极端事件发生时间中的标度律
统计力学
2017-07-26 v1 适应与自组织系统
数据分析、统计与概率
摘要
极端事件可能源于点过程(当事件的大小或能量超过特定阈值时),也可能源于时间序列(当信号强度超过阈值时)。我们特别关注这些极端事件之间的时间间隔,分别称为等待时间和静默时间。如果阈值足够高,则可以证明时间的概率分布作为阈值函数的标度律是存在的,尽管两种情况下的标度函数不同。对于点过程,除了平凡的 Poisson 过程外,还可以获得没有有限均值的双幂律分布。这在重整化群变换的背景下得到了论证,此类分布在变换迭代后作为极限分布出现。由此建立了与广义中心极限定理的明确联系。有限矩的不存在导致了一种关于样本平均等待时间的半参数标度律,其中(通常未知的)尺度参数被消除,但指数保留。对于时间序列,通过考虑具有吸收边界的类随机游走信号可以产生标度律, resulting in 分布具有幂律“主体”和长时间更快的衰减。对于大阈值,静默时间分布的矩显示出对尺度参数的幂律依赖性,分离后者和指数可导出仅关于分布矩的非参数标度律。关于自然灾害发生频率变化预测的结论表明,必须区分分布均值的行为与极端事件的行为。
引用
@article{arxiv.1408.1943,
title = {Scaling in the Timing of Extreme Events},
author = {Alvaro Corral},
journal= {arXiv preprint arXiv:1408.1943},
year = {2017}
}
备注
Submitted to a Chaos, Solitons and Fractals special issue on Extreme Events