Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neues Verfahren zum Erkennen von Wettermustern - Student erhält Förderpreis der HTWK Leipzig

19.01.2011
Für die Entwicklung eines neuen mathematischen Verfahrens, mit dem Muster in Wetterdaten besser erkannt werden können, erhält der Mathematikstudent Alexander Thiem den „Preis des Fördervereins 2010“ der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig. Der mit 500 Euro dotierte Preis wird an die jeweils Besten der Fakultäten der HTWK Leipzig für überragende Leistungen vergeben. Das neue Rechenverfahren entstand in enger Kooperation mit dem Institut für Meteorologie der Universität Leipzig und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ).

Bisherige Methoden gingen von Klima-Oszillationen aus, also von Schwankungen um einen mittleren Wert. Die neue Methode benutzt dagegen eine Überlagerung von nichtnegativen Elementen und ist so geeigneter zur Beschreibung des Klimawandels. Damit ist es möglich, meteorologische Muster aus diesen Elementen zusammenzusetzen. Die Muster sind auch eine Erklärung für atmosphärische Fernwirkungen zwischen weit entfernten Regionen der Erde. Zu diesen so genannten Telekonnektionen gehören beispielsweise die bekannten Phänomene El Niño bzw. La Niña im Südpazifik.

In Europa ist die bekannteste Telekonnektion die Nordatlantische Oszillation (NAO). Darunter verstehen Meteorologen das Phänomen, dass bei besonders tiefem Luftdruck über Island gleichzeitig besonders hoher Luftdruck über den Azoren herrscht. Dieser Effekt prägt vor allem im Winter die Witterung in Mitteleuropa und sorgt für warme und niederschlagsreiche Winter. Erlebt Mitteleuropa einen solchen milden Winter, dann herrscht im Mittelmeerraum Trockenheit. Ist die NAO hingegen weniger stark ausgeprägt, so erlebt Mitteleuropa einen kalten Winter und es regnet im Mittelmeerraum besonders viel. Mit der neuen Methode ist es nun möglich diese Phänomene detaillierter zu untersuchen als zuvor. So fanden die Forscher Hinweise darauf, dass die NAO mit einem anderen Muster, der Pazifisch-Nordamerikanischen Oszillation (PNA), zusammenhängt. Wahrscheinlich spielen auch die Labradorsee, der westliche subtropische Atlantik und Osteuropa eine Rolle. „Mit der neuen Methode konnten wir auch völlig neue Telekonnektionen erkennen. Zum Beispiel tritt bei hohem Luftdruck über dem Nordpazifik auch hoher Luftdruck über den Schottischen Inseln auf. Das war bisher noch nicht bekannt“, berichtet Alexander Thiem, der von Prof. Bernd Engelmann von der HTWK Leipzig betreut wurde und zur Zeit am UFZ arbeitet.

Großwetterlagen haben starken Einfluss auf die menschliche Gesundheit. So dauert zum Beispiel im Sommer heißes Wetter bei stabilen Hochdruckwetterlagen lange an. „Geschwächte Menschen leiden dann stärker unter den hohen Temperaturen und unter dem Smog, da sich bei den austauscharmen Hochdruckwetterlagen mehr Schadstoffe in der Luft anreichern als sonst. Die Anzahl der Todesfälle steigt deutlich. Der Statistik zufolge sind im Hitzesommer 2003 in Frankreich und Italien über 20.000 Menschen mehr als sonst gestorben“, erklärt Prof. Uwe Schlink vom UFZ, der die Auswirkungen von Wetterschwankungen und Wetterlagen auf die direkte menschliche Umwelt in Stadtgebieten und Innenräumen und auf die menschliche Gesundheit untersucht.

Vorbild für die neue Methode war die so genannte Nicht-negative Matrix-Faktorisierung (NMF). Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur Mustererkennung, das US-Wissenschaftler vor einigen Jahren vorgestellt hatten. Seitdem wurde diese Methode zum Beispiel zur Erkennung von Gesichtern, Schadstoffbelastungsmustern und Schadstoffquellen und nun auch für Wettermuster genutzt. Künftig wollen die Forscher herausfinden, wie sich die additive Überlagerung der gefundenen Muster für die Entwicklung von Anpassungsstrategien nutzen lassen.

Tilo Arnhold

Weitere fachliche Informationen:
Prof. Dr. Uwe Schlink, Alexander Thiem
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Telefon: 0341-235-1554, - 1576
http://www.ufz.de/index.php?de=4384
oder über
Tilo Arnhold (UFZ-Pressestelle)
Telefon: 0341-235-1269
E-mail: presse@ufz.de
Weiterführende Links:
„Preis des Fördervereins“ für herausragende Abschlussarbeiten (HTWK-Pressemitteilung):
http://www.htwk-leipzig.de/de/presse/pressemitteilungen/artikel/detail/auszeichn...
Fakultät Informatik, Mathematik und Naturwissenschaften der HTWK Leipzig:
http://portal.imn.htwk-leipzig.de/fakultaet/engel
Institut für Meteorologie der Universität Leipzig:
http://www.uni-leipzig.de/~meteo/
Nordatlantische Oszillation (NAO):
http://de.wikipedia.org/wiki/Nordatlantische_Oszillation
http://www1.secam.ex.ac.uk/cat/NAO
Nicht-negative Matrix-Faktorisierung (NMF):
http://www.inf.fu-berlin.de/lehre/WS05/Mustererkennung/nmf/nmf.pdf
Publikation:
Uwe Schlink , Alexander Thiem (2010): Non-negative Matrix Factorization for the identification of patterns of atmospheric pressure and geopotential for the Northern Hemisphere. International Journal of Climatology. 30: 909–925

http://dx.doi.org/10.1002/joc.1942

Im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) erforschen Wissenschaftler die Ursachen und Folgen der weit reichenden Veränderungen der Umwelt. Sie befassen sich mit Wasserressourcen, biologischer Vielfalt, den Folgen des Klimawandels und Anpassungsmöglichkeiten, Umwelt- und Biotechnologien, Bioenergie, dem Verhalten von Chemikalien in der Umwelt, ihrer Wirkung auf die Gesundheit, Modellierung und sozialwissenschaftlichen Fragestellungen. Ihr Leitmotiv: Unsere Forschung dient der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und hilft, diese Lebensgrundlagen unter dem Einfluss des globalen Wandels langfristig zu sichern. Das UFZ beschäftigt an den Standorten Leipzig, Halle und Magdeburg 900 Mitarbeiter. Es wird vom Bund sowie von Sachsen und Sachsen-Anhalt finanziert.

Die Helmholtz-Gemeinschaft leistet Beiträge zur Lösung großer und drängender Fragen von Gesellschaft, Wissenschaft und Wirtschaft durch wissenschaftliche Spitzenleistungen in sechs Forschungsbereichen: Energie, Erde und Umwelt, Gesundheit, Schlüsseltechnologien, Struktur der Materie, Verkehr und Weltraum. Die Helmholtz-Gemeinschaft ist mit fast 28.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in 16 Forschungszentren und einem Jahresbudget von rund 2,8 Milliarden Euro die größte Wissenschaftsorganisation Deutschlands. Ihre Arbeit steht in der Tradition des Naturforschers Hermann von Helmholtz (1821-1894).

Tilo Arnhold | idw
Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/index.php?de=21071

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro
24.03.2017 | Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg

nachricht TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro
24.03.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise