Einfluss atmosphärischer Umgebungsbedingungen auf den Lebenszyklus konvektiver Zellen im Nowcasting

<p>Trotz signifikanter Verbesserungen in den vergangenen Jahren sind die Unsicherheiten insbesondere bei der Vorhersage von Gewittern und ihren Begleiterscheinungen wie Starkregen, Hagel oder Sturmböen selbst mit konvektionsauflösenden Wettervorhersagemodellen der Wetterdienste noch immer zu groß, um daraus verlässliche und möglichst punktgenaue Warnungen abzuleiten. Für kurzfristige Präventionsmaßnahmen bis hin zur Evakuierung von Menschen beispielsweise bei Veranstaltungen im Freien sind präzise Vorhersagen auf kurzen Zeitskalen jedoch unerlässlich. Mit den Verfahren der Echtzeit-Vorhersage (Nowcasting) lassen sich Gewitterereignisse und ihre wesentlichen Merkmale identifizieren und aus der Kenntnis der Historie für Zeitskalen von einigen Minuten bis zu wenigen Stunden extrapolieren beziehungsweise vorhersagen. Die üblicherweise kurze Lebensdauer konvektiver Ereignisse und deren schnelle Entwicklung während instabiler Wetterlagen führen jedoch oftmals zu einer erheblichen Diskrepanz zwischen den Nowcasting-Vorhersagen und den beobachteten Wetterbedingungen. Hier besteht folglich ein großes Verbesserungspotential.</p> <p>Präsentiert wird eine Analyse der Lebenszyklen von konvektiven Zellen in Deutschland, welche die vorherrschenden atmosphärischen Bedingungen miteinbezieht. Außerdem werden verschiedene statistische Modelle zur Abschätzung der Lebensdauer und Größe konvektiver Zellen im Sinne des Nowcastings vorgestellt. Ein Vergleich dieser Modelle ermöglicht es zu beurteilen, welche Methode am besten geeignet ist, Nowcasting-Verfahren für Warnmanagementsysteme von Wetterdiensten zu verbessern.</p> <p>Unter Verwendung von Daten des radarbasierten Zellverfolgungsalgorithmus KONRAD des Deutschen Wetterdienstes (DWD) wurden objektbasierte Lebenszyklen von isolierter Konvektion (Einzel- und Superzellen) für die Sommerhalbjahre 2011-2016 analysiert. Zusätzlich wurde eine Vielzahl konvektionsrelevanter atmosphärischer Variablen (z.B. Deep Layer Shear, CAPE, Lifted Index), die mittels hochauflösender COSMO-EU Assimilationsanalysen berechnet wurden, mit den Lebenszyklen kombiniert. Auf der Grundlage dieses kombinierten Datensatzes werden statistische Zusammenhänge zwischen verschiedenen Zellattributen und atmosphärischen Variablen diskutiert. Wie die Analysen zeigen, sind insbesondere Maße der vertikalen Windscherung aufgrund ihres Einflusses auf die Organisationsform der Zellen geeignet, zwischen solchen mit kurzer und langer Lebensdauer zu unterscheiden. Erhöhte thermische Instabilität ist mit einem schnelleren anfänglichen Zellwachstum verbunden, was eine größere horizontale Zellexpansion (Zellfläche) während des Lebenszyklus und indirekt eine längere Lebensdauer begünstigt.</p> <p>Drei verschiedene multivariate Methoden (logistische Regression, <em>Random Forest</em>, nichtlinearer polynomialer Ansatz) wurden als statistische Modelle zur Schätzung der Lebensdauer und der maximalen Zellfläche konvektiver Zellen unter Verwendung eines Ensemble-Ansatzes untersucht ("Überwachtes Maschinelles Lernen"). Die Vorhersagegüte der Modelle wurde mittels probabilistischer Evaluation bewertet und die Bedeutung der anfänglichen Zellentwicklung und der atmosphärischen Variablen für den weiteren Verlauf des Lebenszyklus quantifiziert. Es werden Potentiale und Grenzen der drei Methoden aufgezeigt, die verdeutlichen, dass die Wahl einer geeigneten Methode von dem genauen Nowcasting-Problem bzw. der Anforderung abhängt. Die Untersuchungen legen nahe, dass die maximale Zellfläche konvektiver Zellen besser abgeschätzt werden kann als ihre Lebensdauer. Atmosphärische Variablen, die den dynamischen und thermodynamischen Zustand der Atmosphäre charakterisieren, sind zu Beginn der Zellentwicklung besonders wichtig für die Abschätzung der zukünftigen Entwicklung der Zellattribute, während mit zunehmendem Zellalter die Zellhistorie immer relevanter wird.</p>

Eine Alternative zur klassischen Testtheorie? – Eine exemplarische Anwendung der Generalisierbarkeitstheorie auf der Basis von Sekundärdaten

Zusammenfassung Hintergrund Messungen bilden die Grundlage des wissenschaftsbasierten therapeutischen Vorgehens. Messfehler sind jedoch ein verbreitetes Problem. Um Fehlerquellen zu ermitteln, sind erweiterte statistische Modelle notwendig. Im Gegensatz zur klassischen Testtheorie ermöglicht die Generalisierbarkeitstheorie, mehrere Fehlerquellen gleichzeitig zu untersuchen. Ziel Vergleich der klassischen Testtheorie und der Generalisierbarkeitstheorie anhand eines physiotherapeutischen Beispiels zur Reliabilitätsermittlung und deren Ergebnisse. Methode Die Messeigenschaft „Reliabilität“ wurde anhand von Daten einer vorangegangenen Reliabilitätsstudie, in der die klassische Testtheorie zum Einsatz kam, untersucht. Dazu wurde exemplarisch eine Generalisierbarkeitsstudie durchgeführt. Ergebnisse Die Variabilität ging hauptsächlich von den Probanden und der Probanden-Untersucher-Interaktion aus. Unabhängig von fixen oder zufälligen Facetten waren die Generalisierbarkeitskoeffizienten für alle Bedingungen (overall, inter-rater, intra-Messzeitpunkte) exzellent. Schlussfolgerung Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Generalisierbarkeitstheorie gegenüber der klassischen Testtheorie Vorteile hat. Diese ermöglicht es, einen wirkungsvollen und effizienten Einsatz von Messinstrumenten im klinischen Alltag zu ermitteln.

In norming we trust

Zusammenfassung. Ziel der Untersuchung war ein systematischer Vergleich verschiedener Verfahren zur Normdatenmodellierung. Der auf Taylor-Polynomen basierende semi-parametrische Normierungsansatz (SPCN) mittels cNORM ( Lenhard, Lenhard & Gary, 2018 ) wurde parametrischen Anpassungen basierend auf Generalized Additive Models for Location, Scale and Shape (GAMLSS; Stasinopoulos et al., 2018 ) gegenübergestellt und die Normierungsgüte in Abhängigkeit der Faktoren Normstichprobengröße ( n = 525, 700, 1 050, 1 750), Itemanzahl (i = 10, 20, 40) sowie Itemschwierigkeit analysiert. Die Modellierung erfolgte kreuzvalidiert auf der Basis simulierter Rohdaten von Normierungs- und Validierungsstichproben: Mittels der verschiedenen Verfahren wurden auf der Basis der Normierungsstichprobe statistische Modelle berechnet und auf die Validierungsstichprobe übertragen, um die jeweils vorhergesagten mit den tatsächlichen Normwerten zu vergleichen. Der semi-parametrische Ansatz lieferte in den meisten Fällen den geringsten Normierungsfehler und damit das beste Normierungsergebnis. Die deutlichsten Unterschiede fanden sich bei leichten bzw. schweren Testskalen in Verbindung mit einer kleinen Itemanzahl. Der Einfluss der Normstichprobengröße war bei allen Methoden vergleichbar.

Veränderung der Wahrnehmung männlicher Attraktivität im Alter durch Standard- oder männliche Gesichtsstraffung: 3D-Simulationsstudie eines neuen Facelift-Konzeptes für Männer

Zusammenfassung Hintergrund Das Facelift ist mittlerweile der vierthäufigste ästhetische Eingriff beim Mann. Die Gesichtsalterung verläuft bei Männern und Frauen sehr unterschiedlich. Somit werden individuelle Techniken angewendet, da ein einheitliches Konzept für die operative Gesichtsstraffung beim Mann bisher fehlt. Ziel der Studie ist es, ein genderspezifisches, speziell für Männer entwickeltes Facelift-Konzept zu evaluieren. Material und Methoden Frauen und Männer (je n = 10) wurden einem dreidimensionalen Gesichtsscan und einer anschließenden Simulation eines V-förmigen Liftvektors (Standardlift) und einem neuen Facelift-Konzept speziell für Männer in doppelter T-Form (Male Lift) unterzogen. In einer Online-Umfrage mit 262 Teilnehmern wurden sowohl die simulierten als auch die unveränderten Bilder präsentiert und die Attribute Männlichkeit, Weiblichkeit, Attraktivität und Jugendlichkeit abgefragt. Statistische Modelle wurden verwendet, um entsprechende Attribute der Straffungen sowie weitere Faktoren zu identifizieren und Unterschiede der Simulationen zu ermitteln. Ergebnisse Verjüngende Veränderungen im Gesicht sind generell mit einer deutlichen Verbesserung der Attribute Jugendlichkeit und Attraktivität im Vergleich zu unveränderten Kontrollgesichtern verbunden. Wie erwartet führt ein Male Lift zur Maskulinisierung, während ein Standardlift zur Feminisierung führt; unabhängig vom Geschlecht der Probanden. Das Male Lift zeigte höhere Werte für das Attribut Attraktivität bei männlichen, ebenso wie das Standardlift bei weiblichen Probanden. Das für Frauen entwickelte und somit für Frauen auch besser geeignete Standardlift ist mit einer deutlich höheren Wahrscheinlichkeit für das Attribut Jugendlichkeit verbunden, während dies beim neu eingeführten Male Lift-Konzept nicht so stark ausgeprägt beurteilt wird. Schlussfolgerung Das neue Facelift-Konzept für männliche Patienten ist signifikant mit den Merkmalen Männlichkeit und Attraktivität verbunden, während das für Frauen geeignete Standardlift mit deutlich höheren Bewertungen der Attribute Weiblichkeit und Jugendlichkeit einhergeht. Die Ergebnisse der SIMALIFT-Studie sind der erste Beweis für die Notwendigkeit einer differenzierteren, geschlechtsspezifischen Herangehensweise an ein Facelift.