Mann-Kendall檢驗(yàn)是一種非參數(shù)檢驗(yàn)(無(wú)分布檢驗(yàn)),其優(yōu)點(diǎn)是不要求樣本遵從一定的分布妄迁,也不受少數(shù)異常值的干擾寝蹈。常用于對(duì)降水、徑流登淘、氣溫和水質(zhì)等要素時(shí)間序列變化趨勢(shì)和突變點(diǎn)分析箫老。
趨勢(shì)分析
MK檢驗(yàn)是檢驗(yàn)是否拒絕零假設(shè)(null hypothesis:H0),并接受替代假設(shè)(alternative hypothesis:H1):
H0:沒(méi)有單調(diào)趨勢(shì)
H1:存在單調(diào)趨勢(shì)
最初的假設(shè)是:H0為真黔州,在拒絕H0并接受H1之前耍鬓,數(shù)據(jù)必須要超出合理懷疑——要到達(dá)一定的置信度。
在MK檢驗(yàn)中流妻,原假設(shè)H0為時(shí)間序列數(shù)據(jù)()牲蜀,是n個(gè)獨(dú)立的、隨機(jī)變量同分布的樣本绅这;備選假設(shè)H1是雙邊檢驗(yàn)涣达,對(duì)于所有的,且证薇,和的分布是不相同的度苔,檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)量S計(jì)算如下:
其中,分別為第時(shí)間序列對(duì)應(yīng)的觀測(cè)值,且俺泣,sgn()是符號(hào)函數(shù):
當(dāng)n≥8時(shí)疗认,統(tǒng)計(jì)量S大致的服從正態(tài)分布,在不考慮序列存在等值數(shù)據(jù)點(diǎn)的情況下伏钠,其均值E(S)=0横漏,方差Var(S)=n(n-1)(2n+5)/18。標(biāo)準(zhǔn)化后的檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量Z計(jì)算如下:
在雙邊趨勢(shì)檢驗(yàn)中熟掂,對(duì)于給定的置信水平(顯著性水平)α缎浇,若,則原假設(shè)H0是不可接受的赴肚,即在置信水平α(顯著性檢驗(yàn)水平)上素跺,時(shí)間序列數(shù)據(jù)存在明顯的上升或下降趨勢(shì)。Z為正值表示上升趨勢(shì)誉券,負(fù)值表示減少趨勢(shì)指厌,Z的絕對(duì)值在大于等于1.645,1.96踊跟,2.576時(shí)表示分別通過(guò)了置信度90%踩验,95%,99%的顯著性檢驗(yàn)。計(jì)算過(guò)程:以α=0.1為例箕憾,牡借,查詢(xún)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表Z0.95=1.645,故Z≥1.645時(shí)通過(guò)90%的顯著性檢驗(yàn)袭异,H0假設(shè)不成立钠龙,Z>0,序列存在上升趨勢(shì)御铃。
方差Var簡(jiǎn)化前計(jì)算公式:
減法后面方程式含義:將觀測(cè)到的數(shù)據(jù)按照相同元素進(jìn)行分組碴里,為分組數(shù),為每一組元素個(gè)數(shù)畅买,之后分別計(jì)算求和并闲。
舉例:如一組數(shù)據(jù)(1,1谷羞,2,2溜徙,2湃缎,3,4蠢壹,4嗓违,4,4)图贸,其中可以分為4組蹂季,以(元素,元素個(gè)數(shù))格式顯示疏日,分別是(1偿洁,2個(gè))、(2沟优,3個(gè))涕滋、(3,1個(gè))挠阁、(4宾肺,4個(gè)),則g=4侵俗,依次帶入求和:2(2-1)(2×2+5)+3(3-1)(2×3+5)+1(1-1)(2×1+5)+4(4-1)(2×4+5)锨用,由公式可知,若序列中每個(gè)元素只出現(xiàn)一次隘谣,則求和部分結(jié)果為0增拥,方差方程式就簡(jiǎn)化為。
衡量趨勢(shì)大小的指標(biāo),用傾斜度β表示為:
median表示中位值跪者,β為正值表示“上升趨勢(shì)”棵帽,β為負(fù)值表示“下降趨勢(shì)”。