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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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6. Schlußbemerkungen und Ausblick 
Dem Wasserstandsvorhersagedienst wurden drei ausgelernte Kohonen-Netze zur Verfügung 
gestellt: Ein Netz für die Vorhersage von stündlichen Stauwerten, eins für die Vorhersage des 
Staus zu Niedrigwasserzeitpunkten und eins für die Vorhersage des Staus zu Hochwasser 
zeitpunkten. Alle drei Netze wurden in ein einziges leicht bedienbares Programm integriert. 
Es wurde für den Dienst so eingerichtet, daß in allen drei Fällen bei jeder Anwendung der 
Netze der Vorhersagefehler in Zentimeter angegeben wird, der im Hindcastmodus berechnet 
wurde. Dieser Vorhersagefehler betrug im ersten Fall 22 cm, im zweiten Fall 17 cm und im 
dritten Fall 14 cm. Auf diese Weise werden dem Dienst erste Hinweise für den Umgang mit 
diesem neuen Vorhersagewerkzeug gegeben. Mittlerweile wurde das Programm in eine 
graphische Visualisierungssoftware eingebunden. Dadurch ist es möglich, aktuelle Messungen 
und Vorhersagen aller Vorhersagewerkzeuge auf einen Blick zu erfassen. 
Um die Kohonen-Netze langfristig in den Dienst zu integrieren, wurde vom BSH be 
schlossen, eine Testphase von einem Jahr einzuführen. Während dieser Zeit müssen sich die 
Netze im operationeilen Dienst, d.h. im Forecastmodus bewähren. Sie müssen von den 
Experten kritisch beobachtet und auf ihre Tauglichkeit hin geprüft und beurteilt werden. 
Diese Testphase begann in der Mitte des Jahres 1996. Die ersten bisherigen Erfahrungen des 
Dienstes mit den Netzen können qualitativ auf folgende Weise kurz zusammengefaßt werden: 
Erstens werden die Vorhersagen, die sich die Wissenschaftler überlegt haben, durch die Netze 
im großen und ganzen bestätigt. Zweitens, während die Ergebnisse für die stündlichen Werte 
nicht so überzeugend sind, wirken dagegen die Ergebnisse für Hoch- und Niedrigwasser sehr 
gut. Diese Ergebnisse wurden auf Basis gemessener und nicht vorhergesagter Windgeschwin 
digkeiten und Windrichtungen in der Deutschen Bucht und gemessener Staus bei West-Ter- 
schelling berechnet. 
Um einen quantitativen Eindruck der ersten bisherigen Erfahrungen des Dienstes mit den 
Netzen zu geben, werden ausnahmsweise zwei Zeitreihen gezeigt (Abb.6.1). Dargestellt sind 
der gemessene Stau bei Cuxhaven und der Stau, den die Netze auf Basis des gemessenen 
Windes und des gemessenen Staus bei West-Terschelling für Cuxhaven liefern. Der Stau der 
Netze stellt somit keine Vorhersage dar, sondern nur den funktionalen Zusammenhang 
zwischen dem Wind und den Staus bei West-Terschelling und Cuxhaven. Der gemessene 
Stau und der der Netze sind in Abhängigkeit von den nicht äquidistanten Hoch- und Niedrig 
wasserzeitpunkten aufgetragen. Es wurde der Zeitraum 07.02. bis 17.02.1997 ausgewählt, in 
dem zwei Fälle mit Windstärke 7 aus westlichen Richtungen auftraten. In beiden Fällen 
werden die Spitzen des gemessenen Staus von den Kohonen-Netzen sehr gut getroffen. 
Zusätzlich wird angemerkt, daß die Kohonen-Netze im Grenzfall des Übergangs von auf- zu 
ablandigen Winden nicht nur im Hindcastmodus, sondern auch im Dienst sehr gute Ergeb 
nisse geliefert haben. 
Es war beschlossen worden, nur ausgelernte Netze dem Wasserstandsvorhersagedienst zur 
Verfügung zu stellen und keine Netze, die bei jedem Eingang neuer Messungen aktualisiert 
werden. Dieser Entschluß wurde damit begründet, daß die statistischen Eigenschaften des 
Wasserstands kurzfristig gesehen weitgehend invariant sind. Da sich aber diese Eigenschaften 
langfristig gesehen aufgrund von Klimaänderungen und Elbvertiefungen ändern können, 
wurde vorgeschlagen, die Kohonen-Netze von Jahr zu Jahr mit der entsprechend um ein Jahr 
erweiterten Datenbasis jeweils neu anzulernen. Dieser Wartungsaufwand der Netze ist hiermit 
noch einmal erwähnt worden, damit er in Zukunft nicht vergessen wird. 
Dadurch daß die Netze schon ausgelernt haben, bedeutet ihr Betrieb praktisch keinen 
Aufwand. Die Rechenzeit einer Anwendung der Netze beträgt nur ein paar Sekunden. Dies
	        
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