Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Annahme, dass den Erdbeben ein selbstorganisiert kritischer Zustand der Erdkruste zugrunde liegt. Mit Hilfe einer Erweiterung bisheriger Modelle wird gezeigt, dass ein solcher Zustand nicht nur für die Grössenverteilung der Erdbeben (Gutenberg-Richter Gesetz), sondern auch für das beobachtete raumzeitliche Auftreten, z.B. für das Omori-Gesetz für Nachbebenserien, verantwortlich sein kann. Desweiteren wird die Frage nach der Vorhersagbarkeit grosser Erdbeben in solchen Modellsimulationen untersucht.

Zugl.: Sankt Gallen, Univ., Diss., 2010

Master-Arbeit Univ. St. Gallen, 2004.

Thesis (doctoral)--Universität St. Gallen, 2004.

Thesis (doctoral)--Universität, Trier, 1998.

Techn. Hochsch., Diss., 2001--Aachen.

Prediction intervals are needed in many industrial applications. Frequently in mass production, small subgroups of unknown size with a lifetime behavior differing from the remainder of the population exist. A risk assessment for such a subgroup consists of two steps: i) the estimation of the subgroup size, and ii) the estimation of the lifetime behavior of this subgroup. This thesis covers both steps. An efficient practical method to estimate the size of a subgroup is presented and benchmarked against other methods. A prediction interval procedure which includes prior information in form of a Beta distribution is provided. This scheme is applied to the prediction of binomial and negative binomial counts. The effect of the population size on the prediction of the future number of failures is considered for a Weibull lifetime distribution, whose parameters are estimated from censored field data. Methods to obtain a prediction interval for the future number of failures with unknown sample size are presented. In many applications, failures are reported with a delay. The effects of such a reporting delay on the coverage properties of prediction intervals for the future number of failures are studied. The total failure probability of the two steps can be decomposed as a product probability. One-sided confidence intervals for such a product probability are presented. / Vorhersageintervalle werden in vielen industriellen Anwendungen benötigt. In Massenproduktionen entstehen regelmäßig kleine Untergruppen von unbekannter Größer, welche ein anderes Lebensdauerverhalten als die übrige Population besitzen. Eine Risikoeinschätzung für eine solche Untergruppe besteht aus zwei Schritten: i) der Schätzung der Größe dieser Untergruppe und ii) der Schätzung des Lebensdauerverhaltens dieser Untergruppe. Diese Arbeit behandelt diese beiden Schritte. Eine effiziente Methode zur Schätzung der Größe der Untergruppe wird vorgestellt und mit anderen Methoden verglichen. Vorhersageintervalle unter Vorinformation in Form einer Betaverteilung werden dargelegt. Das Schema wird für die Vorhersage binomialer und negativ binomialer Zufallsvariablen angewandt. Der Effekt der Populationsgröße auf die Vorhersage der Anzahl von zukünftigen Ausfällen wird für eine Weibull Verteilung betrachtet, deren Parameter auf Basis von zensierten Felddaten geschätzt werden. Methoden um Vorhersageintervalle bei unbekannter Populationsgröße zu bestimmen werden dargelegt. In vielen Anwendungen werden Ausfälle mit einem Verzug gemeldet. Die Effekte eines solchen Meldeverzugs auf die Überdeckungseigenschaften von Vorhersageintervallen für die Anzahl an zukünftigen Ausfällen werden untersucht. Die Gesamtausfallwahrscheinlichkeit aus den zwei Schritten kann in eine Produktwahrscheinlichkeit zerlegt werden. Einseitige Konfidenzintervalle für eine solche Produktwahrscheinlichkeit werden dargelegt.

Die folgende Arbeit befasst sich mit der Vorhersagbarkeit und der zeitlichen Struktur von Indizes der klimatischen Variabilität des tropischen Pazifiks, bekannt in der Jahrzentenskala als El-Nino-Southern Oscillation (ENSO). Untersucht wurden die Zeitreihen der Anomalien und Persistenzen der Southern Oscillation Index (SOI), den Multivariate ENSO Index (MEI) und die Meeresoberflächentemperatur (SST). Methoden der dynamischen und bedingten schannonschen Entropien wurden für die Untersuchung der Vorhersagbarkeit von symbolischen Sequenzen der Zeitreihen angewendet. Die Untersuchung der bedingten Entropien für symbolische Sequenzen ergibt, dass die meist vorhersagbare Evente von ENSO nach konstanten Teilsequenzen stattfinden. Für mehrere Evente sind zeitliche Korrelationen nachweisbar, die die Vorhersagbarkeit eines Symbols nach einer Teilsequenz in Funktion derer Länge bestimmen. Die Evolution nach Teilsequenzen, die Übergangszuständen entsprechen, sind mit vergleichsweiseniedrigeren Vorhersagbarkeiten versehen. Dabei ist auf die meist vorhersagbaren Teilsequenzen im Detail eingegangen. Es wurde weiterhin festgestellt, dass sich die SST in den meisten Fällen als die zuverlässigste Informationsquelle erweist. Die Analyse der Waveletspektren der Zeitreihen zeigt starke Periodizitäten der Ordnung zwischen 2 und 4 Jahren, die zwischen 1900 und 1960, und 1970 und 2000 in ENSO auftreten. Es besteht Evidenz dafür, dass diese Frequenzkomponenten nicht von einem gefiteten Markovprozess erster Ordnung zurückzuführen sind. Eine Steigung der Frequenzkomponenten zu niedrigeren Perioden ist weiterhin in den Anomalien der Meerestemperatur vorzuweisen. / This doctoral thesis is concerned with the problems of the predictability and the temporal structure of indices of the climatic variability in the tropical Pacific, which is known in the scale of decades as El Nino-Southern Oscillation (ENSO). For this purpose, time series of the anomalies and persistences of the Southern Oscillation Index (SOI), Multivariate ENSO Index (MEI) and of the Sea Surface Temperature (SST) were investigated. Methods of the dynamical and conditional shannon entropies were applied for the investigation of the predictability of symbolic sequences derived from the time series. The investigation of the conditional entropies for symbolic sequences shows that the most probable Events of ENSO occur after constant short sequences. Time correlations are found for several events; these determine the predictability of a sequence as a function of its length. The evolutions of short sequences representing transitions between ENSO states are relatively less predictable. The most predictable short sequences have been studied in detail. It was further found that, in most cases, SST is the most reliable information source. The analysis of the wavelet spectra of the time series shows strong periodicities of 2 to 4 years, which appear between 1900 and 1960, and between 1970 and 2000 in ENSO. There is evidence of a non-markovian process being responsible for these frequency components. Furthermore, the anomalies of the SST series show a gradient of frequency components towards smaller periods.

Das Ziel dieser Arbeit ist es Geheimnisse des Indischen Monsuns aufzudecken-ein groß-skaliges Klimaphänomen,das mehr als 1,7 Milliarden Menschen stark beeinflußt.Folglich ist das Verständnis der Mechanismen des Indischen Monsuns und seine erfolgreiche Prognose nicht nur eine Frage von größtem Interesse,sondern auch eine bedeutende wissenschaftliche Herausforderung.Der erste Teil dieser Arbeit ist den extremen Niederschlagsereignissen über dem Indischen Subkontinent gewidmet.In dieser Arbeit wurde gezeigt,dass eine Synchronizität zwischen extremen Niederschlagsereignissen in den Eastern Ghats und Nord Pakistan Regionen durch das Zusammenspiel zwischen dem indischen Monsun und einem nicht-Monsun-Niederschlagsmuster verursacht wird.Dieses Ergebnis unterstreicht die Bedeutung der Region Nord-Pakistan zur Ableitung der Wechselwirkung zwischen dem indischen Monsun-System und den West-Störungen,und verbessert daher das Verständnis der Kopplung des indischen Monsuns mit den Extratropen.Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit dem Problem der räumlichen und zeitlichen Organisation des abrupten Übergangs auf den indischen Monsun.Hier wird ein neuartiger Mechanismus des räumlich-zeitlichen Übergangs zur Regenperiode vorgeschlagen.Er hat mehrere Vorteile gegenüber bestehenden Erklärungen der Natur des indischen Monsuns:Es beschreibt den abrupten Übergang in einer gewählten Region des indischen Subkontinents sowie die räumliche Ausbreitung und Variabilität des indischen Monsuns beim Einsetzen entlang der Achse des Monsuns.Der dritte Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf das Problem der Vorhersagbarkeit des indischen Monsuns.Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht die Vorhersage des Einsetzens und Endens über einen mehr als zwei Wochen bzw.einen Monat früheren Zeitraum im Vergleich zu bisher bekannten Methoden.Schließlich kann die vorgeschlagene Instrumentarium direkt in das bestehende lang-reichweitige Vorhersagesystem für den Monsuns implementiert werden. / The aim of this thesis is to uncover some of the mysteries surrounding the Indian Monsoon - a large-scale climatic phenomenon affecting more than 1.7 billion people. Consequently, understanding the mechanisms of the Indian monsoon and its successful forecasting is not only a question of great interest, but also a significant scientific challenge. The first part of this thesis is devoted to extreme rainfall events over the Indian subcontinent. In this thesis, I have shown that a synchronicity between extreme rainfall events in the Eastern Ghats and North Pakistan regions is caused by the interplay between the Indian Monsoon and a non-monsoonal precipitation pattern driven by the Westerlies - Western Disturbances. This result highlights the importance of the North Pakistan region for inferring the interaction between the Indian Monsoon system and Western Disturbances, and, therefore, improves the understanding of the Indian Monsoon coupling with the extratropics. The second part of this dissertation is concerned with the problem of the spatial and temporal organization of the abrupt transition to the Indian monsoon. Here, I have proposed a novel mechanism of a spatio-temporal transition to monsoon. It has several advantages in comparison to existing explanations of the Indian Monsoon nature: it describes the abrupt transition to monsoon in a chosen region of the Indian subcontinent, as well as the spatial propagation and variability of the Indian Monsoon onset along the axis of advance of monsoon. The third part of this thesis focuses on the problem of predictability of the Indian Monsoon. I have developed a novel method that predicts the onset and withdrawal dates more than two weeks and a month earlier than existing methods, respectively. Finally, the proposed scheme can be directly implemented into the existing long-range forecasting system of the monsoon''s timing.

Wir versuchen herauszufinden, ob das subjektive Maß der Cloze-Vorhersagbarkeit mit der Kombination objektiver Maße (semantische und n-gram-Maße) geschätzt werden kann, die auf den statistischen Eigenschaften von Textkorpora beruhen. Die semantischen Maße werden entweder durch Abfragen von Internet-Suchmaschinen oder durch die Anwendung der Latent Semantic Analysis gebildet, während die n-gram-Wortmaße allein auf den Ergebnissen von Internet-Suchmaschinen basieren. Weiterhin untersuchen wir die Rolle der Cloze-Vorhersagbarkeit in SWIFT, einem Modell der Blickkontrolle, und wägen ab, ob andere Parameter den der Vorhersagbarkeit ersetzen können. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass ein computationales Modell, welches Vorhersagbarkeitswerte berechnet, nicht nur Maße beachten muss, die die Relatiertheit eines Wortes zum Kontext darstellen; das Vorhandensein eines Maßes bezüglich der Nicht-Relatiertheit ist von ebenso großer Bedeutung. Obwohl hier jedoch nur Relatiertheits-Maße zur Verfügung stehen, sollte SWIFT ebensogute Ergebnisse liefern, wenn wir Cloze-Vorhersagbarkeit mit unseren Maßen ersetzen. / We try to determine whether it is possible to approximate the subjective Cloze predictability measure with two types of objective measures, semantic and word n-gram measures, based on the statistical properties of text corpora. The semantic measures are constructed either by querying Internet search engines or by applying Latent Semantic Analysis, while the word n-gram measures solely depend on the results of Internet search engines. We also analyse the role of Cloze predictability in the SWIFT eye movement model, and evaluate whether other parameters might be able to take the place of predictability. Our results suggest that a computational model that generates predictability values not only needs to use measures that can determine the relatedness of a word to its context; the presence of measures that assert unrelatedness is just as important. In spite of the fact, however, that we only have similarity measures, we predict that SWIFT should perform just as well when we replace Cloze predictability with our measures.