Sonification préliminaire de l'ENSO utilisant les échelles traditionnelles du gamelan javanais
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
La sonification – la conversion de données en signaux audio non vocaux – offre un canal encore peu exploré pour représenter des systèmes dynamiques complexes. Nous traitons l'oscillation australe El Niño (ENSO), exemple canonique de chaos climatique de basse dimension, comme étude de cas pour une sonification culturellement située évaluée via des diagnostics de systèmes complexes. En utilisant une sonification par paramétrisation de l’indice d’anomalie de température de surface de la mer Niño 3.4 (1870–2024), nous encodons la variabilité de l’ENSO dans deux systèmes pentatoniques traditionnels du gamelan javanais (pelog et slendro) selon quatre stratégies compositionnelles, puis analysons les résultats audio comme des trajectoires dans un espace des phases acoustique à deux dimensions. Les diagnostics basés sur la récurrence, la géométrie de l’enveloppe convexe et l’analyse de couplage révèlent que la chaîne de sonification préserve des signatures dynamiques clés : les modes alternants produisent les taux de récurrence de trajectoire les plus élevés, reflétant la quasi-périodicité de l’ENSO ; les modes polyphoniques superposés explorent les régions les plus étendues de l’espace des phases ; et les deux familles d’échelles induisent des régimes de couplage qualitativement distincts entre la brillance spectrale et l’énergie – principalement en opposition de phase pour le pelog, mais quasi-indépendants pour le slendro. L’analyse des trajectoires dans l’espace des phases fournit un cadre géométrique rigoureux pour comparer les conceptions de sonification dans un contexte de systèmes complexes. Une validation perceptuelle reste nécessaire ; nous contribuons ici la méthodologie des systèmes dynamiques pour évaluer de telles conversions.
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.