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Records from ocean bottom seismometers (OBSs) are highly contaminated by noise, which is much stronger
compared to data from most land stations, especially on the horizontal components. As a consequence, the high energy of the oceanic noise at frequencies below 1 Hz considerably complicates the analysis of the teleseismic earthquake signals recorded by OBSs.
Previous studies suggested different approaches to remove low-frequency noises from OBS recordings but mainly focused on the vertical component. The records of horizontal components, which are crucial for the application of many methods in passive seismological analysis of body and surface waves, could not be much improved in the teleseismic frequency band. Here we introduce a noise reduction method, which is derived from the harmonic–percussive separation algorithms used in Zali et al. (2021), in order to separate long-lasting narrowband signals from broadband transients in the OBS signal. This leads to significant noise reduction of OBS records on both the vertical and horizontal components and increases the earthquake signal-to-noise ratio (SNR) without distortion of the broadband earthquake waveforms. This is demonstrated through tests with synthetic data. Both SNR and cross-correlation coefficients showed significant improvements for different realistic noise realizations. The application of denoised signals in surface wave analysis and receiver functions is discussed through tests with synthetic and real data.
The most recent intense earthquake swarm in the Vogtland lasted from 6 October 2008 until January 2009. Greatest magnitudes exceeded M3.5 several times in October making it the greatest swarm since 1985/86. In contrast to the swarms in 1985 and 2000, seismic moment release was concentrated near swarm onset. Focal area and temporal evolution are similar to the swarm in 2000. Work hypothysis: uprising upper-mantle fluids trigger swarm earthquakes at low stress level. To monitor the seismicity, the University of Potsdam operated a small aperture seismic array at 10 km epicentral distance between 18 October 2008 and 18 March 2009. Consisting of 12 seismic stations and 3 additional microphones, the array is capable of detecting earthquakes from larger to very low magnitudes (M<-1) as well as associated air waves. We use array techniques to determine properties of the incoming wavefield: noise, direct P and S waves, and converted phases.
Interdisziplinäres Zentrum für Musterdynamik und Angewandte Fernerkundung Workshop vom 9. - 10. Februar 2006
In this study we examine the tonal organization of a series of recordings of liturgical chants, sung in 1966 by the Georgian master singer Artem Erkomaishvili. This dataset is the oldest corpus of Georgian chants from which the time synchronous F0-trajectories for all three voices have been reliably determined (Müller et al. 2017). It is therefore of outstanding importance for the understanding of the tuning principles of traditional Georgian vocal music.
The aim of the present study is to use various computational methods to analyze what these recordings can contribute to the ongoing scientific dispute about traditional Georgian tuning systems. Starting point for the present analysis is the re-release of the original audio data together with estimated fundamental frequency (F0) trajectories for each of the three voices, beat annotations, and digital scores (Rosenzweig et al. 2020). We present synoptic models for the pitch and the harmonic interval distributions, which are the first of such models for which the complete Erkomaishvili dataset was used. We show that these distributions can be very compactly be expressed as Gaussian mixture models, anchored on discrete sets of pitch or interval values for the pitch and interval distributions, respectively. As part of our study we demonstrate that these pitch values, which we refer to as scale pitches, and which are determined as the mean values of the Gaussian mixture elements, define the scale degrees of the melodic sound scales which build the skeleton of Artem Erkomaishvili’s intonation. The observation of consistent pitch bending of notes in melodic phrases, which appear in identical form in a group of chants, as well as the observation of harmonically driven intonation adjustments, which are clearly documented for all pure harmonic intervals, demonstrate that Artem Erkomaishvili intentionally deviates from the scale pitch skeleton quite freely. As a central result of our study, we proof that this melodic freedom is always constrained by the attracting influence of the scale pitches. Deviations of the F0-values of individual note events from the scale pitches at one instance of time are compensated for in the subsequent melodic steps. This suggests a deviation-compensation mechanism at the core of Artem Erkomaishvili’s melody generation, which clearly honors the scales but still allows for a large degree of melodic flexibility. This model, which summarizes all partial aspects of our analysis, is consistent with the melodic scale models derived from the observed pitch distributions, as well as with the melodic and harmonic interval distributions. In addition to the tangible results of our work, we believe that our work has general implications for the determination of tuning models from audio data, in particular for non-tempered music.
Portal Wissen = Wege
(2015)
Wie Merkmale von Generation zu Generation weitervererbt werden, wie sich die Erbinformation dabei durch Mutationen verändert und somit zur Ausprägung neuer Eigenschaften und der Entstehung neuer Arten beiträgt, sind spannende Fragen der Biologie. Genetische Differenzierung führte im Laufe von Jahrmillionen zur Ausbildung einer schier unglaublichen Artenvielfalt. Die Evolution hat viele Wege beschritten. Sie hat zu großartiger natürlicher Biodiversität geführt – zu Organismen, die an sehr unterschiedliche Umwelten angepasst sind und zum Teil eine ulkige Gestalt haben oder ein merkwürdiges Verhalten zeigen. Aber auch die von Menschenhand gemachte Biodiversität ist überwältigend – man denke nur an die 10.000 verschiedenen Rosensorten, die uns entzücken, oder die Myriaden unterschiedlicher Weizen-, Gerste- oder Maisvarianten; Pflanzen, die allesamt früher einmal einfache Gräser waren, uns heute aber ernähren. Wir Menschen schaffen eine eigene Biodiversität, eine, die die Natur selbst nicht kennt. Und wir „fahren“ gut damit. Dank der Genomforschung können wir heute die gesamte Erbinformation von Organismen in wenigen Stunden bis Tagen aus- lesen. Sehr viel länger dauert es aber, die zahlreichen Abschnitte eines Genoms funktionell zu kartieren.
Die Wissenschaftler bedienen sich dazu vielfältiger Methoden: Dabei gehört es heute weltweit zum Standardrepertoire, Gene gezielt zu inaktivieren oder zu aktivieren, ihren Code zu modifizieren oder Erbinformationen zwischen Organismen auszutauschen. Dennoch sind die Wege, die zur Erkenntnis führen, oft verschlungen. Nicht selten müssen ausgeklügelte experimentelle Ansätze gewählt werden, um neue Einsichten in biologische Prozesse zu gewinnen.
Mit den Methoden der Genomforschung können wir nicht nur das erkunden, was sich in der Natur „da draußen“ findet. Wir können auch fragen: „Wie verhält sich ein Lebewesen, beispielsweise ein Moos, eigentlich, wenn wir es zur International Space Station (ISS) schicken? Und können wir daraus Kenntnisse gewinnen über die Anpassungsstrategien von Lebewesen an harsche Umweltbedingungen oder gar für eine spätere Besiedlung des Mondes oder des Mars´?“ Oder können wir mithilfe der synthetischen Biologie Mikroorganismen präzise, quasi am Reißbrett geplant, so verändern, dass neue Optionen für die Behandlung von Krankheiten und für die Herstellung innovativer biobasierter Produkte entstehen? Die Antwort auf beide Fragen lautet eindeutig: Ja! (Wenngleich ein Umzug auf andere Planeten derzeit natürlich nicht vornan steht.).
Landnutzung durch den Menschen bestimmt die Biodiversität. Andererseits tragen Organismen zur landschaftlichen Formenbildung bei und beeinflussen über kurz oder lang die Zusammensetzung unserer Atmosphäre. Auch hier gibt es spannende Fragen, mit denen sich die Forschung beschäftigt.
Um neue Erkenntnisse zu gewinnen, müssen Forscher immer wieder neue Wege einschlagen. Oft kreuzen sich auch Pfade. So war es beispielsweise vor wenigen Jahren noch kaum absehbar, wir stark die ökologische Forschung beispielsweise von den schnellen DNA-Sequenziermethoden profitieren würde, und die Genomforscher unter uns konnten kaum erahnen, wie die gleichen Techniken uns neue Möglichkeiten an die Hand geben sollten, die hochkomplexe Regulation in Zellen zu untersuchen und für die Optimierung biotechnologischer Prozesse zu nutzen.
Beispiele aus den vielfältigen Facetten der biologischen Forschung finden Sie – neben anderen interessanten Beiträgen – in der aktuellen Ausgabe von „Portal Wissen“. Ich wünsche Ihnen eine anregende Lektüre!
Prof. Dr. Bernd Müller-Röber
Professor für Molekularbiologie