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Full text: 15: Wasserstandsvorhersage mittels neuronaler Netze

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Pegel 
Gezeiten vorausber. 
Stau 
0.50 cm/a 
0.12 cm/a 
0.38 cm/a 
stat.Luftdruck 
Windgeschwind. 
Lufttemperatur 
Temp.differenz 
0.15 hPa/a 
0.15 kn/a 
0.3 K/a 
-0.1 K/a 
Tab.4.1: Trends (nur die Steigung der Regressionsgeraden). Die Länge der analysierten Zeitreihen beträgt neun 
Jahre. Von den meteorologischen Größen sind nur diejenigen aufgeführt, die dem Gesamtansatz entsprechen, 
aber ohne die Luftdruckänderung. Sie besitzt keinen Trend. 
Die Subtraktion einer Regressiongeraden von den Daten (Trendreduktion) wirkt sich bei fast 
allen Größen glättend auf die Form ihrer Verteilung aus. ln Abb.4.5, Abb.4.6a-b (jeweils 
linke Spalte) sind die Verteilungen vor der Trendreduktion dargestellt und in Abb.4.7a-c 
(jeweils rechte Spalte) nach der Trendreduktion. Die Q/Q-Plots in der jeweils linken Spalte 
von Abb.4.7a-c werden weiter unten erklärt. Besonders bei der Windgeschwindigkeit ist der 
glättende Effekt durch die Subtraktion der Regressionsgeraden zu sehen (1. Reihe in Abb.4.6a 
und 1. Reihe in Abb.4.7c). Etwas weniger auffällig ist der Unterschied beim Stau (3. Reihe 
in Abb.4.5 und 1. Reihe in Abb.4.7a) und bei der Differenz von Luft- und Wassertemperatur 
(2. Reihe in Abb.4.6b und 3. Reihe in Abb.4.7a). Recht klein ist der Unterschied beim 
statischen Luftdruck (3. Reihe in Abb.4.6a und 1. Reihe in Abb.4.7b). Bei der Luftdruck 
änderung ist die Steigung der Regressionsgeraden gleich Null. Der Offset (siehe oben) 
verschwindet zwar nicht, trotzdem ist kaum ein Unterschied in den Verteilungen festzustellen 
(4. Reihe in Abb.4.6a und 3. Reihe in Abb.4.7b). Von der Zeitreihe der vektoriell gemittelten 
Windrichtung wurde kein Trend reduziert (2. Reihe in Abb.4.6a und 3. Reihe in Abb.4.7c). 
Zur Validation werden die Trends (wieder nur die Steigungen der Regressionsgeraden 
gemeint), die aus den gemessenen Daten berechnet wurden, auf klimatologischer Basis disku 
tiert. Allerdings sind für solch eine Betrachtung Zeitreihen nötig, die mindestens 15 bis 30 
Jahre umfassen [Hegerl et al. 94]. Da aber die hier vorgestellten Zeitreihen nur neun Jahre 
umfassen, werden die berechneten Trends nur auf Konsistenz mit den bisherigen klimatologi- 
schen Aussagen untersucht. Im aktuellen IPCC-Report (Intergovernmental Panel on Climate 
Change) wird folgende Aussage getroffen: Die globale Erdoberflächentemperatur hat sich in 
den letzten 40 Jahren um ungefähr 0.2 bis 0.3°C erhöht [Nicholls et al. 96]. Der berechnete 
Trend der Lufttemperatur und über die Temperaturdifferenz auch der der Wassertemperatur 
stimmen somit vom Vorzeichen her mit dieser Aussage überein (Tab.4.1). Im IPCC-Report 
wird weiterhin ausgesagt: Es gibt Hinweise darauf, daß die extremen extratropischen Zyklo 
nen über dem Nordatlantik zugenommen haben. Das Seewetteramt in Hamburg stellte eine 
abrupte Zunahme der Zyklonenfrequenz seit 1988 fest [DWD 93], [Nicholls et al. 96]. Auch 
der berechnete Trend der Windgeschwindigkeit stimmt somit vom Vorzeichen her mit dieser 
Aussage überein (Tab.4.1). 
Zusätzlich zu der Zeitreihe des Staus bei Cuxhaven wurden auch aus den Zeitreihen des 
Pegels selbst und der Gezeitenvorausberechnungen für diesen Ort Trends berechnet (Tab.4.1). 
Der Trend der Vorausberechnungen allerdings hängt mit dem Trend früherer Messungen 
zusammen. Für die Vorausberechnung der Hoch- und Niedrigwasser für das jeweils folgende 
Jahr benötigt das BSH die jeweils vorangegangenen letzten 19 Jahre an Pegelmessungen 
(Kap.2.1.2). Zuerst werden aus diesen Messungen bestimmte hier nicht näher erläuterte Koef 
fizienten berechnet, die danach die Grundlage für die Berechnung der Hoch- und Niedrig 
wasser bilden. Für die Vorausberechnung von stündlichen Werten werden zusätzlich Koeffi
	        
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