Generalisierte additive Modelle für Überschreitungen hoher Schwellenwerte mit einer Anwendung zur Schätzung von Rückkehrniveaus für US-Windböen

Generalisierte additive Modellformen (GAM) bieten einen flexiblen Ansatz zur Erfassung marginaler Variation. Solche Formen werden hier verwendet, um die Verteilungsvariation in extremen Werten darzustellen und werden in Bezug auf raum-zeitliche Variation präsentiert, die häufig in Umweltprozessen offensichtlich ist. Ein zweistufiges Verfahren wird vorgeschlagen, das extreme Werte als Überschreitungen eines hohen Schwellenwerts identifiziert, der als fester Quantil definiert und durch Quantilregression geschätzt wird. Überschreitungen des Schwellenwerts werden mit der generalisierten Pareto-Verteilung (GPD) modelliert. GAM-Formen werden für die Schwellen- und GPD-Parameter übernommen und direkt geschätzt – insbesondere die Glättungsparameter – durch eingeschränkte Maximum-Likelihood, die eine objektive und relativ schnelle Methode der Inferenz bietet. Die GAM-Modelle werden verwendet, um Rückkehrniveaumaps für extreme Windböengeschwindigkeiten in den Vereinigten Staaten zu erstellen, die extreme Quantile der Verteilung der jährlichen maximalen Böengeschwindigkeiten zeigen. Ergänzende Materialien zu diesem Artikel sind online verfügbar.