남해안에 상륙한 태풍 자료를 기초로 하여 분석한 결과, 태풍 이동방향의 분포는 Beta 확률밀도함수를 따르며, 태풍 눈에서의 기압저하는 Rayleigh 확률밀도함수를 따르는 것으로 판단되었다. 이를 바탕으로 6개 상륙 지점에 따라 가장 확률적으로 높은 태풍의 진로와 기압저하에 따른 태풍 매미급의 극치 태풍 모의 시나리오를 결정하였다. 모의된 태풍의 상륙지점에 따른 마산만에서의 폭풍해일 변동성이 후속 연구에서 수치 모의될 것이다.
Gamma distributions are some of the most popular models for hydrological processes. In this paper, a very flexible family which contains the gamma distribution as a particular case is introduced. Evidence of flexibility is shown by examining the shape of its pdf and the associated hazard rate function. A comprehensive treatment of the mathematical properties is provided by deriving expressions for the nth moment, moment generating function, characteristic function, Renyi entropy and the asymptotic distribution of the extreme order statistics. Estimation and simulation issues are also considered. Finally, a detailed application to drought data from the State of Nebraska is illustrated.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제26권3호
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pp.239-259
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2019
The transmuted generalized extreme value (TGEV) distribution was first introduced by Aryal and Tsokos (Nonlinear Analysis: Theory, Methods & Applications, 71, 401-407, 2009) and applied by Nascimento et al. (Hacettepe Journal of Mathematics and Statistics, 45, 1847-1864, 2016). However, they did not give explicit expressions for all the moments, tail behaviour, quantiles, survival and risk functions and order statistics. The TGEV distribution is a more flexible model than the simple GEV distribution to model extreme or rare events because the right tail of the TGEV is heavier than the GEV. In addition the TGEV distribution can adjusted various forms of asymmetry. In this article, explicit expressions for these measures of the TGEV are obtained. The tail behavior and the survival and risk functions were determined for positive gamma, the moments for nonzero gamma and the moment generating function for zero gamma. The performance of the maximum likelihood estimators (MLEs) of the TGEV parameters were tested through a series of Monte Carlo simulation experiments. In addition, the model was used to fit three real data sets related to financial returns.
The EARPG(1)/UPS was first developed by Seong (1993) and has been tested for wind pressure time series simulations (Seong and Peterka 1993, 1997, 1998) to prove its excellent performance for generating non-Gaussian time series, in particular, with large amplitude sharp peaks. This paper presents a parametric study focused on simulation of extreme value statistics based on the synthetic realizations of the EARPG(1)/UPS. The method is shown to have a great capability to simulate a wide range of non-Gaussian statistic values and extreme value statistics with exact target sample power spectrum. The variation of skewed long tail in PDF and extreme value distribution are illustrated as function of relevant parameters.
In recent decades, the independence and identical distribution (iid) assumption for extreme events has been shown to be invalid in many cases because long-term climate variability resulting from phenomena such as the Pacific decadal variability and El Nino-Southern Oscillation may induce varying meteorological systems such as persistent wet years and dry years. Therefore, in the current study we propose a new parameter estimation method for probability distribution models to more accurately predict the magnitude of future extreme events when the iid assumption of probability distributions for large-scale climate variability is not adequate. The proposed parameter estimation is based on a metaheuristic approach and is derived from the objective function of the rth power probability-weighted sum of observations in increasing order. The combination of two distributions, gamma and generalized extreme value (GEV), was fitted to the GEV distribution in a simulation study. In addition, a case study examining the annual hourly maximum precipitation of all stations in South Korea was performed to evaluate the performance of the proposed approach. The results of the simulation study and case study indicate that the proposed metaheuristic parameter estimation method is an effective alternative for accurately selecting the rth power when the iid assumption of extreme hydrometeorological events is not valid for large-scale climate variability. The maximum likelihood estimate is more accurate with a low mixing probability, and the probability-weighted moment method is a moderately effective option.
Jintao Zhang;Wei Zhang;William Hughes;Amvrossios C. Bagtzoglou
Wind and Structures
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제39권1호
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pp.1-14
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2024
Widespread damages from extreme winds have attracted lots of attentions of the resilience assessment of power distribution systems. With many related environmental parameters as well as numerous power infrastructure components, such as poles and wires, the increased challenge of power asset management before, during and after extreme events have to be addressed to prevent possible cascading failures in the power distribution system. Many extreme winds from weather events, such as hurricanes, generate widespread damages in multiple areas such as the economy, social security, and infrastructure management. The livelihoods of residents in the impaired areas are devastated largely due to the paucity of vital utilities, such as electricity. To address the challenge of power grid asset management, power system clustering is needed to partition a complex power system into several stable clusters to prevent the cascading failure from happening. Traditionally, system clustering uses the Binary Decision Diagram (BDD) to derive the clustering result, which is time-consuming and inefficient. Meanwhile, the previous studies considering the weather hazards did not include any detailed weather-related meteorologic parameters which is not appropriate as the heterogeneity of the parameters could largely affect the system performance. Therefore, a fragility-based network hierarchical spectral clustering method is proposed. In the present paper, the fragility curve and surfaces for a power distribution subsystem are obtained first. The fragility of the subsystem under typical failure mechanisms is calculated as a function of wind speed and pole characteristic dimension (diameter or span length). Secondly, the proposed fragility-based hierarchical spectral clustering method (F-HSC) integrates the physics-based fragility analysis into Hierarchical Spectral Clustering (HSC) technique from graph theory to achieve the clustering result for the power distribution system under extreme weather events. From the results of vulnerability analysis, it could be seen that the system performance after clustering is better than before clustering. With the F-HSC method, the impact of the extreme weather events could be considered with topology to cluster different power distribution systems to prevent the system from experiencing power blackouts.
본 연구에서는 소프트웨어 제품을 개발하여 테스팅을 거친 후 사용자에게 인도하는 시기를 결정하는 방출문제에 대하여 연구되었다. 무한고장수를 가진 비동질적인 포아송 과정에 기초하고 수명분포는 최소 및 최대값을 적합 시키는데 효율성을 가진 극값 분포를 이용한 최적 방출시기에 관한 문제를 제시하여 소프트웨어 요구 신뢰도를 만족시키고 소프트웨어 개발 및 유지 총비용을 최소화 시키는 최적 소프트웨어 방출 정책에 대하여 논의 되었다. 본 논문의 수치적인 예에서는 고장 간격 시간 자료를 적용하여 기존의 로그 포아송 실행시간 모형과 로그 파우어 모형의 대안으로서 극값 분포모형이 또 하나의 대안이 될 수 있음을 입증하였다.
Various loads induced by marine environmental conditions, such as waves, currents, and wind, are crucial for the operation and viability of offshore wind power (OWP) systems. In particular, waves have a significant impact on the stress and fatigue load of offshore structures, and highly reliable design parameters should be derived through extreme value analysis (EVA) techniques. In this study, extreme wave analyses were conducted with various Weibull distribution models to determine the reliable design parameters of an OWP system suitable for the Ulsan area. Forty-three years of long-term hindcast data generated by a numerical wave model were adopted as the analyses data, and the least-squares method was used to estimate the parameters of the distribution function for EVA. The inverse first-order reliability method was employed as the EVA technique. The obtained results were compared among themselves under the assumption that the marginal probability distributions were 2p, 3p, and exponentiated Weibull distributions.
This paper presents a method of estimation of extreme wind. Assuming the extreme wind follows the Gumbel distribution, it is modeled through fitting an exponential function to the numbers of storms over different thresholds. The comparison between the estimated results with the Improved Method of Independent Storms (IMIS) shows that the proposed method gives reliable estimation of extreme wind. The proposed method also shows its advantage on the insensitiveness of estimated results to the precision of the data. The volume of extreme storms used in the estimation leads to more than 5% differences in the estimated wind speed with 50-year return period. The annual rate of independent storms is not a significant factor to the estimation.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제24권5호
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pp.493-505
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2017
Maximum likelihood estimation (MLE) of the generalized extreme value distribution (GEVD) is known to sometimes over-estimate the positive value of the shape parameter for the small sample size. The maximum penalized likelihood estimation (MPLE) with Beta penalty function was proposed by some researchers to overcome this problem. But the determination of the hyperparameters (HP) in Beta penalty function is still an issue. This paper presents some data adaptive methods to select the HP of Beta penalty function in the MPLE framework. The idea is to let the data tell us what HP to use. For given data, the optimal HP is obtained from the minimum distance between the MLE and MPLE. A bootstrap-based method is also proposed. These methods are compared with existing approaches. The performance evaluation experiments for GEVD by Monte Carlo simulation show that the proposed methods work well for bias and mean squared error. The methods are applied to Blackstone river data and Korean heavy rainfall data to show better performance over MLE, the method of L-moments estimator, and existing MPLEs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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