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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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Vorhersage von stuendlichen Werten 
|oooooo|oooooooooooo| |oooooo|ooooooooooooj |oooooo|oooooooooooo| 
|oooooojoooooooooooo| joooooojooooooooooocj joooooo|oooooooooooo| 
-6 0 
12 
24 36 
Stunden 
48 
60 
72 
Abb.2.8: Simulation der Vorhersage. Länge des Prognosezeitraums: 18 h , "relevante" Länge: 12 h 
stündlicher Werte sind im Gegensatz zu Zeitreihen von Hoch- und Niedrigwasser äquidistant. 
Aufgrund dieser Eigenschaft eignen sie sich für univariate, d.h. für autoregressive und 
klassifizierende Vorhersagemodelle, für das Regression-plus-Window und das Multi-Window- 
Modell (Kap.2.2). Aus den stündlichen Vorhersagen dieser Modelle können Vorhersagen zu 
Hoch- und Niedrigwasserzeitpunkten abgeleitet und mit den Vorhersagen der Modelle des 
Vergleichsmaßstabs verglichen werden. Weil die stündlichen Vorhersagen selbst nur eine 
untergeordnete Rolle spielen, werden sie nur mit den Vorhersagen des Persistenzmodells ver 
glichen. Für die Modelle auf Basis stündlicher Werte ist allerdings ein Schema nötig, das den 
Ablauf der Vorhersage im Wasserstandsvorhersagedienst simuliert. 
Der Dienst erstellt mindestens zweimal täglich Vorhersagen für einen Prognosezeitraum 
bis zu 18 h . Die Mindestzahl der Vorhersagen ist durch die Dominanz der M 2 -Tide geprägt. 
Ihre Periode beträgt 12 h 25 m . D.h. es sind fast jeden Tag zwei Hochwasser zu erwarten, deren 
Eintrittszeit sich von Hochwasser zu Hochwasser um ungefähr eine halbe Stunde verschiebt. 
Für die Verbreitung der Vorhersage ist der Wasserstandsvorhersagedienst an feste Termine 
gebunden: 8 Uhr und 20 Uhr. Es werden Vorhersagen bekanntgegeben, die sich auf Hoch 
wasser beziehen, die frühestens 6 Stunden später zu erwarten sind: Für den 8 Uhr Termin ab 
14 Uhr und für den 20 Uhr Termin ab 2 Uhr des folgenden Tages. Für die Simulation der 
Vorhersage werden Prognosezeiträume gewählt, die zwar 18 h umfassen, sich aber um 6 h 
überdecken. Nur die resultierende "relevante" Länge von 12 h wird einer Analyse unterzogen, 
der 6-stündige Vorlauf jeweils dagegen nicht. In Abb.2.8 ist die Vorhersagesimulation 
schematisch dargestellt. Wie in Abb.2.7 stehen auch hier die einzelnen Kreise für je einen 
Zeitpunkt, um den diskreten Charakter der Zeitreihen zu unterstreichen. 
Die zeitlich direkt aufeinander folgenden relevanten 12 h -Prognosezeiträume können einer 
Hoch- und Niedrigwasseranalyse unterzogen werden. Dazu werden auf die stündlich vorher 
gesagten Stauwerte stündliche Gezeitenvorausberechnungen addiert. Die stündlichen Vor 
ausberechnungen werden mit Hilfe des nonharmonischen Verfahrens über die quasistündli 
chen Werte erzeugt (Kap.2.1.2). Die Summe aus vorhergesagten Stauwerten und den Gezei 
tenvorausberechnungen ergibt die Wasserstandsvorhersagen. Aus den stündlichen Wasser 
standsvorhersagen kann mit Hilfe eines kubischen Splines die "gesamte" Tidelinie berechnet 
werden (Kap.2.1.2). Der Spline extrahiert Flöhen zu minütlichen Zeitpunkten. Die Extrem 
werte, d.h. die Hoch- und Niedrigwasser, der auf diese Weise vorausberechneten Tidelinie, 
können mit den Messungen verglichen werden. 
Das beschriebene Vorhersageschema wird für multiregressive Modelle (z.B. für den 
Gesamtansatz), deren Prognosezeitraum nur einen Zeitpunkt umfaßt, nicht gebraucht. In
	        
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