×

INLA走极端:用于估计高时空分位数的贝叶斯尾部回归。 (英语) Zbl 1407.62167号

小结:这项工作的动机是为第十届极值分析国际会议(EVA2017)组织的挑战,即在观测和未观测位置预测每月99.8%水平的日降雨量分位数。我们的方法基于贝叶斯广义加性建模框架,该框架旨在估计空间和时间上边际极值的复杂趋势。首先,我们使用伽马分布来估计包含空间和时间随机效应的降雨强度的高非平稳阈值。然后,我们使用贝努利分布和广义Pareto(GP)分布分别建模阈值超标的速率和大小,我们还假设阈值超标在空间和时间上都不同。潜在的随机效应是使用高斯过程先验进行加法建模的,这提供了很高的灵活性和可解释性。我们为尾部指数制定了一个惩罚复杂度(PC)先验规范,该规范将GP模型收缩为指数分布,从而防止出现不切实际的重尾。由于集成嵌套拉普拉斯近似(INLA),可以快速准确地估计后验分布。我们通过对EVA2017挑战提供的每日降雨量数据进行建模来说明该方法,该数据由1972年至2016年期间荷兰40个台站的观测数据组成。利用INLA的快速计算能力和强大的分布式计算资源,我们进行了广泛的交叉验证研究,以选择控制趋势平滑度的模型参数。我们的成绩明显优于简单的基准,并且可以与其他球队的最佳得分方法相媲美。

MSC公司:

62G32型 极值统计;尾部推断
62英尺15英寸 贝叶斯推断
62立方米 空间过程推断
62页第12页 统计在环境和相关主题中的应用
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用

参考文献:

[1] Bacro,J.N.,Gaetan,C.,Opitz,T.,Toulemonde,G.:超越的分层时空建模及其在降雨数据中的应用,arXiv:1708.02447(2017)
[2] 巴克马,AA;Haan,L.,高龄剩余寿命,Ann.Probab。,2, 792-804, (1974) ·Zbl 0295.60014号 ·doi:10.1214/aop/1176996548
[3] Banerjee,S.、Carlin,B.P.、Gelfand,A.E.:空间数据的层次建模与分析。查普曼和霍尔/CRC,博卡拉顿(2004)·Zbl 1053.62105号
[4] 格雷戈里·波普。;本杰明·沙比(Benjamin A.Shaby),极端圣安娜风的指数-伽马混合模型,环境计量学,28,e2476,(2017)·doi:10.1002/env.2476
[5] 卡森,E。;Coles,S.,极值的空间回归模型,极值,1449-468,(1999)·Zbl 0935.62109号 ·doi:10.1023/A:1009931222386
[6] Castro Camilo,D.,Huser,R.:高维复杂尾部依赖结构的局部似然估计,应用于美国降水极值,arXiv:1710.00875(2017)
[7] Chavez-Demoulin,V。;Davidson,AC,样本极值的广义加性建模,J.R.Stat.Soc.:Ser。C: 申请。统计,54,207-222,(2005)·Zbl 1490.62194号 ·文件编号:10.1111/j.1467-9876.2005.00479.x
[8] Coles,S.:极值统计建模导论。施普林格,伦敦(2001)·Zbl 0980.62043号 ·doi:10.1007/978-1-4471-3675-0
[9] 科尔斯,SG;Tawn,JA,《模拟区域降雨过程的极端值》,J.R.Stat.Soc.:Ser。B: 统计方法。,58, 329-347, (1996) ·Zbl 0863.60041号
[10] 库利博士。;Nychka,D。;Naveau,P.,极端降水回归水平的贝叶斯空间建模,美国统计协会,102,824-840,(2007)·Zbl 1469.62389号 ·doi:10.1198/016214500000780
[11] Daouia,A。;Girard,S。;Stupfler,G.,基于极端预期的尾部风险估计,J.R.Stat.Soc.:Ser。B: 统计方法。,80, 263-292, (2018) ·Zbl 1383.62235号 ·doi:10.1111/rssb.12254
[12] Davis,RA;Klüppelberg,C。;Steinkohl,C.,建模空间和时间观测到的极值的MAX-stable过程,J.Kor。Stat.Soc.,42,399-414,(2013年)·Zbl 1294.62118号 ·doi:10.1016/j.jkss.2013.01.002
[13] 戴维森,AC;Huser,R.,《极端统计》,《年度》。修订状态申请。,2, 203-235, (2015) ·doi:10.1146/annurev-statistics-010814-020133
[14] 戴维森,AC;Ramesh,N.,样本极值的局部似然平滑,J.R.Stat.Soc.:Ser。B: 统计方法。,62, 191-208, (2000) ·Zbl 0942.62058号 ·doi:10.1111/1467-9868.00228
[15] 戴维森,AC;Smith,RL,《高阈值超标模型》(含讨论),J.R.Stat.Soc.:Ser。B: 统计方法。,52, 393-442, (1990) ·Zbl 0706.62039号
[16] 霍斯金,JR;Wallis,JR,广义Pareto分布的参数和分位数估计,技术计量学,29,339-349,(1987)·Zbl 0628.62019号 ·doi:10.1080/00401706.1987.10488243
[17] Huser,R。;Davidson,AC,极端事件的时空建模,J.R.Stat.Soc.:Ser。B: 统计方法。,76, 439-461, (2014) ·Zbl 07555457号 ·doi:10.1111/rssb.12035文件
[18] Huser,R.,Wadsworth,J.L.:建模具有未知极值依赖的空间过程。J.Am.Stat.Assoc.即将上市(2018年)
[19] Huser,R。;Opitz,T。;Thibaud,E.,使用高斯尺度混合桥接空间极值的渐近独立性和依赖性,《空间统计》,21,166-186,(2017)·doi:10.1016/j.spasta.2017.06.004
[20] Jonathan,P。;Randell,D。;Wu,Y。;Ewans,K.,显示多维协变量效应的非平稳空间数据的回归水平估计,海洋工程,88520-532,(2014)·doi:10.1016/j.oceaneng.2014.07.007
[21] RW卡茨;帕兰热,M。;Naveau,P.,《水文极限》,《高级水资源》。,25, 1287-1304, (2002) ·doi:10.1016/S0309-1708(02)00056-8
[22] Koenker,R.:分位数回归。剑桥大学出版社,剑桥(2005)·Zbl 1111.62037号 ·doi:10.1017/CBO9780511754098
[23] 林格伦,FK;Rue,H.,关于不规则位置的二阶随机行走模型的注记,Scand。J.Stat.,35,691-700,(2008)·Zbl 1199.60276号 ·doi:10.1111/j.1467-9469.2008.00610.x
[24] 林格伦,FK;Rue,H.,贝叶斯空间建模与R-INLA,J.Stat.Softw。,63, 1-25, (2015) ·doi:10.18637/jss.v063.i19
[25] 林格伦,FK;H街。;Lindström,J.,《高斯场和高斯-马尔可夫随机场之间的明确联系:随机偏微分方程方法》(带讨论),J.R.Stat.Soc.:Ser。B: 统计方法。,73, 423-498, (2011) ·Zbl 1274.62360号 ·文件编号:10.1111/j.1467-9868.2011.00777.x
[26] 马丁斯,TG;Simpson,DP;林格伦,FK;Rue,H.,使用INLA的贝叶斯计算:新特性,计算。统计数据分析。,67, 68-83, (2013) ·Zbl 1471.62135号 ·doi:10.1016/j.csda.2013.04.014
[27] 纳沃,P。;Huser,R。;里贝劳,P。;Hannart,A.,无阈值选择的低、中等和强降雨强度联合建模,水资源。决议,52,2753-2769,(2016)·doi:10.1002/2015WR018552
[28] 诺斯罗普,PJ;Jonathan,P.,空间相关非平稳极值的阈值建模及其在飓风诱发波高中的应用(附讨论),环境计量学,22,799-809,(2011)·doi:10.1002/env.1106
[29] Opitz,T.,《潜在高斯模型和INLA:时空应用综述》,J.法国统计学会,158,62-85,(2017)·兹比尔1378.62095
[30] 帕帕斯塔托普洛斯,I。;Tawn,JA,《尾部估计的扩展广义Pareto模型》,《统计规划与推断杂志》,143131-143,(2013)·Zbl 1251.62020年 ·doi:10.1016/j.jspi.2012.07.001
[31] Pickands,J.,《使用极值顺序统计的统计推断》,《Ann.Stat.》,3119-131,(1975)·Zbl 0312.62038号 ·doi:10.1214/aos/1176343003
[32] Rue,H.,Held,L.:高斯马尔可夫随机场:理论与应用。查普曼和霍尔/CRC,伦敦(2005年)·邮编1093.60003 ·doi:10.1201/9780203492024
[33] H街。;马蒂诺,S。;肖邦,N.,《利用集成嵌套拉普拉斯近似对潜在高斯模型进行近似贝叶斯推断》,J.R.Stat.Soc.(Ser.B),71,319-392,(2009)·Zbl 1248.62156号 ·doi:10.1111/j.1467-9868.2008.00700.x
[34] H街。;Riebler,A。;瑟比,SH;伊利安,JB;Simpson,DP;林德格伦,FK,《贝叶斯计算与INLA:综述》,年。修订状态申请。,4, 395-421, (2017) ·doi:10.1146/annurev-statistics-060116-054045
[35] 斯卡罗特,C。;麦克唐纳,A.,《极值阈值估计和不确定性量化综述》,REVSTAT,10,33-60,(2012)·Zbl 1297.62120号
[36] Simpson,DP;H街。;Riebler,A。;马丁斯,TG;Sörbye,SH,惩罚模型组件复杂性:构建先验的原则性、实用方法,《统计科学》,32,1-28,(2017)·Zbl 1442.62060号 ·doi:10.1214/16-STS576
[37] Stein,M.L.:空间数据插值:克里金的一些理论。纽约施普林格出版社(1999年)·Zbl 0924.62100号 ·doi:10.1007/978-1-4612-1494-6
[38] Thibaud,E。;Opitz,T.,椭圆Pareto过程的有效推断和模拟,Biometrika,102855-870,(2015)·Zbl 1372.62011年 ·doi:10.1093/biomet/asv045
[39] Thibaud,E。;穆兹纳,R。;Davidson,AC,极端空间降雨阈值建模,水资源研究,49,4633-4644,(2013)·文件编号:10.1002/wrcr.20329
[40] 蒂尔尼,L。;Kadane,JB,《后力矩和边缘密度的精确近似值》,美国统计协会,81,82-86,(1986)·Zbl 0587.62067号 ·doi:10.1080/01621459.1986.10478240
[41] KF Turkman;特克曼,MAA;Pereira,JM,时空数据极值的渐近模型和推断,极值,13375-397,(2010)·Zbl 1226.60083号 ·doi:10.1007/s10687-009-0092-8
[42] JL沃兹沃思;Tawn,JA,空间极值依赖建模,Biometrika,99,253-272,(2012)·Zbl 1318.62160号 ·doi:10.1093/biomet/asr080
[43] Wilks,D.:大气科学中的统计方法。牛津爱思唯尔出版社(2006)
[44] Wintenberger,O.:编辑:极值分析会议挑战专刊“极端降水预测”。极端现象即将出现(2018年)·邮编1427.00081
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。