velikost textu

Statistická analýza dlouhých hydrologických a klimatologických řad

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Statistická analýza dlouhých hydrologických a klimatologických řad
Název v angličtině:
Statistical analysis of long hydrological and climatological data series
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Ondřej Ledvinka, Ph.D.
Školitel:
RNDr. Václav Kotvalt, CSc.
Oponenti:
doc. Ing. Pavel Fošumpaur
Prof. RNDr. Daniela Jarušková, CSc.
Konzultanti:
Mgr. Alena Černíková, Ph.D.
Ing. Ladislav Kašpárek, CSc.
Id práce:
81686
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav aplikací matematiky a výpočetní techniky (31-710)
Program studia:
Aplikovaná matematika (P1103)
Obor studia:
Zpracování dat a matematické modelování v přírodních vědách (XMATP)
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
20. 9. 2016
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
Abstrakt Přes obecnější název práce je její hlavní součástí analýza trendové složky aplikovaná na instrumentální záznamy hydrometeorologických veličin měřených na celém území Česka. Někdy je ovšem cíleno na povodí přesahující hranice s Německem nebo Polskem. Převažuje analýza hydrologických dat, jako jsou průtoky nebo vydatnosti pramenů, ale byly analyzovány též řady úhrnů srážek, výšky sněhové pokrývky nebo teploty vzduchu, které velmi souvisejí s koloběhem vody odehrávajícím se na území Česka i mimo něj. Za ideálních podmínek může analýza trendu odpovědět na otázku, zda je vývoj kvantitativních charakteristik vodních zdrojů v Česku významně ovlivňován klimatickou změnou. Nicméně, z důvodu délky časových řad, zde většinou začínajících v 60. letech, je obtížné tuto otázku uspokojivě uzavřít s tím, že by bylo možné jistě určit, jde-li o deterministické vztahy či o vliv náhody (např. může jít pouze o část cyklu kolísavého klimatu). Trendy byly detekovány pomocí Mannova–Kendallova testu a jeho modifikací, jejichž podstata zavádění je v práci hojně studována, neboť krátká či dlouhá paměť v analyzovaných časových řadách má za následek, že rozptyl testové statistiky je ovlivněn do takové míry, že test může trend identifikovat nesprávně. Zdali k tomu může docházet i v Česku, bylo zjišťováno pomocí testů na jednotkový kořen, které byly doplněny o odhady Hurstova exponentu. Srážkové úhrny zjevně dlouhou paměť nevykazují, zatímco hydrologické řady v některých oblastech ano, což by se mělo promítnout i do hydrologické praxe. Práce je kompilátem článků, které autor publikoval v recenzovaných časopisech. Články z posední doby studia ukazují, že analýzu trendu lze uplatnit i v jiných oblastech hydrologie, jako je odvozování N-letých hodnot extrémních jevů. Při výpočtech si autor vytvořil několik vlastních skriptů určených pro statistický program R, což umožnilo vývoj technik, které byly aplikovány ve světové hydrologii vůbec poprvé. Ukazuje se však, že dané téma zažívá prudký rozvoj a není tedy v moci jediné disertační práce postihnout vše, co se analýzy časových řad v hydrologii týká. Ideální by bylo ve výzkumu pokračovat, přičemž předkládanou práci je nutno považovat za pouhý počátek a základní kámen tohoto výzkumu. Klíčová slova: statistická hydrologie, analýza časových řad, stochastické procesy, statistický program R, nestacionarita 1
Abstract v angličtině:
Abstract Although entitled more generally, the thesis deals primarily with trend analyses applied to the instrumental records of hydrometeorological variables measured over the territory of Czechia, sometimes specializing in particular river basins extending to the neighbouring countries such as Germany and Poland. The hydrological data (namely discharge or spring yield) predominate, to which also the climatological ones such as precipitation, snow cover depth and air temperature can be added since they significantly influence the water cycle in Czechia. Under ideal circumstances, the trend analysis might answer the question whether frequently discussed climate change has its important role in the development of quantitative water resources characteristics. However, due to the record length, starting usually in the 1960s here, it is really hard to conclude if the discovered patterns are a result of deterministic relationships or if they are rather of random origins (e.g. they are a part of climate fluctuation cycle). Trends were identified mainly using the Mann–Kendall test and its modifications whose rationales are studied here in detail. Special focus was on long-term persistence that, besides short-term persistence, may adversely influence the variance of the test statistic. The detection of long-term persistence was carried out via unit root tests that were accompanied by the Hurst exponent estimation. Regarding the precipitation series, there was found no evidence of long-term persistence. However, the hydrological data reveal that the practitioners should be aware of the issues associated with long-term persistence in some areas. The thesis is compiled from several papers published in peer-reviewed journals, showing at its end that the trend analysis may be used as an identification tool also in other fields of hydrology (e.g. return levels estimation). For the purpose of writing the papers, the author mostly used his own R scripts that allowed for the introduction of few novel techniques that were applied for the first time in hydrology. Clearly, the topic that is currently under intensive development, cannot be covered exhaustively only in one Ph.D. thesis and the research on it should continue without a doubt, ideally in scientific teams. Keywords: statistical hydrology, time series analysis, stochastic processes, R statistical software, nonstationarity 2
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Ondřej Ledvinka, Ph.D. 1.05 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Ondřej Ledvinka, Ph.D. 16.55 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Ondřej Ledvinka, Ph.D. 31 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Ondřej Ledvinka, Ph.D. 8 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Ondřej Ledvinka, Ph.D. 296 kB
Stáhnout Posudek oponenta doc. Ing. Pavel Fošumpaur 207 kB
Stáhnout Posudek oponenta Prof. RNDr. Daniela Jarušková, CSc. 1.56 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 874 kB