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关于降水量面分布的排名的幂律关系的一般说明等等
张学文,2016-7-21
最近注意到http://www.nmc.cn/提供全国1800多个气象站(应当是比较均匀分布在我国各地)中降水量最大的前30名的数据。猜想到它们可能符合所谓幂律。或者说名次函数:降水量的值与降水量的排名值是幂函数关系。于是我就做了初步验证。5天下来发现我国每天22小时的雨量每天都符合幂律,这已经公布在我的http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=991140http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&id=991961等博客中。现在补充五个6小时的降水的类似分析,并且对此做初步整体说明。
我羡慕公式(科学规律的重要表达形式)。也期待自己可以发现一个或者一些公式。所以发现每天的中国区域的降水量都符合一个简单的公式(尽管每天的公式参数不同)很高兴。
这5天我统计了10组中国地区的有关数据,其中只有一组数据我认为不宜说它符合幂律(尽管其R平方值也达到了0.8以上)。10组数据有关情况见于下表:
个例 | 日期与时间段 | 雨量时间长度 | 是否符合幂律 | r平方值 |
1 | 2016-07-16 20:00 ~ 2016-07-17 02:00 | 6小时 | 否 | 0.8069 |
2 | 2016-07-17 02:00 ~ 2016-07-17 08:00 | 6小时 | 是 | 0.9553 |
3 | 2016-07-17 08:00 ~ 2016-07-17 14:00 | 6小时 | 是 | 0.9331 |
4 | 2016-07-18 20:00 ~ 2016-07-19 02:00 | 6小时 | 是 | 0.9386 |
5 | 2016-07-20 20:00 ~ 2016-07-21 02:00 | 6小时 | 是 | 0.9644 |
6 | 2016年07月16日08时 ~ 2016年07月17日06时 | 22小时 | 是 | 0.9844 |
7 | 2016年07月17日08时 ~ 2016年07月18日06时 | 22小时 | 是 | 0.9794 |
8 | 2016年07月18日08时 ~ 2016年07月19日06时 | 22小时 | 是 | 0.9544 |
9 | 2016年07月19日08时~ 2016年07月20日06时 | 22小时 | 是 | 0.9628 |
10 | 2016年07月20日08时 ~ 2016年07月21日06时 | 22小时 | 是 | 0.9299 |
这10组数据中的五个6小时降水量的分析没有公布,这里统一列出其是否符合幂律,以及体现公式质量的R平方值(接近1是最好的)。
关于这种名次函数符合幂律的例子在其他领域很多,但是在气象上,就不同地点的雨量进行这种统计分析,我估计是第1次进行。
也许这样表达问题比较合适:在一个很大的区域(中国)内存N个面积相等的面积元。每个面积元上有一个降水值(统一的某时刻段内,如1小时。6小时,一天,一月).于是相同时间段内,就有N个降水数据。把这些降水量数据按从大到小排序,并且仅取其前30(20、10)名,如果名次(排名)与降水量的关系符合幂函数关系,就说此降水系列的名次函数符合幂律。这等价于降水量的对数与名次的对数为直线关系。
我这5天对5个22小时的降水量和5个6小时降水量的分析提示10个分析中9个数据组符合幂律。6小时降水量的具体数据与图从略。
我猜测:任何一个与中国面积差不多或者更大的区域的6小时以上的降水量面分布的排名(名次)-降水量关系都符合幂函数。
欢迎大家关注这个分析思路、并且证实它或者否定它。
以后我会进一步提供新的分析情况和认识。我对幂律的认识欢迎参考我的幂律博客栏目http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2024&do=blog&classid=141380&view=me&from=space
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