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

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im  Westen  von  Cuxhaven  angesiedelt,  da  die  Luft  sich  im  Mittel  mehr  aus  westlichen  als  aus
östlichen  Richtungen  heranbewegt.  Außerdem  wurden  solche  Stationen  gewählt,  deren
Zeitreihen  (sowohl  stündliche  als  auch  dreistündliche)  möglichst  kontinuierlich  sind.
Die  Zeitreihen  der  niederländischen  und  englischen  Wetterstationen  sind  seit  Ende  der
70er  Jahre  stündlich  (Kap.4.1.2),  die  der  skandinavischen  Stationen  (Dänemark,  Norwegen
und  Schweden)  bis  heute  dreistündlich.  Stündliche  Werte  haben  natürlich  den  Vorteil  einer
besseren  zeitlichen  Auflösung.  Bei  dreistündlichen  Werten  dagegen  fällt  nicht  so  auf,  wenn
sich  die  Meldungen  bei  bemannten  Stationen  durch  menschlich  bedingte  Aktivitäten  z.B.  um
eine  halbe  Stunde  verzögern.  Durch  Automaten  lassen  sich  solche  Verzögerungen  zwar
vermeiden,  die  Zuverlässigkeit  wird  aber  dadurch  vermindert  (Kap.4.1.2).  Um  mit  den
anderen  Wetterstationen  und  den  Pegelmessungen  konsistent  zu  bleiben,  wurden  die  dreistündlichen ­
  Zeitreihen  der  skandinavischen  Wetterstationen  durch  lineare  Interpolation  auf
stündliche  Reihen  hin  aufgefüllt.  Dabei  ist  eine  Interpolation  bis  zu  drei  Stunden  (d.h.  zwei
fehlende  Werte)  gerade  noch  physikalisch  zu  rechtfertigen  [Bauer,  pers.  Komm.].  Von  den
Zeitreihen  wurde  wiederum  jeweils  der  gleiche  Zeitraum  an  Meßwerten  verwendet  wie  in
Kap.4.1.1  beschrieben.
Die  Verwendung  von  Luftdruckmessungen  an  Wetterstationen  in  Nordwest-Europa  stellt
zusätzlich  einen  Versuch  dar,  die  luftdruckbedingten  Fernwellen  mit  zu  berücksichtigen
(Kap.2.1.7).  Allerdings  sind  damit  nur  solche  Wellen  erfaßbar,  die  in  der  Nordsee  und  dem
Nordatlantik  bis  maximal  Island  induziert  werden  können.  Ein  anderer  Weg,  Fernwellen  mit
zu  berücksichtigen,  ist  die  Hinzunahme  weiterer  ozeanographischer  Daten.  Wie  in  Kap.2.1.7
beschrieben,  wurde  eine  relativ  große  Übereinstimmung  des  Verlaufs  des  Reststaus  bei
Cuxhaven  mit  dem  15 h  früheren  Stau  von  Aberdeen  bemerkt,  sogar  dann,  wenn  dort  kein
Wind  herrschte.  Aus  diesem  Grunde  wurde  versucht,  den  Stau  bei  Aberdeen  mit  in  ein
neuronales  Modell  einzubeziehen.  Auch  bei  diesem  Ort  wird  der  Stau  durch  Subtraktion  der
Gezeitenvorausberechnungen  von  den  Pegelmessungen  gebildet.  Da  aber  im  Jahre  1993
Hafenarbeiten  in  Aberdeen  vorgenommen  wurden,  die  den  Pegel  verfälschten,  wurde  auf  den
Ort  Wiek,  der  nördlich  von  Aberdeen  ebenfalls  in  Schottland  liegt,  ausgewichen  (Abb.2.6).
Nach  Rücksprache  mit  dem  Wasserstandsvorhersagedienst  macht  es  in  bezug  auf  Fernwellen
keinen  nennenswerten  Unterschied,  ob  die  Daten  von  Aberdeen  oder  von  Wiek  verwendet
werden.  Sowohl  die  Messungen  als  auch  die  Gezeitenvorausberechnungen  für  Wiek  wurden
von  dem  British  Oceanographic  Data  Centre  (BODC)  in  Merseyside  in  Großbritannien  zur
Verfügung  gestellt.  Es  wurde  der  gleiche  Zeitraum  an  Daten  verwendet  wie  bei  den  bisher
beschriebenen  Daten.  Die  Messungen  des  Pegels  bei  Wiek  und  die  Gezeitenvorausberechnungen ­
  für  diesen  Ort  entsprechen  UTC.
Die  Zeitangaben  (MEZ  und  UTC)  werden  betont,  da  sämtliche  Zeitreihen  als  Eingaben  in
die  neuronalen  Modelle  zeitlich  aufeinander  abgestimmt  sein  müssen.  Die  Modelle  wurden
auf  UTC-Basis  trainiert.  Dazu  wurde  der  Datensatz  des  Staus  bei  Cuxhaven  von  MEZ  auf
UTC  umgestellt.
Prinzipiell  gibt  es  beim  Vergleich  von  Messungen  des  Pegels  an  verschiedenen  Orten  das
Problem  des  gemeinsamen  Bezugsniveaus.  In  der  BRD  z.B.  wird  als  Bezugsniveau  das
Normal  Null  verwendet  (Kap.4.1.1).  Da  aber  von  den  Pegelmessungen  sowohl  für  Cuxhaven
als  auch  für  Wiek  die  entsprechenden  Gezeitenvorausberechnungen  subtrahiert  werden,  wird
damit  auch  das  jeweilige  Bezugsniveau  entfernt  und  das  Problem  auf  diese  Weise  gelöst.  Allerdings ­
  werden  für  die  Vorausberechnungen  Koeffizienten  benutzt,  die  aus  früheren  Pegelmessungen ­
  berechnet  wurden.  Somit  wird  vorausgesetzt,  daß  sich  das  Bezugsniveau  zwischen
den  früheren  und  den  aktuellen  Messungen  zeitlich  nicht  wesentlich  geändert  hat.
            
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