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Zur automatischen Scheitelpunktbestimmung gemessener Tidekurven in der Deutschen Bucht

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2009

Autor/Autorin:
Sylvin H. Müller-Navarra

Schlagworte:
Deutsche Bucht, Extremwertabtastung, numerische Glättung, Tidekurve, Tidescheitelwerte

Auf den ersten Blick erscheint die Festlegung der Tidescheitelwerte einer digitalen Pegelkurve ein triviales Problem zu sein. Die Kurven weisen jedoch mannigfaltige natürliche und artifizielle Störungen auf, die zwar für einen erfahrenen Hydrologen bei manueller Auswertung ohne weiteres herauszufiltern sind, eine automatische, IT-gestützte Tidescheitelbestimmung aber enorm erschweren. Seit mehr als 20 Jahren wird für letzteres ein Verfahren verwendet, welches die Zeitreihe stückweise an ein Polynom höherer Ordnung anpasst. Die Ordnungszahl des Polynoms und die verwendete Zeitspanne sind dabei jedoch abhängig von den natürlichen Verhältnissen am Standort und von den technischen Eigenschaften des Pegels zu wählen.

Motivation für die Entwicklung einer neuen, automatischen Methode war die gewünschte Einsetzbarkeit im Wasserstandsvorhersagedienst für die deutsche Nordseeküste. Hierbei müssen ständig die neuesten Tidescheitelwerte festgestellt und in die laufenden Vorhersagen eingearbeitet werden. Das ist bei der Vielzahl der mittlerweile per Datenfernübertragung verfügbaren Pegelzeitreihen manuell nicht länger möglich.

Drei Teilprobleme mussten gelöst werden: die numerische Glättung der Kurven, die Extremwertabtastung und die Nummerierung der Extremwerte. Dabei konnten Verfahren aus ganz unterschiedlichen Wissenschaftszweigen adaptiert werden. Finanzmathematik und technische Mechanik zeigten einen Lösungsweg für die Glättung auf, und aus der Himmelsmechanik empfahl sich eine Nummerierung dem Monde folgend.