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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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kontinuierliche Aufzeichnungen des Wasserstandes vorhanden sind. Aus ihnen lassen sich die 
Amplituden und Phasen für die einzelnen Teiltiden, die "harmonischen Konstanten", bestim 
men. Das nonharmonische Verfahren setzt voraus, daß die Gezeiten des betreffenden Ortes 
halbtägige Form haben, daß also im Laufe eines Tages (Mondtages) zwei Hoch- und zwei 
Niedrigwasser eintreten. Die Abweichungen der einzelnen Hoch- und Niedrigwasserhöhen 
von den mittleren Höhen zeigen einen ziemlich regelmäßigen Verlauf. Ebenso regelmäßig 
weichen die einzelnen Hoch- und Niedrigwasserintervalle (das sind die Zeitunterschiede 
zwischen einer Mondkulmination und dem unmittelbar folgenden Hoch- und Niedrigwasser) 
von den mittleren Intervallen ab. Diese Ungleichheiten der Hoch- und Niedrigwasser in Höhe 
und Zeit können in ihrer Abhängigkeit von folgenden astronomischen Größen aus hinreichend 
langen Meßzeitreihen abgeleitet werden: 
- der Zeit des Meridiandurchganges des Mondes, 
- der Horizontalparallaxe des Mondes (als Maß seiner Entfernung), 
- seiner Deklination beim Meridiandurchgang und 
- dem Kalenderdatum zur Berücksichtigung der Sonnenentfernung und -deklination. 
Die so erhaltenen Tafeln der Ungleichheiten und die Ephemeriden der angegebenen astrono 
mischen Größen bilden die Grundlage der Vorausberechnung nach dem nonharmonischen 
Verfahren [Kunze 77]. 
Offiziell wird das nonharmonische Verfahren zur Berechnung der Gezeiten (von halbtägi 
ger Form) wie folgt definiert. Es ist ein Verfahren, bei dem man die Hoch- und Niedrig 
wasserzeiten eines Ortes erhält, indem man zu den Meridiandurchgangszeiten des Mondes die 
mittleren Hoch- und Niedrigwasser-Intervalle sowie die Ungleichheiten in Hoch- und 
Niedrigwasserzeit hinzufügt, und die Hoch- und Niedrigwasserhöhen, indem man zu den 
mittleren Hoch- und Niedrigwasserhöhen die Ungleichheiten in Hoch- und Niedrigwasserhöhe 
hinzufügt. Die vier Ungleichheiten in Zeit und Höhe werden ihrerseits aus je einer halbmo 
natlichen, parallaktischen, Deklinations- und täglichen Ungleichheit sowie gegebenenfalls 
auch noch weiteren Verbesserungen zusammengesetzt [BSH 93]. 
Die Ungleichheiten werden harmonisch dargestellt. Die Länge der Meßzeitreihen beträgt 
vorzugsweise 19 Jahre, um die Nodaltide mit zu berücksichtigen. Sie besitzt eine Periode von 
18.6 Jahren und ist durch die Schwankung der Mondbahnneigung zum Äquator bedingt. Die 
harmonische Methode wurde u.a. von Rauschelbach [Rauschelbach 24], Horn [Horn 41] und 
Pansch [Pansch 88] weiterentwickelt. Horn hatte aber erkannt, daß mit den damals vorhande 
nen technischen Hilfsmitteln eine Erhöhung der Genauigkeit der Gezeitenvorausberechnung 
nach dem harmonischen Verfahren nicht zu erreichen war. So trieb er das nonharmonische 
Verfahren voran (harmonische Darstellung der Ungleichheiten) [Annutsch 93]. Zum Ver 
gleich: Für das harmonische Verfahren werden heute 220 harmonische Glieder verwendet, 
während die harmonische Darstellung der Ungleichheiten für die gleiche Genauigkeit nur 40 
Glieder benötigt. Das letztere Verfahren hat sich bis heute im Gebrauch erhalten, nicht nur 
weil die Vorausberechnungen einfach und mit geringem Aufwand ausführbar sind, sondern 
auch weil sie gerade in Seichtwassergebieten die harmonischen Vorausberechnungen noch 
häufig an Genauigkeit übertreffen [Horn 48]. Alljährlich werden vom Gezeitendienst des 
BSH Gezeitentafeln für Hoch- und Niedrigwasser für ein Jahr im voraus veröffentlicht, die 
noch heute mit Hilfe des nonharmonischen Verfahrens erstellt werden [BSH 93]. 
Dieses Verfahren läßt sich nicht nur auf Hoch- und Niedrigwasser anwenden. Um stündli 
che Werte zu erzeugen, werden die Zeiträume zwischen den Scheitelpunkten in sechs gleiche 
Abschnitte zerlegt, die "quasistündliche" Werte auf die Minute genau liefern. Mit Hilfe eines 
kubischen Splines werden sie auf stündliche Abstände hin interpoliert (Abb.2.1). Kubische 
Splines sind spezielle Methoden dritter Ordnung, die Werte, die nur an bestimmten Stütz-
	        
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