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Full text: Modellierung von extremen Sturmhochwassern an der deutschen Ostseeküste

Die Küste, 75 MUSTOK (2009), 71-130 
81 
3.1.2 Bezugsniveau - Vergleich mit beobachteten 
Wasserständen 
Modelldaten für den Wasserstand zeigen in der Regel eine modellimmanente ortsabhän 
gige mittlere Abweichung von gemessenen Werten. Diese ist für die Ostsee beim Vergleich 
mit Messungen signifikant und nimmt nach Nordosten zu. Der Grund dafür ist das unter 
schiedliche Bezugsniveau. Hansen (2008) findet bei der Betrachtung verschiedener Modelle 
einen Unterschied von im Mittel etwa 0,3 m in der westlichen Ostsee. Der Unterschied re 
duziert sich deutlich, wenn das betrachtete Modell an ein Nordatlantikmodell gekoppelt ist 
(Hansen, 2008). 
Die Modellgleichungen der BSH-Modelle sind bezüglich eines rotierenden sphärischen 
Koordinatensystems formuliert. In einer solchen Darstellung schneiden sich im Allgemeinen 
die Flächen konstanter Radialkomponente mit denen konstanten Potentials der effektiven 
Gravitationskraft, der Schwerkraft. 
In vereinfachten Modellgleichungen der BSH-Modelle (und entsprechender Modelle) 
wird durch eine konstante Radialkomponente r = R + z eine Geopotentialfläche beschrieben, 
und z gibt die Höhe dieser Fläche über der Erde (horizontal homogene Kugel mit Radius R) 
an (Pichler, 1984). Die Fläche z = 0 definiert eine mittlere Meeresoberfläche. Bei der Simu 
lation von regional begrenzten Meeresgebieten bestimmt der mittlere vertikale Massenauf 
bau am offenen Rand die Lage der Nullfläche im Modellgebiet. 
Im Gegensatz zu solchen Modellnullflächen sind NN-Flächen Beschreibungen der 
Erde, insbesondere sind sie keine Äquipotentialflächen. Sie unterscheiden sich nicht nur 
durch eine wesentlich genauere Beschreibung des effektiven Gravitationspotentials, sondern 
auch in der Festlegung der mittleren Meeresoberfläche. Diese berücksichtigt den lokalen 
mittleren Massenaufbau. Bezogen auf eine für eine Simulation festgelegte, räumlich kons 
tante Modellnullfläche ist der NN-Wert eine vom Ort abhängige Variable, besonders dann, 
wenn die vertikal gemittelte Dichte stark variiert, was zwischen Nordsee und Ostsee, aber 
auch innerhalb der Ostsee der Fall ist (Abb. 2). Um auf NN bezogene Wasserstandsangaben 
mit Modellwasserständen vergleichen zu können, müssen die Modellwerte auf NN umge 
rechnet werden. Während in der Nordsee die Korrektur mit guter Näherung vernachlässigt 
wird, ist sie für die Ostsee signifikant. 
Zum Vergleich mit gemessenen Werten wird vereinfachend angenommen, dass die Jah 
resmittel sich im Modell und in den Daten in gleicher Weise ändern und Korrekturwerte (rot 
in Abb. 2) durch Modellinformationen aus dem Jahr 2002 ausgedrückt werden können. Für 
Details siehe Bork und Müller-Navarra (2009). 
Die Korrekturwerte für alle betrachteten Pegel sind in Tabelle 7a und b gegeben und 
variieren zwischen 0,161 m in Ringhals und 0,422 m in St. Petersburg. Versuche, eine Simu 
lation gleich mit niedrigeren Werten zu starten, zeigten, dass sich der Wasserstand über den 
betrachteten Zeitraum wieder auf Modellnull einstellte (Abb. 3).
	        
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