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A time fractional model to represent rainfall process

Water Science and Engineering 2014年第1期7卷 32-40页

作者： Jacques GOLDER Maminirina JOELSON Marie-Christine NEEL Liliana DI PIETRO Department of Physics University of Avignon Mediterranean Environment and Agro-Hydro System Modelisation Laboratory French National Institute for Agricultural Research

This paper deals with a stochastic representation of the rainfall process. The analysis of a rainfall time series shows that cumulative representation of a rainfall time series can be modeled as a non-Gaussian random walk with a log-normal jump distribution and a time-waiting distribution following a tempered a-stable probability law. Based on the random walk model, a fractional Fokker-Planck equation （FFPE） with tempered a-stable waiting times was obtained. Through the comparison of observed data and simulated results from the random walk model and FFPE model with tempered a-stable waiting times, it can be concluded that the behavior of the rainfall process is globally reproduced, and the FFPE model with tempered a-stable waiting times is more efficient in reproducing the observed behavior.

关键词： rainfall process heavy-tailed probability distribution tempered a-stable probability law log-normal law Hurst exponent continuous time random walk model fractional Fokker-Planck equation

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