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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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bank des DWD aufgenommen. 
Der Wind wird prinzipiell in Polarkoordinaten gemessen (je eine Zeitreihe für Geschwin 
digkeit und Richtung). Der Wind ist um so repräsentativer für die Deutsche Bucht, je weniger 
er durch Landerhebungen (Orographie) gestört ist. In der Deutschen Bucht wurden mehrere 
Feuerschiffe verankert, die diese Ungestörtheit weitgehend garantieren. Bei starken Winden 
sind die Feuerschiffe nicht redundant, in Standardsituationen in der Regel aber schon. Benutzt 
wurden nur die Messungen der Feuerschiffe "TW Ems" und "Deutsche Bucht" (Abb.4.1). Al 
lerdings wurden die anfangs bemannten Feuerschiffe durch Automaten ersetzt, wodurch die 
Zuverlässigkeit der Meldungen stark eingebüßt hat. Zusätzlich zu dieser Einbuße erfolgt die 
Datenübertragung von den Feuerschiffen über Satelliten, die nur innerhalb eines begrenzten 
Zeitfensters Daten empfangen und weiterleiten können. Die Zeitreihen sind daher entspre 
chend lückenhaft (Abb.4.3). Dagegen sind die Zeitreihen des Windes, der bei Helgoland 
gemessen wurde, sehr kontinuierlich, aber durch die Orographie der Insel weniger repräsenta 
tiv für die Deutsche Bucht (Abb.4.1). Es existieren Verfahren, die den bei Helgoland 
gemessenen Wind auf See umrechnen [Schmidt et al. 93]. Für den täglichen Gebrauch (im 
Wasserstandsvorhersagedienst) sind solche Verfahren aber ungeeignet. Geeigneter ist das Ver 
fahren. die Zeitreihen miteinander zu verknüpfen, um so die Vorteile beider Zeitreihentypen 
(die Repräsentativität der Feuerschiffe und die Kontinuität von Helgoland) zu berücksichti 
gen. 
Vom Wasserstandsvorhersagedienst wurde folgendes Verknüpfungsschema übernommen, 
das teilweise auf der Redundanz der Feuerschiffe aufbaut. Wenn beide Feuerschiffe (pro 
Stunde) einen gemessenen Wind melden, dann werden beide "Winde" vektoriell gemittelt. 
D.h. beide Winde werden jeweils in kartesische Koordinaten umgerechnet, die beiden 
Vektorkomponenten jeweils separat gemittelt und die so berechneten mittleren Komponenten 
wieder in Polarkoordinaten zurückgerechnet. Warum der Wind nicht in kartesischen Koor 
dinaten gelassen wird, wird in Kap.4.2 beschrieben. Wenn eines der beiden Feuerschiffe 
ausfällt, wird nur der Wind des anderen Feuerschiffs verwendet. Wenn beide Schiffe keinen 
Wind melden, wird stattdessen nur der gemessene Wind von Helgoland an ihrer Statt 
genommen. Auf dieses Verknüpfungsschema wird im folgenden durch "vektoriell gemittelter 
Wind" Bezug genommen. Für das Feuerschiff "TW Ems" stehen erst ab dem 16.08.1988, für 
das Feuerschiff "Deutsche Bucht" ab dem 10.04.1985 und für Helgoland bereits ab 1981 
stündliche Messungen zur Verfügung. Es wurde jeweils der gleiche Zeitraum an Meßwerten 
verwendet wie in Kap.4.1.1 beschrieben. 
Bei der Windgeschwindigkeit wurde nur der mittlere Wind der jeweils letzten zehn 
Minuten verwendet. Auf Geschwindigkeiten größer oder gleich als 99 kn und Messungen der 
maximalen Windböe wurde verzichtet. Aufgrund des Gesamtansatzes wurde eine weitere 
Begrenzung auf Geschwindigkeiten bis maximal 60 kn erforderlich. Geschwindigkeiten mit 
0 kn (Windstille) wurden als Fehler behandelt, da in diesen Fällen keine Windrichtung 
definiert war. Bei den Feuerschiffen wurden Angaben von 1 und 2 kn. die z.T. zu häufig in 
Folge vorkamen und mit den Helgolanddaten inkonsistent waren, ebenfalls als Fehler behan 
delt. Der Wertebereich der Windrichtung ist geschlossen bzw. zirkular, d.h. 0‘ und 360" sind 
physikalisch gleich. Im Synop-Format sind Richtungen zwischen 1 und 36 Dekagrad defi 
niert. Mit 0 Dekagrad wird die Richtung bei Windstille verschlüsselt, mit 99 Dekagrad um 
laufende Winde. Beide Angaben und Fehleinträge größer oder gleich 37 Dekagrad wurden als 
Fehler behandelt. 
In Abb.4.3 sind Ausschnitte aus Windzeitreihen dargestellt, die den gleichen Zeitraum 
abdecken wie die Ausschnitte in der rechten Spalte der Pegel- und Stauzeitreihen von 
Abb.4.2. In den ersten 5 Zeilen der Abb.4.3 werden in der linken Spalte Windgeschwindig-
	        
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