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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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temperatur und Temperaturdifferenz Luft minus Wässer wirken nur indirekt auf den Wasser 
stand ein, indem sie über die Dichte des Wassers und die thermische Stabilität in der Prandtl- 
Schicht (Grenzschicht zwischen Luft und Wasser) das Windprofil und damit die Schubkraft 
des Windes beeinflussen [Annutsch 77]. 
2.1.4. Das statistische Verfahren (der Gesamtansatz) 
Die zunächst rein statistisch ermittelten Beziehungen zwischen den einzelnen wirksamen 
meteorologischen Größen und ihren Auswirkungen auf den Wasserstand wiesen bereits auf 
eine Wechselwirkung zwischen Gezeit und Stau hin. Es war auch nicht auszuschließen, daß 
die Gezeitenvorausberechnungen Anteile periodischer meteorologischer Einflüsse enthielten, 
die mit den bisherigen Analyseverfahren (Kap.2.1.2) nicht zu erfassen waren. Dazu gehören 
die meteorologischen Gezeiten, die im wesentlichen durch die Gravitation und die Ein 
strahlung der Sonne und weniger durch den Mond bedingt sind. Auf der Basis der bereits 
vorhandenen Kenntnisse und der verfügbaren technischen Hilfsmittel wurde in den 1970er 
Jahren ein (leider nicht dokumentierter) mathematisch-physikalischer Ansatz (Gesamtansatz) 
entwickelt, der es ermöglichte, Gezeiten- und meteorologisch bedingte Anteile des Wasser 
stands gemeinsam in einem Arbeitsgang zu analysieren. Und das nicht nur für Hoch- und 
Niedrigwasser, sondern auch für die quasistündlichen und damit auch stündlichen Zeitpunkte 
(Kap.2.1.2). Dieser Analyse wurden 19-jährige Reihen stündlicher Wasserstände (ungefähr 
von 1950 bis 1970) von drei Nordseepegeln (Borkum, Büsum und Cuxhaven) unterworfen 
[Annutsch 93]. Der Fehler der Darstellung sämtlicher Wasserstandsreihen betrug im Mittel 
nur 10 cm. (Der Begriff "Darstellung" bezieht sich auf die Verwendung von Messungen. Die 
Formel zur Berechnung dieses "Darstellungsfehlers" wurde nicht nachvollzogen. Wahrschein 
lich weicht sie von der des Darstellungsfehlers in Kap.2.4.4 ab. Siehe auch Kap.2.2.1.) 
Außerdem ließen sich die Koeffizienten der einzelnen im Ansatz benutzten Glieder für 
beliebige Phasen der Gezeitenkurve ermitteln (mit Hilfe eines kubischen Splines, Kap.2.1.2) 
[Annutsch 93]. 
Als Ergebnis des Gesamtansatzes für den Stau bei Cuxhaven ergibt sich folgender 
nichtlinearer multiregressiver Zusammenhang: 
A//(/) = k { f (/-3h) cos d{t- 3h) + bf (/ - 3h) sin d(t- 3h) 
+ k 3 f (/- 3h) cos d(t- 3h) + k 4 f (/- 3h) sin ¿(/-3h) 
+ k 5 f (/ - 3h) (p(t - 3h) / T L (t - 3h) - 3.6) cos d(t - 3h) 
+ k 6 f (/-3h) (p{t- 3h) / J L (f — 3h) - 3.6) sin d(t - 3h) 
+ k, f (/ - 3h) (T L (t - 3h) - J w (/ - 3h)) cos d{t - 3h) 
+ k s f (/ - 3h) (r L (/ - 3h) - r w (/ - 3h)) sin d(t - 3h) 
+ fc, (Ap/At) (/, / - 3h) 
+ k 10 (p(t)~ 1015 hPa) 
H: Wasserstand (cm) 
G: astronomischer Gezeitenanteil (cm) 
AH: = H - G: Stau (cm) 
/: Windgeschwindigkeit (kn) 
d: Windrichtung 
p: stat. Luftdruck (hPa) 
T L , 7 W : Luft-, Wassertemperatur (K) 
Ap/At: Luftdruckänderung (hPa/3h) 
0 s/W 6 0 
200° < d s 20° (auflandig, 360° 4 0°) 
20° < d s 200° (ablandig) 
960 sps 1050 
-20 s T L - 7 W s +20 
0 s Ap / A/ s 11 
(2.1) 
Die Koeffizienten k, bis k 10 sind unterschiedlich bei Hoch- und Niedrigwasser, bei auf- und
	        
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