Analyse von Zeitreihen in den Erd- und Klimawissenschaften

Abstract

Zeitreihen spielen eine zentrale Rolle in vielen Bereichen der Umwelt- und Geowissenschaften – von der Analyse seismischer Wellen und Klimadaten bis hin zu Ozeanströmungen oder atmosphärischen Prozessen. In diesem Kurs lernen die Studierenden Methoden kennen, um solche Daten aufzubereiten, Muster zu erkennen und die zugrunde liegenden Prozesse besser zu verstehen.

Objective

Die Studierenden erwerben ein Verständnis grundlegender Methoden der Zeitreihenanalyse und können diese eigenständig auf Messdaten anwenden. Sie verstehen, welche quantitativen Erkenntnisse sich aus der Analyse zeitabhängiger Daten gewinnen lassen, und entwickeln praktische Fähigkeiten in der Datenanalyse mit Python.

Content

Anhand realer Datensätze aus den Erd-und Klimawissenschaften und mathematischer Modelle werden grundlegende Konzepte vermittelt und Methoden praktisch erprobt: • Deterministische und stochastische Prozesse und Trendanalyse – Charakterisierung von Regelmäßigkeit und Zufall in Daten und Identifikation von zeitlichen Entwicklungen • Stationarität und Nicht-Stationarität – Erkennen und Behandeln veränderlicher Strukturen • Abtasttheorem und Datenaufbereitung – Grundlagen für die digitale Signalverarbeitung • Auto- und Kreuzkorrelation – Zusammenhänge innerhalb und zwischen Datensätzen • Fourier-Transformation – Frequenzbasierte Darstellung von Signalen und Spektralanalyse In praktischen Übungen wenden die Studierenden die Methoden mit Python Jupyter Notebooks an.

Resources