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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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werden. D.h. es können nur Messungen an einem einzigen Meßort oder entsprechend ver 
knüpfte Messungen von mehreren Meßorten (z.B. gemittelte Messungen) verwendet werden. 
Daher muß bei den Meßorten eine Auswahl getroffen werden. Dabei wird das Konzept der 
"Repräsentativität" berücksichtigt. D.h., daß z.B. bei der Auswahl des Windes die Frage be 
antwortet werden muß, an welchem Meßort (Wetterstation) der gemessene Wind für die 
Deutsche Bucht repräsentativ ist. Auf dieses Konzept wird ebenfalls in Kap.4.1.2 eingegan 
gen. 
In Kap.4.1.3 schließlich wird auf weitere Daten hingewiesen, die zwar nicht für den 
Gesamtansatz, aber für entsprechend modifizierte neuronale Modelle benötigt werden. Bei der 
Wahl der weiteren Daten wurde darauf geachtet, daß auch sie im operationeilen Dienst des 
BSH verfügbar sind. Auch in diesem Fall wird auf eine statistische Prüfung der Eignung als 
Indikationszeitreihe verzichtet. Stattdessen wird auf meteorologisch/ozeanographische Weise 
für die Verwendung bestimmter Zeitreihen argumentiert. 
4.1.1. Pegel bei Cuxhaven 
Die grundlegende Basis für die Entwicklung der neuronalen Wasserstandsvorhersagemodelle 
sind die Messungen des Pegelstandes bei Cuxhaven (Abb.4.1). Im BSH existierte bis zum 
Jahr 1995 ein Planschreiber, der den Pegelstand analog aufzeichnete. Die erforderlichen 
Daten wurden u.a. von Cuxhaven über das interne Telefonnetz der Wasserbehörden (WF- 
Netz) übertragen. Seit dem 01.10.1984 wurden die analogen Daten "online" digitalisiert. D.h. 
es wurde keine nachträgliche Digitalisierung der Pegelbögen vorgenommen, sondern die 
Bögen der Planschreiber wurden stündlich abgelesen und der Wert in cm über Pegel Null als 
dreistellige Zahl in den Computer eingegeben, d.h. eingetippt. Die eingegebenen Werte 
entsprechen MEZ (Mittel-Europäischer Zeit). 
Pegel Null ist als Normal Null minus 5 m definiert unter der Annahme, daß dadurch 
negative Zahlen vermieden werden können. Wasserstände kleiner als -5 m über Normal Null 
gab es bis dahin nicht. Eine dreistellige Zahl reichte aus. da der Pegel selten über 999 cm 
stieg. Die Beschränkung auf drei Ziffern war damals aufgrund des begrenzten Speicheiplatzes 
unumgänglich. Seit 1995 werden die Daten mit Hilfe des Wasserstandsdaten-Ferniiber- 
tragungssystems (WDFÜ) im Minutentakt digital automatisch übertragen. 
Durch die "online"-Digitalisierung entstanden Zeitreihen des Pegelstands u.a. bei Cuxha 
ven, die ohne nachträgliche aufwendige Digitalisierung sofort auf dem Computer zur Ver 
fügung standen. Diese Zeitreihen werden aber nicht offiziell verbreitet, sondern dienen nur 
BSH-internen Zwecken. Offiziell werden in Cuxhaven gemessene Pegelstände vom Wasser- 
und Schiffahrtsamt (WSA) in Cuxhaven (untergeordnet der Wasser- und Schiffahrtsdirektion 
Nord in Kiel) vertrieben ("amtliche Werte"). Diese Zeitreihen reichen zwar weiter in die Ver 
gangenheit zurück, umfassen allerdings nur Extremwerte, d.h. Hoch- und Niedrigwasser. Im 
folgenden wird statt der Begriffes Pegelstand der Kürze halber nur noch der Begriff Pegel 
verwendet. 
Für einige neuronalen Modelle, d.h. für diejenigen, die auf autoregressiven, klassifizieren 
den, Multi-Window und Regression-plus-Window Zeitmustern beruhen, sind stündliche Werte 
erforderlich. Die multiregressiven neuronalen Modelle können wie der Gesamtansatz auch mit 
Werten zu Hoch- und Niedrigwasserzeiten betrieben werden. Um zwischen beiden Modellar 
ten eine gewisse Konsistenz zu gewährleisten, wurde nur die BSH-inoffizielle Zeitreihe 
stündlicher Werte des Pegels bei Cuxhaven als Prognosezeitreihe gewählt. Aus der Zeitreihe 
wurden die Werte von 1985 bis 1993 verwendet, d.h. neun Jahre stündlicher Werte (=79000 
Werte). Die Sturmfluten von 1962 und 1976 sind damit nicht erfaßt. Aufgrund der Be-
	        
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