ISSN:
1616-7228
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Geosciences
,
Physics
Description / Table of Contents:
Summary This paper discusses the optimal interpolation onto a regular grid of irregularly distributed data.Various methods are presented for the computation of the observed variables at equidistant model gridpoints and the results of the analysis are examined carefully with special consideration being given to oceanographic demands. The method with orthogonal polynomial surfaces was found to be best suited for qualitative and quantitative gridpoint analyses, especially in the case of fields with great variabilities. The model is generated by performing a least-square fit for each grid point with orthogonal polynomial surfaces using data surrounding each gridpoint in a defined area. The orthogonal polynomial surface analytical method has the properties of a wave number filter, so that the spatially coherent structures of the analysed field are identified below a selected wave number maximum. The associated error field of the interpolation in the form of the explained variance provides information about the relative strength of the analysed signal in the selected wave number range. Because of the numerical precision and the high computational velocity, the method is suitable for processing large volumes of oceanographic data. A further advantage is that the field properties, e.g. the correlation or the ‘grand mean’ over the analysed area need not already be known before the analysis starts as is the case for statistically objective analytical methods.The analysis of oceanographic data using orthogonal polynomial surfaces represents a new procedure which is suitable for investigating the different wave number ranges of the measured values of horizontal distributions and vertical sections and for presenting deduced values on a model grid.
Notes:
Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird die optimale Interpolation unregelmäßig verteilter Daten auf ein regelmäßiges Gitter diskutiert. Verschiedene Methoden zur Berechnung der beobachteten Variablen an äquidistanten Modellgitterpunkten werden präsentiert und die Analyseergebnisse unter besonderer Berücksichtigung ozeanographischer Anforderungen genau geprüft. Dabei zeigt sich, daß die Methode mit orthogonalen Polynomflächen am besten geeignet ist für qualitative und quantitative Gitterpunkt-Analysen, insbesondere bei Feldern mit großen Variabilitäten. Zur Erzeugung des Modellgitters werden für jeden Gitterpunkt orthogonale Polynomflächen mit der Methode der kleinsten Quadrate an die Daten, die den Gitterpunkt in einem Definitionsgebiet umgeben, angepaßt. Die Analysemethode hat die Eigenschaften eines Wellenzahlfilters, bei dem die räumlich kohärenten Strukturen des analysierten Feldes unterhalb eines frei wählbaren Wellenzahlmaximums identifiziert werden. Das zugehörige Fehlerfeld der Interpolation in Form der Erklärten-Varianz liefert Informationen über die relative Stärke des analysierten Signals in dem gewählten Wellenzahlbereich. Aufgrund der numerischen Präzision und der hohen Rechengeschwindigkeit ist die Methode geeignet, ozeanographische Massendaten zu bearbeiten. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Feldeigenschaften, wie z. B. die Korrelation oder der Hauptmittelwert über das Analysegebiet nicht bereits vor der Analyse bekannt sein müssen, wie dies bei statistischen objektiven Analyseverfahren erforderlich ist. Die Analyse von ozeanographischen Daten mit orthogonalen Polynomflächen stellt ein neues Verfahren dar, welches insbesondere geeignet ist, die verschiedenen Wellenzahlbereiche der gemessenen Größen bei Horizontalverteilungen und Vertikalschnitten zu untersuchen und abgeleitete Größen auf einem Modellgitter bereitzustellen.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02225740
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