Implementing Superresolution of Nonstationary Tides with Wavelets: An Introduction to CWT_Multi
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Tides are often nonstationary due to nonastronomical influences. Investigating variable tidal properties implies a trade-off between separating adjacent frequencies (using long analysis windows) and resolving their time variations (short analysis windows). Previous continuous wavelet transform (CWT) tidal methods resolved tidal species. Here, we present CWT_Multi, a MATLAB code that 1) uses CWT linearity (via the “response coefficient method”) to implement superresolution, i.e., resolving tidal constituents beyond the Rayleigh criterion; 2) provides a Munk–Hasselmann constituent selection criterion appropriate for superresolution; and 3) introduces an objective, time-variable form of inference (“dynamic inference”) based on time-varying data properties. CWT_Multi resolves tidal species on time scales of days, and multiple constituents per species with fortnightly filters. It outputs astronomical phase lags and admittances, analyzes multiple records, and provides power spectra of the signal(s), residual(s), and reconstruction(s); confidence limits; and signal-to-noise ratios. Artificial data and water levels from the Lower Columbia River Estuary (LCRE) and San Francisco Bay Delta (SFBD) are used to test CWT_Multi and compare it to harmonic analysis programs NS_Tide and UTide. CWT_Multi provides superior reconstruction, detiding, dynamic analysis utility, and time resolution of constituents (but with broader confidence limits). Dynamic inference resolves closely spaced constituents (like K1, S1, and P1) on fortnightly time scales, quantifying impacts of diel power peaking (with a 24-h period, like S1) on water levels in the LCRE. CWT_Multi also helps quantify the impacts of high flows and a salt barrier closing on tidal properties in the SFBD. On the other hand, CWT_Multi does not excel at prediction, and results depend on analysis details, as for any method applied to nonstationary data. Significance Statement Ocean tides, especially in coastal and estuarine systems, are often nonstationary, in the sense that the mean and standard deviation of tidal properties vary over time, usually in response to some nontidal process. We introduce here a MATLAB code, CWT_Multi, that uses wavelet transforms to resolve both tidal species and constituents on time scales from a few days to months. Our code accommodates multiple scalar time series and has typical tidal analysis features like constituent selection and inference, plus two forms of uncertainty analyses. It is flexible, allowing the user to adapt analysis properties to diverse datasets. CWT_Multi is applicable to many problems involving time-variable tides, including sea level rise, compound flooding, sediment transport, and wetland habitat analyses. Application to vector data is a straightforward extension, but further development of our uncertainty analysis is merited. Because nonstationary tidal analysis is rapidly advancing, we also define the features of a “well-formed” analysis code.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,006 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,003 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».