エルニーニョ・南方振動（ENSO）の予備的ソニフィケーション：伝統的ジャワガムラン音階を用いて

Preliminary sonification of ENSO using traditional Javanese gamelan scales

February 16, 2026

著者: Sandy H. S. Herho, Rusmawan Suwarman, Nurjanna J. Trilaksono, Iwan P. Anwar, Faiz R. Fajary

cs.AI

要旨

ソニフィケーション（データを非音声オーディオにマッピングする手法）は、複雑な力学システムを表現するための未開拓の経路を提供する。本研究では、低次元カオスの気候現象として規範的な例であるエルニーニョ・南方振動（ENSO）を、複雑システム診断を通じて評価される文化的文脈に根ざしたソニフィケーションのテストケースとして扱う。ニーニョ3.4海域の海面水温偏差指数（1870–2024年）のパラメータマッピング型ソニフィケーションを用い、ENSOの変動を4つの作曲戦略にわたって二つの伝統的なジャワガムラン五音音階（ペログとスレンドロ）に符号化し、得られたオーディオを二次元音響位相空間内の軌道として解析する。リカレンスに基づく診断、凸包幾何学、結合解析により、ソニフィケーションパイプラインが主要な力学的特徴を保持することが明らかになった：交互モードは最高の軌道再帰率を生み出し、ENSOの準周期性を反映する；層状ポリフォニーモードは位相空間の最も広い領域を探索する；二つの音階体系はスペクトル明度とエネルギーの間に質的に異なる結合状態（ペログでは主に逆位相、スレンドロではほぼ独立）を誘導する。位相空間軌道解析は、複雑システムの文脈内でソニフィケーション設計を比較するための厳密な幾何学的枠組みを提供する。知覚的検証は依然必要であるが、我々はこのようなマッピングを評価するための力学システム方法論を提案する。

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.