Tietopankki

Työraportti 2006-31

Takaisin

Nimi:

Sensitivity Analysis methods and a biosphere test case implemented in EIKOS

Raportin kirjoittaja:

Ekström, P-A., Broed, R.

Kieli:

Englanti

Sivumäärä:

77

Tiivistelmä:

Tietokonepohjaisia malleja käytetään arvioimaan todellisen maailman prosesseja. Nämä mallit pohjautuvat useimmiten useasta muuttujasta riippuviin matemaattisiin yhtälöihin, joten niiden ennustamiskykyä rajoittavat näiden muuttujien arvojen epävarmuudet. Herkkyystarkasteluja käytetään kunkin epävarman syöttöparametrin suhteellisen merkityksen selvittämiseen, mikä tekee niistä välttämättömän työkalun simulaatiomallinnuksessa ja laadittaessa riskiarvioita.

Usein käytetään yksinkertaisia herkkyystarkastelumenetelmiä, jotka perustuvat lineaarisen yhtälön sovitukseen, esimerkiksi korrelaatio- tai lineaarisia regressiokertoimia. Nämä menetelmät toimivat tietenkin hyvin lineaarisille malleille, mutta epälineaarisissa tapauksissa ne antavat epätarkkoja tuloksia. Toisaalta monesti monimutkaisten luonnollisten ilmiöiden mallit ovat juuri epälineaarisia.

Tämän työn puitteissa toteutettiin Matlab-kielellä useita eri herkkyystarkastelumenetelmiä, jotka pystyvät käsittelemään lineaarisia, epälineaarisia ja ei-monotonisia malleja. Menetelmistä muodostettiin yhtenäisen graafisen käyttöliittymän sekä mallien lataus- ja kutsutoimintojen avulla ohjelmistopaketti, joka sai nimen EIKOS. Siinä on toteutettuna seuraavat menetelmät: Pearsonin tulomomenttikorrelaatiokerroin (CC), Spearmanin järjestyskorrelaatiokerroin (RCC), osittaiset (järjestys)korrelaatiokertoimet (PCC), normitetut (järjestys)regressiokertoimet (SRC), Sobolin menetelmä, Jansenin vaihtoehto, laajennettu Fourier-amplituditesti (EFAST) sekä klassinen FAST menetelmä ja Smirnovin ja Cramér-von-Misesin testit. Näitä käyttämällä EIKOS-työkalulla voidaan suorittaa kattavasti niin herkkyys- kuin epävarmuusanalyysitkin. Toteutettujen menetelmien toiminta on varmistettu onnistuneesti vertailemalla hyvin tunnettuihin testifunktioihin ja toisiin herkkyysanalyysiohjelmistoihin.

Raportin toinen osa esittelee EIKOS-työkalun käyttöä erään Olkiluodon biosfäärilaskuharjoitusmallin avulla. Tämä malli käsittää useita toisiinsa kytkettyjä kulkeutumismalleja, ja siten myös runsaasti parametreja, ja se on toteutettu käyttämällä Pandora-työkalua [PG+05]. Raportissa esitetään miten EIKOS:lla voidaan analysoida eri menetelmiä käyttäen valmiiksi kehitettyä mallia sekä lisäksi tässä testitapauksessa saadut mallinnustulokset.

Avainsanat:

mallinnus, epävarmuus, herkkyysanalyysi, epälineaarisuus, ei-monotonisuus, EIKOS, ohjelmisto

Tiedosto(t):

Sensitivity Analysis methods and a biosphere test case implemented in EIKOS (pdf) (1.7 MB)


Takaisin


Jaa artikkeli: