28 
diesem Fall kann der Stau zu den minütlich extrahierten Hoch- und Niedrigwasserzeiten ohne 
den Umweg über stündliche Werte direkt vorhergesagt werden. Dabei werden die Stauwerte 
zu den Hoch- und Niedrigwasserzeiten verwendet. Um aus den stündlichen meteorologischen 
Größen ebenfalls Werte zu Hoch- und Niedrigwasserzeiten zu extrahieren, werden diese 
Zeiten nach unten auf die volle Stunde abgerundet, der jeweilige Zeitversatz subtrahiert, falls 
vorhanden, und die Werte zu den sich auf diese Weise ergebenden Zeitpunkten verwendet 
(volle Stunden). Bei einem Versatz von drei Stunden schwanken die effektiven Zeitversätze 
dadurch zwischen drei und vier Stunden (Kap.2.1.4). Auf diese Weise kann eine minütliche 
Interpolation der meteorologischen Zeitreihen vermieden werden. Die Vermeidung der Inter 
polation ist nur möglich, weil es auf einen Zeitversatz von genau drei Stunden nicht an 
kommt. 
In beiden Fällen, d.h. für die Verfahren mit Prognosezeiträumen von einem und von mehr 
als einem Zeitpunkt, wird für den Vergleich der neuronalen Netze mit den unter Kap.2.4.1 
aufgezählten Modellen - für alle Modelle gleich - ein einziges ganzes Jahr gewählt, das im 
Hindcast vorhergesagt wird. Ein Jahr hat den Vorteil, daß ein ganzes Spektrum von ver 
schiedenen Fällen abgedeckt wird. Damit werden sowohl die Sommermonate als auch die 
Wintermonate berücksichtigt. Während der Wintermonate treten im Mittel häufiger Sturm 
fluten auf als während der Sommermonate. Somit ist die Wasserstandsvorhersage im Winter 
schwieriger als im Sommer (Kap.4.2.1). Auch können durch ein ganzes Jahr z.B. solche 
Grenzfälle erfaßt werden, während denen wenig Wind herrschte, oder Fälle mit SSW-Wind, 
der bei geringer Drehung einen Vorzeichen Wechsel des Staus bewirken kann (Kap.2.1.3). Als 
Vergleichsjahr wurde das Jahr 1993 gewählt. Es besitzt von den betrachteten Jahren die 
höchste Sturmfluthäufigkeit in der Nordsee (Tab.2.2). Die hohe Sturmfluthäufigkeit war aber 
nicht der Grund für die Auswahl. Das Jahr 1993 ergab sich einfach als das aktuellste Jahr, 
für das die benötigten Zeitreihen vollständig zur Verfügung standen. Die Verfahren mit 
Prognosezeiträumen eines Zeitpunkts prognostizieren daher maximal 705 Hoch- bzw. 706 
Niedrigwasser, die Verfahren mit Prognosezeiträumen von mehr als einem Zeitpunkt (18 
Zeitpunkte) 730 Zeiträume mit jeweils 12 relevanten stündlichen Werten (insgesamt 8760 
stündliche Werte). 
Jahr 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 
Anzahl Sturmfluten 
in der Nordsee 6 1 5 3 3 158 4 168 
Tab.2.2: Statistik von Sturmfluten in der Nordsee [DHI, Jahresber.], [BSH, Jahresber.]. 
2.4.4. Messung der Vorhersagegenauigkeit 
Zur Messung der Vorhersagegenauigkeit gehört die Berechnung des Darstellungs- und 
Vorhersagefehlers. Dazu werden verschiedene statistische Größen gebildet, die aus der Diffe 
renz von vorhergesagten und gemessenen Werten abgeleitet werden. Als Reihenfolge wurde 
gewählt: Vorhersage minus Messung. Die Reihenfolge wird wegen des Vorzeichens betont. 
Die Differenzen bzw. Residuen (e i5 i=l,...8760 für stündliche Werte, 8 n , n=l,...N mit N=705 
für Hochwasser und N=706 für Niedrigwasser) werden durch folgende Größen gemittelt: den 
mittleren quadratischen Fehler mrmse, (mean root rnean square error), den systematischen 
Fehler me (mean error oder "bias"), die Standardabweichung sde (Standard deviation of error) 
und den mittleren absoluten Fehler mae (mean absolute error) [2.2]. Der mrmse wird für die