Meereskunde 
- das empirisch statistische Verfahren, 
- das operationeile Modell für die Nord- 
und Ostsee, 
- das Windstaumodell und 
- das neuronale Netz. 
Für das empirisch statistische Verfahren 
wurde mit Hilfe multipler Regression aus zwanzig 
Jahre langen Zeitreihen der Stau bei Cuxhaven in 
Abhängigkeit von Windrichtung, Windstärke, sta 
tischem Lufdruck, dreistündiger Luftdruckände 
rung, Lufttemperatur und Unterschied zwischen 
Luft- und Wassertemperatur über der Deutschen 
Bucht ermittelt. 
Das operationeile Nord- und Ostseemodell 
(dreidimensional mit drei verschachtelten Gitter 
netzen von 20, 10 und 1,8 km Gitterweite) ist 
primär zur Berechnung der Strömungen konzi 
piert. Es berechnet aber auch die Wassertände 
im Gebiet bis zu 36 Stunden im voraus. Es wird 
einmal am Tag mit den meteorologischen Pro 
gnosen des Europamodells des DWD angetrie 
ben, berücksichtigt die Gezeiten mit 14 Partialti 
den und ist an ein einfacheres Modell für den 
nordöstlichen Atlantik gekoppelt, mit dem die 
Fernwellen aus dem Atlantik berechnet werden. 
Das speziell für die Wasserstandvorhersage 
konzipierte Windstaumodell (Gitterauflösung 10 
km) wird zweimal täglich, sobald neue meteorolo 
gische Prognosen verfügbar sind, eingesetzt. Da 
bei wird jeweils eine Rechnung nur mit Gezeiten 
anregung und eine zweite mit Gezeiten- und 
Windanregung durchgeführt. Aus der Differenz 
der beiden Ergebnisse erhält man die Vorhersage 
für den (Wind-)Stau. Da bei einem Vorhersageter 
min für die kommenden Hoch oder Niedrigwasser 
immer Prognosen von verschiedenen Simulati 
onsläufen vorliegen, lassen sich aus den Ergeb 
nissen des Modells Aussagen zur Entwicklung 
des Windstaus bei verbesserten meteorologi 
schen Vorhersagen ableiten. Da das Modell auf 
weniger Gitterpunkten als das operationeile Mo 
dell für Nord- und Ostsee rechnet, benötigt es für 
eine 72stündige Vorhersage maximal 15 Minuten. 
Künstliche neuronale Netze entspringen 
dem Wunsch des Menschen, das menschliche 
Gehirn in seiner Funktionsweise verstehen und 
nachahmen zu können. Aus der Fülle der Netzty 
pen wurde für die Wasserstandsvorhersage das 
zweischichtige, nach dem finnischen Physiker 
Kohonen benannte Netz, gewählt. Während der 
sog. Trainingsphase hat das Netz aus bekannten 
Wind- und Wasserstandsdaten bei Terschelling 
und Cuxhaven die Abhängigkeit des Staus bei 
Cuxhaven vom Wasserstand bei Terschelling und 
dem Wind in der Deutschen Bucht „gelernt“. In 
der Abrufphase wird aus der eingegebenen Wind 
prognose für die Deutsche Bucht und dem aktuel 
len Stau bei Terschelling der Stau bei Cuxhaven 
abgeleitet. 
Da auf den deutschen Revieren, wie z.B. der 
Elbe, die mittlere Wassertiefe häufig in der glei 
chen Größenordnung wie der Tiefgang der 
Schiffe liegt, ist es dort entscheidend wichtig, eine 
möglichst genaue Wasserstandsvorhersage be 
reitzustellen, um die Leichtigkkeit und Sicherheit 
der Schiffahrt zu gewährleisten. Aus diesem 
Grund sind für die Wasserstandsvorhersage auf 
der Elbe zwei spezielle numerische Modelle ent 
wickelt worden. 
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