12  Rozdělení extrémních hodnot

12.1 Vymezení extrémní hodnoty

12.1.1 Bloková maxima

12.1.2 Překročení limitu

Z dat jsou užita pouze pozorování překračující stanovenou mez, například 95 % kvantil.

Úloha
    1. Nahrajte do prostředí data z klementiské řady měření
    2. Metodou blokových maxim stanovte maxima

Kód
klementinum_short <- klementinum |> 
  dplyr::filter(yr %in% 2000:2020) 
window <- 2000:2020


i <- seq(from = as.Date("2000-01-01"), to = as.Date("2020-12-31"), by = "1 year")
j <- ifelse(as.numeric(i) %% 2 == 0, "black", "#00000090")

plot(main = "Klementinum 1776 - 2023", 
     sub = "Identifikace extrémů s pomocí blokových maxim",  
     x = klementinum_short$date,
     y = klementinum_short$tavg, 
     type = "p", 
     cex = 0.1, 
     col = "#00000050", 
     ylab = expression(T[avg]), 
     xlab = "")
## draw rectangles with bottom left (100, 300)+i
## and top right (150, 380)+i
rect(0+i, 365+i, -10, 20, col = j, 
     border = j)
abline(h = threshold, 
       col = "#660033", 
       lwd = 2)

12.2 Gumbellovo rozdělení

Hustota funkce Gumbellova rozdělení je dána předpisem

\[ f(x) = \dfrac{1}{d}\exp\left(-\dfrac{x-c}{d}\right)\cdot\exp\left[-exp\left(-\dfrac{x-c}{d}\right)\right] \] kde \(c\) a \(d\) jsou parametry. Kvantilová funkce je pak \[ x_T = c - d\cdot\ln\left[-\ln\left(1-\dfrac{1}{T}\right)\right] \]

kde \(T\) je doba opakování a parametry odhadnuté metodou mometů jsou:

\[ d = \dfrac{\sqrt{6}}{\pi}\sigma, \quad c = \mu-0.5772\cdot d \]

a \(\mu\) \(\sigma\) jsou momenty celkového souboru.

Kód
fitgumbel <- function(x, ...) {
  mX <- mean(x)
  sdX <- sd(x)
  dX <- sqrt(6)/pi*sdX
  cX <- mX - 0.5772*dX
  curve(cX - d*log(-log(1-1/x)), add = TRUE, ...)
}

plot(x = c(1,100), 
     y = c(0,100), 
     type = "n", 
     xlab = "Doba opakování (roky)", 
     ylab = "Maximální denní průtok v roce (mm/d)")

Kód
# fitgumbel()