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Modelling extreme rain accumulation with an application to the 2011 Lake Champlain flood

Jonathan Jalbert, Orla A. Murphy, Christian Genest et Johanna G. Nešlehová

Article de revue (2019)

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Abstract

A simple strategy is proposed to model total accumulation in non-overlapping clusters of extreme values from a stationary series of daily precipitation. Assuming that each cluster contains at least one value above a high threshold, the cluster sum S is expressed as the ratio S=M/P of the cluster maximum M and a random scaling factor P (0, 1]. The joint distribution for the pair (M, P) is then specified by coupling marginal distributions for M and P with a copula. Although the excess distribution of M is well approximated by a generalized Pareto distribution, it is argued that, conditionally on P<1, a scaled beta distribution may already be sufficiently rich to capture the behaviour of P . An appropriate copula for the pair (M, P) can also be selected by standard rank-based techniques.This approach is used to analyse rainfall data from Burlington, Vermont, and to estimate the return period of the spring 2011 precipitation accumulation which was a key factor in that year's devastating flood in the RichelieuValley Basin in Qu´ebec, Canada.

Mots clés

Clusters of extremes; Copula; High precipitation; Peaks over threshold; Time series extremes

Sujet(s): 2800 Intelligence artificielle > 2805 Théories de l'apprentissage et de l'inférence
3000 Statistique et probabilité > 3004 Statistique appliquée
3000 Statistique et probabilité > 3007 Processus stochastiques
4500 Hydrologie > 4500 Hydrologie
Département: Département de mathématiques et de génie industriel
Organismes subventionnaires: Canadian Research Chairs/Chaires de recherche du Canada, CRSNG/NSERC, Canadian Statistical Sciences Institutes/Institut canadien des sciences statistiques, Fonds de Recherche du Québec - Nature et Technologies, MITACS
Numéro de subvention: RGPIN/2018– 04481, RGPIN/2016–04720, RGPIN/06801–2015, 2015–PR–183236
URL de PolyPublie: https://publications.polymtl.ca/4950/
Titre de la revue: Journal of the Royal Statistical Society Series C (Applied Statistics) (vol. 68, no 4)
Maison d'édition: Royal Statistical Society
DOI: 10.1111/rssc.12342
URL officielle: https://doi.org/10.1111/rssc.12342
Date du dépôt: 04 juil. 2022 15:03
Dernière modification: 27 sept. 2024 11:15
Citer en APA 7: Jalbert, J., Murphy, O. A., Genest, C., & Nešlehová, J. G. (2019). Modelling extreme rain accumulation with an application to the 2011 Lake Champlain flood. Journal of the Royal Statistical Society Series C (Applied Statistics), 68(4), 831-858. https://doi.org/10.1111/rssc.12342

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