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We present the Neural-network-based Upper hybrid Resonance Determination (NURD) algorithm for automatic inference of the electron number density from plasma wave measurements made on board NASA's Van Allen Probes mission. A feedforward neural network is developed to determine the upper hybrid resonance frequency, fuhr, from electric field measurements, which is then used to calculate the electron number density. In previous missions, the plasma resonance bands were manually identified, and there have been few attempts to do robust, routine automated detections. We describe the design and implementation of the algorithm and perform an initial analysis of the resulting electron number density distribution obtained by applying NURD to 2.5 years of data collected with the Electric and Magnetic Field Instrument Suite and Integrated Science (EMFISIS) instrumentation suite of the Van Allen Probes mission. Densities obtained by NURD are compared to those obtained by another recently developed automated technique and also to an existing empirical plasmasphere and trough density model.
VS30, slope, H800 and f0
(2017)
The aim of this paper is to investigate the ability of various site-condition proxies (SCPs) to reduce ground-motion aleatory variability and evaluate how SCPs capture nonlinearity site effects. The SCPs used here are time-averaged shear-wave velocity in the top 30 m (VS30), the topographical slope (slope), the fundamental resonance frequency (f0) and the depth beyond which Vs exceeds 800 m/s (H800). We considered first the performance of each SCP taken alone and then the combined performance of the 6 SCP pairs [VS30–f0], [VS30–H800], [f0–slope], [H800–slope], [VS30–slope] and [f0–H800]. This analysis is performed using a neural network approach including a random effect applied on a KiK-net subset for derivation of ground-motion prediction equations setting the relationship between various ground-motion parameters such as peak ground acceleration, peak ground velocity and pseudo-spectral acceleration PSA (T), and Mw, RJB, focal depth and SCPs. While the choice of SCP is found to have almost no impact on the median groundmotion prediction, it does impact the level of aleatory uncertainty. VS30 is found to perform the best of single proxies
at short periods (T < 0.6 s), while f0 and H800 perform better at longer periods; considering SCP pairs leads to significant improvements, with particular emphasis on [VS30–H800] and [f0–slope] pairs. The results also indicate significant nonlinearity on the site terms for soft sites and that the most relevant loading parameter for characterising nonlinear site response is the “stiff” spectral ordinate at the considered period.
Die trainingswissenschaftliche Diagnostik in den Kernbereichen Training, Wettkampf und Leistungsfähigkeit ist durch einen hohen Praxisbezug, eine ausgeprägte strukturelle Komplexität und vielseitige Wechselwirkungen der sportwissenschaftlichen Teilgebiete geprägt. Diese Eigenschaften haben in der Vergangenheit dazu geführt, dass zentrale Fragestellungen, wie beispielsweise die Maximierung der sportlichen Leistungsfähigkeit, eine ökonomische Trainingsgestaltung, eine effektive Talentauswahl und -sichtung oder die Modellbildung noch nicht vollständig gelöst werden konnten. Neben den bereits vorhandenen linearen Lösungsansätzen werden in dieser Arbeit Methoden aus dem Bereich der Neuronalen Netzwerke eingesetzt. Diese nichtlinearen Diagnoseverfahren sind besonders geeignet für die Analyse von Prozessabläufen, wie sie beispielsweise im Training vorliegen. Im theoretischen Teil werden zunächst Gemeinsamkeiten, Abhängigkeiten und Unterschiede in den Bereichen Training, Wettkampf und Leistungsfähigkeit untersucht sowie die Brücke zwischen trainingswissenschaftlicher Diagnostik und nichtlinearen Verfahren über die Begriffe der Interdisziplinarität und Integrativität geschlagen. Angelehnt an die Theorie der Neuronalen Netze werden anschließend die Grundlagenmodelle Perzeptron, Multilayer-Perzeptron und Selbstorganisierende Karten theoretisch erläutert. Im empirischen Teil stehen dann die nichtlineare Analyse von personalen Anforderungsstrukturen, Zustände der sportlichen Form und die Prognose sportlichen Talents - allesamt bei jugendlichen Leistungsschwimmerinnen und -schwimmern - im Mittelpunkt. Die nichtlinearen Methoden werden dabei einerseits auf ihre wissenschaftliche Aussagekraft überprüft, andererseits untereinander sowie mit linearen Verfahren verglichen.