bekannten Korrelationseigenschaften • Reihenlänge: je 10000 Werte • Anzahl der generierten Reihen: >500 • Ermittlung der Bruchpunkte und ihrer Signifikanz • Auswertung möglicher Zusammen-hänge zwischen Bruchpunkten und Langzeitkorrelationen 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  10. Synthetische Daten 1 1,00 1,00 100 1,00 0,99 0,93 0,9 90 0,8 80 0,77 0,7 70 Pettitt 0,6 Mittelwerte 60 Signifikanzanteile in % (>0,95) Bruchpunkt-Wahrscheinlichkeit 0,5 0,50 50 Signifikanzen: %-Anteile Signifikanzanteile in % (>0,99) 0,4 40 0,3 30 0,2 20 Pegeldaten 0,13 0,1 10 0 0 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 Alpha Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Bruchpunktwahrscheinlichkeit und den Korrelationseigenschaften von Datenreihen 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  11. Synthetische Daten • Im unkorrelierten Fall (alpha=0,5) liegt die Wahrscheinlichkeit für einen signifikanten Bruchpunkt bei < 10% • Im mäßig langzeitkorrelierten Fall (alpha=0,6) liegt die Wahrscheinlichkeit bereits bei > 50% • Im stark langzeitkorrelierten Fall (alpha>0,7) weisen fast alle Reihen signifikante Bruchpunkte auf ! 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  12. Zusammenfassung und Ausblick • Süddeutsche Abflusszeitreihen sind deutlich langzeitkorreliert • Statistisch signifikanter Zusammenhang: Korrelation - Bruchpunktwahrscheinlichkeit • Aussagen zum Zeitpunkt einer möglichen Trendänderung (Klimawandel) sind kritisch zu hinterfragen • Perspektiven: ??? (hier bin ich noch für Anregungen dankbar) 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

  13. Das BMBF-Vorhaben Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit ! 21. 10. 2004 München Skalenanalyse hydrologischer und hydrometeorologischer Zeitreihen

More Related