湍流环境流体流动时间序列的复杂性分析
混沌动力学
2015-06-12 v2
摘要
我们使用柯尔莫哥洛夫复杂度、样本熵和排列熵来量化波斯尼亚和黑塞哥维那两条山区河流在1926-1990年期间河流流量时间序列的随机性程度，这些序列代表了湍流环境流体。具体而言，我们检查了两条河流（Miljacka河和Bosnia河）在其山区河段的月流量时间序列，然后为每个时间序列计算了基于Lempel-Ziv算法（LZA）的柯尔莫哥洛夫复杂度（KL）（下界 - KLL 和上界 - KLU）、样本熵（SE）和排列熵（PE）值。结果表明，尽管两条河流的月流量幅度不同，但它们的KLL、KLU、SE和PE值彼此接近。我们通过实验说明了山区河流流量复杂性的变化，实验使用了（i）Bosnia河的数据集和（ii）预期的人类活动及预估的气候变化。我们探讨了所考虑度量对时间序列长度的敏感性。此外，我们将1926-1990年期间划分为三个子区间：（a）1926-1945年，（b）1946-1965年和（c）1966-1990年，并计算了这些子区间内各种时间序列的KLL、KLU、SE和PE值。研究发现，与1926-1990年整个期间相比，1946-1965年期间的复杂性有所降低，并且SE和PE也相应变化。这种复杂性损失可能主要归因于（i）第二次世界大战后，由于用水消耗对这些河流的人为干预，以及（ii）近期的气候变化。
引用
@article{arxiv.1301.2039,
title = {Complexity analysis of the turbulent environmental fluid flow time series},
author = {Dragutin T. Mihailovic and Emilija Nikolic-Djoric and Nusret Dreskovic and Gordan Mimic},
journal= {arXiv preprint arXiv:1301.2039},
year = {2015}
}
备注
13 pages, 4 figures, 1 table; This paper has been accepted in Physica A on Sept 25, 2013