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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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Staus jahresweise aufsummiert und nach einem Minimum der Summe in Abhängigkeit von 
verschiedenen Phasenverschiebungen (1 bis 60 min) gesucht (least square fit). Es wurden die 
Gezeitenvorausberechnungen an die Pegelmessungen angepaßt. Die Vorausberechnungen 
wurden jahresweise um die jeweils entsprechende Phasenverschiebung in die Zukunft ver 
schoben und anschließend erneut von den Pegelmessungen subtrahiert. Der Anteil harmoni 
scher Schwingungen im resultierenden Stau wurde auf diese Weise minimiert. Fehlende 
Messungen (Fehlwerte) hatten auf dieses Verfahren keine große Wirkung. Die Genauigkeit 
bei der Bestimmung der Phasenverschiebungen lag bei ± 1 min. 
Abb.4.2 zeigt einen Ausschnitt aus den angepaßten Gezeitenvorausberechnungen und den 
resultierenden Stauwerten. In den Vorausberechnungen ist der 14-tägige Spring-/Nipptidezy- 
klus als Schwebung über der dominierenden M 2 -Tide deutlich zu erkennen. Die Höhen direkt 
aufeinanderfolgender Hochwasser wechseln sich ab. Auf ein höheres Hochwasser folgt ein 
niedrigeres und darauf wieder ein höheres. Diese abwechselnde Folge ist durch die Deklina 
tion der Sonne und des Mondes bedingt. Der Verlauf der Gezeit innerhalb einer Periode hat 
an jedem Ort seinen eigenen individuellen Charakter, der in der Regel von einem Sinus stark 
abweicht. Der individuelle Charakter der Gezeit bei Cuxhaven geht bei der gedrängten 
Darstellung in Abb.4.2 leider verloren, ist aber in Abb.2.1 deutlich zu erkennen. 
Aus den Vorausberechnungen wurden ebenfalls die Hoch- und Niedrigwasserwerte mit 
Hilfe eines kubischen Splines (Kap.2.1.2) extrahiert. Durch die Einwirkung der meteorologi 
schen Größen (besonders des Windes) ist es möglich, daß innerhalb einer Gezeitenperiode 
mehrere Maxima und Minima auftreten können (Verletzung der Monotonie). Außerdem kann 
sich die Eintrittszeit der Extrema in den Pegelmessungen verschieben. Die größte Verspätung, 
mit der ein Hochwasser in dem betrachteten Zeitraum (1985 bis 1993) im Vergleich zu den 
Vorausberechnungen auftrat, betrug 3.6 h . Für die Subtraktion der Vorausberechnungen von 
den Pegelmessungen zu Hoch- und Niedrigwasserzeiten war es daher nötig, daß die Werte, 
für jede Reihe einzeln extrahiert, synchronisiert wurden. D.h. die aus den Messungen 
extrahierten Hoch- und Niedrigwasser wurden auf die Hoch- und Niedrigwasser abgestimmt, 
die aus den Vorausberechnungen extrahiert wurden. 
4.1.2. Meteorologische Größen (Gesamtansatz) 
In Anlehnung an den Gesamtansatz werden als Eingabegrößen in ein entsprechendes neuro 
nales Modell der vektorielle Wind, der statische Luftdruck, die Luftdruckänderung, die 
Lufttemperatur und die Differenz der Temperaturen von Luft und Wasser benötigt 
(Kap.2.1.4). Die entsprechenden Datensätze wurden vom Seewetteramt in Hamburg zur 
Verfügung gestellt. Die Wettermeldungen entstammen dem internationalen Wetterfernmelde 
system (GTS: Global-Telecommunication-System) der WMO (World Meteorological Organi 
zation). Die Wetterbeobachtungen werden entschlüsselt und in der meteorologischen Daten 
bank des Deutschen Wetterdienstes (DWD) im Zentralamt Offenbach gespeichert. Erst mit 
Magnetbändern, danach über Rechnerkopplung gelangen die Daten in das Seewetteramt. Im 
Seewetteramt werden diese hochverdichteten, binären Datenbanksätze in das SWA-Synop- 
Format konvertiert. Die Datumsangaben in den Synop-Datensätzen beziehen sich auf UTC 
(Universal Time Coordinated). Die Daten wurden am 19.08.1966 erstmals in der meteorologi 
schen Datenbank gespeichert. Zuerst wurden nur vier Termine pro Tag registriert (sechs 
stündliche Werte). Am 01.09.1977 wurden die Termine verdoppelt (dreistündliche Werte). 
Stündliche Messungen wurden in Abhängigkeit von den Staaten zu verschiedenen Zeit 
punkten eingeführt (in den Niederlanden ab 1977, in England ab 1979, in Deutschland ab 
1981). Die Wassertemperatur wurde erst ab dem 01.01.1988 in die meteorologische Daten-
	        
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