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Visualisierung topologischer Strukturen in unsicheren Feldern

Fachliche Zuordnung Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
Förderung Förderung von 2014 bis 2025
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 266686043
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Topologische Merkmale und Strukturen ermöglichen eine kompakte und auf das Wesentliche verdichtete Beschreibung von Feldern – Repräsentationen von räumlich-zeitlichen Veränderlichen – welche in Naturwissenschaft und Technik häufig auftreten. Möchte man beispielsweise Simulationsdaten aus Klimasimulationen auswerten, so interessieren meistens Regionen hoher oder niedriger Werte, sowie deren Beziehung und relative Lage. Während bereits Methoden zur topologischen Analyse deterministischer Felder existieren, wurden im Rahmen des geförderten Projekts neue Methoden im Bereich der topologischen Analyse unsicherer Skalarfelder entwickelt. Diese finden Anwendung bei der Untersuchung von Ensemble-Klimasimulationen, welche sich dadurch auszeichnen, dass mehrere Simulationsläufe mit leicht verschiedenen Startbedingungen durchgeführt wurden, und nun hinsichtlich Gemeinsamkeiten, Unterschieden, beziehungsweise Wahrscheinlichkeiten des Eintretens bestimmter Ereignisse untersucht werden. Es wurden Methoden entwickelt, die unter anderem dazu dienen, die Vielfalt in der zeitlichen Entwicklung verschiedener Ensemble-Mitglieder direkt darzustellen, mit Anwendung für die Untersuchung der Änderungen des weltweiten Niederschlags in verschiedenen Klimaänderungsszenarien. Weiterhin wurden Methoden entwickelt, um kritische Punkte in unsicheren Skalarfeldern zu extrahieren und über Ensemble-Mitglieder hinweg zu identifizieren, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens, die Lage und Ausprägung von Merkmalen zu charakterisieren. Dies wurde angewandt, um in Klimasimulationen des Nordatlantiks eine mögliche klimawandelbedinge Verschiebung des sogenannten Island-Tiefs und des Azoren-Hochs zu untersuchen. Die Lage und Ausprägung dieser beiden Druckgebiete sind maßgeblich für die sogenannte Nordatlantik-Oszillation, welche im Winter warme feuchte Luft nach Europa bringt und dort für milde Winter sorgt. Durch die im Projekt entwickelten Methoden, lässt sich eine robuste Verschiebung des Island-Tiefs aufzeigen, deren Stärke mit der Stärke des Klimawandels einhergeht.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

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