Vorläufige Sonifikation von ENSO unter Verwendung traditioneller javanischer Gamelan-Skalen
Preliminary sonification of ENSO using traditional Javanese gamelan scales
February 16, 2026
papers.authors: Sandy H. S. Herho, Rusmawan Suwarman, Nurjanna J. Trilaksono, Iwan P. Anwar, Faiz R. Fajary
cs.AI
papers.abstract
Sonifikation – die Abbildung von Daten auf nicht-sprachliches Audio – bietet einen wenig erforschten Kanal zur Darstellung komplexer dynamischer Systeme. Wir behandeln die El Niño-Südliche Oszillation (ENSO), ein kanonisches Beispiel für niedrigdimensionale Klimachaos, als Testfall für kulturell situierte Sonifikation, die durch Komplexitätsdiagnostik evaluiert wird. Mittels parameterbasierter Sonifikation des Niño-3.4-Meeressoberflächentemperaturanomalie-Index (1870–2024) kodieren wir die ENSO-Variabilität in zwei traditionelle javanische Gamelan-Pentatoniken (Pelog und Slendro) über vier Kompositionsstrategien und analysieren die resultierenden Audiodaten als Trajektorien in einem zweidimensionalen akustischen Phasenraum. Rekurrenzbasierte Diagnostik, Konvexhüllengeometrie und Kopplungsanalyse zeigen, dass die Sonifikationspipeline Schlüsselsignaturen der Dynamik bewahrt: Wechselnde Modi erzeugen die höchsten Trajektorien-Rekurrenzraten, was der Quasiperiodizität von ENSO entspricht; geschichtete polyphone Modi erkunden die breitesten Phasenraumregionen; und die beiden Skalenfamilien induzieren qualitativ unterschiedliche Kopplungsregime zwischen spektraler Helligkeit und Energie – überwiegend gegenphasig in Pelog, aber nahezu unabhängig in Slendro. Die Phasenraum-Trajektorienanalyse bietet einen rigorosen geometrischen Rahmen zum Vergleich von Sonifikationsdesigns im Kontext komplexer Systeme. Perzeptive Validierung bleibt notwendig; wir tragen die Methodik der dynamischen Systeme zur Bewertung solcher Abbildungen bei.
English
Sonification -- the mapping of data to non-speech audio -- offers an underexplored channel for representing complex dynamical systems. We treat El Niño-Southern Oscillation (ENSO), a canonical example of low-dimensional climate chaos, as a test case for culturally-situated sonification evaluated through complex systems diagnostics. Using parameter-mapping sonification of the Niño 3.4 sea surface temperature anomaly index (1870--2024), we encode ENSO variability into two traditional Javanese gamelan pentatonic systems (pelog and slendro) across four composition strategies, then analyze the resulting audio as trajectories in a two-dimensional acoustic phase space. Recurrence-based diagnostics, convex hull geometry, and coupling analysis reveal that the sonification pipeline preserves key dynamical signatures: alternating modes produce the highest trajectory recurrence rates, echoing ENSO's quasi-periodicity; layered polyphonic modes explore the broadest phase space regions; and the two scale families induce qualitatively distinct coupling regimes between spectral brightness and energy -- predominantly anti-phase in pelog but near-independent in slendro. Phase space trajectory analysis provides a rigorous geometric framework for comparing sonification designs within a complex systems context. Perceptual validation remains necessary; we contribute the dynamical systems methodology for evaluating such mappings.