概述
前面我已经介绍了Copula函数的基本定理和简单运用,但实际上Copula不仅仅针对二维和三维变量的联合概率计算以及重现期计算,实际运用中问题不是简单的拟合,完全可以往更加复杂的方面拓展,而这才是有新意的方面。
例如:
(1)在水文干旱和气象干旱条件下植被枯萎(低于某一阈值)的概率是多少?这里着重强调条件,而不是单一的三者耦合求联合概率;
(2)在极端的轻(中、重度)气象干旱事件下农业极端干旱事件的发生概率,即变量A在某一个范围内,B要在某一范围内的联合概率;
(3)如果更加复杂一点,在持续时间,面积和严重程度的传播性气象干旱下,中度、重度和极端阈值的生态干旱概率为多大?
基本公式
(1)三维条件概率与条件重现期计算公式:
(2)一定程度标准化降水指数(SPI)及标准化温度指数(STI)识别复合高温干旱事件下植被枯萎的概率:
(3)轻度(中度或重度)气象干旱条件下发生轻度(中度或重度)农业干旱的条件概率可估计为:
(4)在轻度(中度或重度)气象干旱条件下发生极端农业干旱的条件概率可估计如下:
(5)极端气象干旱条件下发生轻度(中度或重度)农业干旱的条件概率可估计为:
(6)气象极端干旱条件下农业极端干旱的条件概率可估计为:
上式中FS和FI为气象干旱和农业干旱的边际累积分布,FS(s)和FI(i)为s≤s和I≤I, c (FI(I), FS(s))为s≤s和I≤I的联合累积概率。(5)和(7)也可用于确定轻度(中度或重度)和极端气象干旱条件下农业干旱的条件概率。
(7)轻(中、重度)气象干旱事件下轻(中、重度)农业干旱事件发生概率可计算如下:
(8)轻(中、重度)气象干旱事件下农业极端干旱事件的发生概率可估计如下:
(9)极端气象干旱事件下轻度(中度或重度)农业干旱事件的发生概率可计算如下:
(10)可以计算极端气象干旱事件下农业极端干旱事件的发生概率如下:
其中FM和FA为气象和农业干旱事件特征的边际分布函数,FM(m)和FA(a)分别为M≤M和a≤a的累积概率,C(FA(a), FM(M))为的联合累积概率M≤M且A≤A。(13)和式(15)也可用于确定农业干旱事件的发生概率分别取决于轻度(中度或重度)和极端气象干旱事件。
(11)计算气象干旱(考虑气象干旱的历时、强度和面积)影响下不同程度生态干旱的条件概率:
式中,D、A、S分别代表气象干旱的持续时间、面积和严重程度;X表示中度、重度和极端生态干旱,C表示联合分布的累积分布函数。
(12)附加一个特殊的条件概率公式:
结果展示
如果需要更多关于三维copula的联合重现期、同现重现期和条件重现期等的代码(MATLAB和R语言),如上图效果所示。详见链接(代码可直接运行,包含注释和示例数据,替换数据即可运行出结果)https://mbd.pub/o/bread/ZZ2TmZps
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参考文献
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