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Phase walk analysis of leptokurtic time series

Schreiber, Korbinian und Modest, Heike I. und Räth, Christoph (2018) Phase walk analysis of leptokurtic time series. Chaos, 28 (6), 063120. American Institute of Physics (AIP). doi: 10.1063/1.5018301. ISSN 1054-1500.

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Offizielle URL: https://doi.org/10.1063/1.5018301

Kurzfassung

The Fourier phase information play a key role for the quantified description of nonlinear data. We present a novel tool for time series analysis that identifies nonlinearities by sensitively detecting correlations among the Fourier phases. The method, being called phase walk analysis, is based on well established measures from random walk analysis, which are now applied to the unwrapped Fourier phases of time series. We provide an analytical description of its functionality and demonstrate its capabilities on systematically controlled leptokurtic noise. Hereby, we investigate the properties of leptokurtic time series and their influence on the Fourier phases of time series. The phase walk analysis is applied to measured and simulated intermittent time series, whose probability density distribution is approximated by power laws. We use the day-to-day returns of the Dow-Jones industrial average, a synthetic time series with tailored nonlinearities mimicing the power law behavior of the Dow-Jones and the acceleration of the wind at an Atlantic offshore site. Testing for nonlinearities by means of surrogates shows that the new method yields strong significances for nonlinear behavior. Due to the drastically decreased computing time as compared to embedding space methods, the number of surrogate realizations can be increased by orders of magnitude. Thereby, the probability distribution of the test statistics can very accurately be derived and parameterized, which allows for much more precise tests on nonlinearities.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/120693/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Phase walk analysis of leptokurtic time series
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schreiber, Korbiniank.schreiber (at) kip.uni-heidelberg.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Modest, Heike I.heike.modest (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Räth, Christophchristoph.raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Juni 2018
Erschienen in:Chaos
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:28
DOI:10.1063/1.5018301
Seitenbereich:063120
Verlag:American Institute of Physics (AIP)
ISSN:1054-1500
Status:veröffentlicht
Stichwörter:time series analysis, Fourier transformation, turbulence, econophysics
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Komplexe Plasmen / Datenanalyse (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum > Gruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Räth, Christoph
Hinterlegt am:02 Jul 2018 07:05
Letzte Änderung:13 Jun 2023 14:36

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