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Full text: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze (BSH-Berichte, Nr. 15)

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beschränkt. 
An den Regressionskoeffizienten des RW-Modells (Tab.5.4) ist zu erkennen, daß sowohl 
die Vergrößerung der Zeitreihen als auch die Hinzunahme aller meteorologischen Größen 
stabilisierend auf den Validationsfehler wirken, wobei der zuletzt genannte Einfluß etwas 
stärker als der zuerst genannte ist. Bei den Regressionskoeffizienten des MW-Modells 
dagegen ist kein Unterschied zu merken. Alle Regressionskoeffizienten verschwinden. Somit 
hat das MW-Modell den von allen Modellen stabilisierendsten Einfluß auf den Validations 
fehler. Die in Tab.5.4 angegebenen Koeffizienten der multivariaten Modelle wurden über 
mehrere Koeffizienten gemittelt, die von Kohonen-Netzen berechnet wurden, die mittels ver 
schiedener Anzahlen von Lernvektoren trainiert wurden. Dabei traten sogar Fälle mit 
negativen Koeffizienten auf, d.h. die Genauigkeit nahm mit weiter in der Zukunft liegenden 
Zeitpunkten sogar zu. Dieses .Phänomen erinnert an das im Lorenz-Attraktor (und auch 
gelegentlich in der Wetterprognose) beobachtete Phänomen des "return of skill" [Ziehmann- 
Schlumbohm 94]. 
Nicht nur für das KL-Modell können Validationsfehler nach der Definition des mittleren 
quadratischen Fehlers (mrmse, [2.2], Kap.2.4.4) berechnet werden, die bei diesem Modell mit 
den Vorhersagefehlern identisch sind, sondern auch für die MR- und MW-Modelle. Bei 
diesen Modellen sind die Validations- und Vorhersagefehler nicht mehr identisch. Der 
Validationsfehler dieser Modelle wird weiterhin auf Basis von Messungen berechnet, der 
Vorhersagefehler dagegen auf Basis von Vorhersagen der meteorologischen Größen. Die 
Erfahrung des Wasserstandsvorhersagedienstes zeigt, daß die Vorhersage des Staus bei 
Cuxhaven im wesentlichen von der Genauigkeit der meteorologischen Prognosen abhängt 
(Kap.2.1.4), die in der vorliegenden Arbeit als Zusatzprognosen bezeichnet werden (Kap.2.2). 
Die Zusatzprognosen selbst sind wiederum mit Fehlern behaftet (Kap.5.4), so daß folglich die 
Vorhersagefehler der MR- und MW-Modelle größer als ihre Validationsfehler sind. Im 
Gegensatz zu den RW- und MW-Modellen besteht der Prognosezeitraum des MR-Modells 
nur aus einem Zeitpunkt. Zur Steuerung des Abbruchkriteriums wurden der Einfachheit 
halber alle Vorhersagen der MR-Modelle von stündlichen Stauwerten (8760 Zeitpunkte für 
das Standardvergleichsjahr 1993) jeweils einzeln mit den stündlichen Beobachtungen 
verglichen. Von den Differenzen zwischen diesen Netzvorhersagen und den Beobachtungen 
wurde jeweils der mittlere quadratische Fehler (root mean square error) gebildet. 
Damit aber die Validations- und Vorhersagefehler der MR-Modelle mit den Validations 
und Vorhersagefehlern der RW- und MW-Modelle vergleichbar sind, wurden die Vorhersa 
gen des Endzustands der MR-Modelle in 730 12er-Gruppen zusammengefaßt und die Validations 
und Vorhersagefehler jeweils nach Formel [2.2] berechnet. Zum Vergleich wurde auch das 
statistische multiregressive Modell des Gesamtansatzes (Kap.2.1.4) auf die Vorhersage von 
stündlichen Stauwerten angewandt. Diese Vorhersagen des Gesamtansatzes wurden wiederum 
in 730 12-Gruppen zusammengefaßt wie die Vorhersagen der neuronalen MR-Modelle und 
die Validations- und Vorhersagefehler ebenfalls nach Formel [2.2] berechnet. All diese Fehler 
sind in Tab.5.7 aufgelistet. Dabei wurde wie schon in Tab.5.4 unterschieden, ob alle meteoro 
logischen Größen oder nur der Wind zusätzlich zum Stau von den Kohonen-Netzen angelernt, 
bzw. in den Gesamtansatz eingesetzt wurden, und welcher Zeitraum der Zeitreihen der 
Selektion zur Verfügung gestellt wurde (ab 1985 oder ab 1988). 
Im ersten Fall, in dem alle Größen zusätzlich zum Stau angelernt wurden, sind die Valida 
tions- und Vorhersagefehler beim MW- und beim MR-Modell jeweils gleich. Im zweiten 
Fall, in dem nur der Wind zusätzlich zum Stau angelernt wurde, sind die Validationsfehler 
dieser beiden Modelle kleiner als im ersten Fall. Beim MR-Modell ist der Unterschied ein 
wenig ausgepräger als beim MW-Modell. Beim MW-Modell verhalten sich die Vorhersage
	        
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