DePArT
Detektion von küstenhydrologischen Phänomenen und Artefakten in minütlichen Tidepegeldaten
BMBF-Förderkennzeichen | 03KIS133-03KIS134 |
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Förderdauer | 01.07.2021–30.06.2023 |
Projektleitung | Universität Siegen, Forschungsinstitut Wasser und Umwelt, Abteilung Wasserbau und Hydromechanik Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jensen |
Schlüsselwörter | Tidepegel; Pegel; Pegeldaten; Wasserstandszeitreihen; küstenhydrologische Phänomene, anthropogene Einflüsse, Artefakte; Echtzeit-Detektion; Messfehler, Datenkorrektur, operationeller Betrieb, mathematisch-numerische Modelle; Hydrologie; Klimafolgeforschung; Nord- und Ostseeküste |
Wasserstandsdaten bilden die Grundlage für zahlreiche wichtige Entscheidungen und umfangreiche Investitionsvorhaben. Fehlerhafte oder fehlende Daten können dabei zu folgenschweren Fehlentscheidungen und Fehlinvestitionen führen.
Digitale Wasserstandszeitreihen bzw. Pegelbögen aus dem Küstenbereich bilden vielerlei Phänomene ab, die real im Gewässer stattfinden (Gezeiten, Windstau, Oberwasser, kleinräumige Seiches, Seebären, Boren, Vereisung, Sperrwerksbetrieb, Schiffspassagen etc.). Es finden sich aber auch – offensichtliche oder maskierte – Werte mit artifiziellen Anteilen, die man im weitesten Sinne als technische Störungen bezeichnen kann, und die vor einer weiteren Datenverarbeitung und -auswertung besonders behandelt werden müssen. Hierzu zählen auch höhenmäßige und zeitliche Verschiebungen der Aufzeichnung. Zeitspannen fehlender Messwerte aufgrund von Sensor- oder Leitungsdefekten sowie an der Station durchgeführter baulicher Maßnahmen, die im Weiteren als Lücken bezeichnet werden, gehören auch in diesen Kontext.
Ziel des KFKI-Verbundprojektes „Detektion von küstenhydrologischen Phänomenen und Artefakten in minütlichen Tidepegeldaten“ (DePArT) soll die Auswahl und Entwicklung adäquater mathematischer Verfahren zur Detektion von Artefakten in minütlichen Wasserstandszeitreihen und die Separierung spezifischer, natürlicher Einwirkungen in den aufgezeichneten Wasserstandsganglinien sein. Die ausgewählten und zu entwickelnden Verfahren sollen dabei in der Lage sein, die Pegeldaten in Echtzeit aufzubereiten. Wegen des großen Gezeiteneinflusses unterliegen die Wasserstandszeitreihen der Nordsee in aller Regel einer ausgeprägten Variabilität, was die numerische Auswertung schwieriger gestaltet als beispielsweise bei Ostseepegeln. Viele hier adressierte mathematisch-numerische Teilprobleme sind für Nord- und Ostsee aber gleichartig und können darüber hinaus auch im Binnenbereich angewendet werden. Das eigentliche Untersuchungsgebiet wird allerdings vorerst die Nordsee im Bereich der Deutschen Bucht nebst aller Tideflüsse und -nebenflüsse sein.
Publikationen
Soltau, Felix; Jensen, Jürgen; Kaehler, Christian; Arns, Arne (2024): Abschlussbericht - Kurzbericht - Detektion von küstenhydrologischen Phänomenen und Artefakten in minütlichen Tidepegeldaten (DePArT), 03KIS133-03KIS134. Hg. v. Universität Siegen, Forschungsinstitut Wasser und Umwelt. 4 Seiten.
Abschlussbericht
Soltau, Felix; Jensen, Jürgen; Kaehler, Christian; Arns, Arne (2024): Abschlussbericht - Sachbericht - Detektion von küstenhydrologischen Phänomenen und Artefakten in minütlichen Tidepegeldaten (DePArT), 03KIS133-03KIS134. Hg. v. Universität Siegen, Forschungsinstitut Wasser und Umwelt. 4 Seiten.
Abschlussbericht
Kaehler, Christian; Arns, Arne (2023): Abschlussbericht - Detektion von fehlerhaften Messungen und Artefakten sowie Bewertung in Abhängigkeit standortspezifischer und phänomenologischer Charakteristik (DePArT A), 03KIS133. Hg. v. Universität Rostock Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Professur Küstenschutz und Küstendynamik. 27 Seiten.
Abschlussbericht
Kaehler, Christian; Arns, Arne (2023): Kurzbericht - Detektion von fehlerhaften Messungen und Artefakten sowie Bewertung in Abhängigkeit standortspezifischer und phänomenologischer Charakteristik (DePArT A), 03KIS133. Hg. v. Universität Rostock Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät Professur Küstenschutz und Küstendynamik. 1 Seiten.
Abschlussbericht
DePArT A
Entwurf und Realisierung von Algorithmen zur Detektion von küstenhydrologischen Phänomenen und anthropogenen Einflüssen
BMBF-Förderkennzeichen 03KIS133 Förderdauer 01.07.2021–30.06.2023 Projektpartner Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Professur für Küstenschutz und Küstendynamik
J.-Prof. Dr.-Ing. Arne ArnsSchlüsselwörter Tidepegel; Pegel; Pegeldaten; Wasserstandszeitreihen; küstenhydrologische Phänomene, anthropogene Einflüsse, Artefakte; Echtzeit-Detektion; Messfehler, Datenkorrektur, operationeller Betrieb, mathematisch-numerische Modelle; Hydrologie; Klimafolgeforschung; Nord- und Ostseeküste Die Universität Rostock wird im Verbund Verfahren und Algorithmen zur Echtzeit-Detektion und Korrektur von Fehlern in den Wasserstandszeitreihen entwickeln und die Implementierung der Methoden in den operationellen Betrieb der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter (WSÄ) und des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unterstützen.
Die mathematisch-numerischen Verfahren werden die wissenschaftlichen und behördlichen Nutzungsmöglichkeiten der Minutenzeitreihen des Wasserstandes vereinfachen, erweitern und bestehende Nutzungen, unter anderem in den Bereichen Schifffahrt, Wasserstandsvorhersage, Wasserwirtschaft, Gezeitenberechnung und Klimafolgemodellierung (z.B. Meerespiegelanstieg) verbessern. Das Vorhaben greift damit Zielsetzungen des vom BMBF mitgetragenen „Forschungsrahmens des Kuratoriums für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI)“ auf und liefert Beiträge zu den Themenfeldern
„Dynamische Küsten als System verstehen“ und „Klimawandel – Auswirkungen erkennen und Anpassungen entwickeln“. Darüber hinaus werden die Themenbereiche „Globaler Wandel“ und „Umgang mit Naturgefahren“ des Forschungsprogramms der Bundesregierung MARE:N sowie die Aktion 4 der FONA-Strategie des BMBF „Klimawandelbedingte Extremereignisse in Deutschland erforschen“ angesprochen.DePArT B
Detektion von fehlerhaften Messungen und Artefakten sowie Bewertung in Abhängigkeit standortspezifischer und phänomenologischer Charakteristik
BMBF-Förderkennzeichen 03KIS134 Förderdauer 01.07.2021–30.06.2023 Projektpartner Universität Siegen, Forschungsinstitut Wasser und Umwelt, Abteilung Wasserbau und Hydromechanik
Prof. Dr.-Ing. Jürgen JensenSchlüsselwörter Tidepegel; Pegel; Pegeldaten; Wasserstandszeitreihen; küstenhydrologische Phänomene, anthropogene Einflüsse, Artefakte; Echtzeit-Detektion; Messfehler, Datenkorrektur, operationeller Betrieb, mathematisch-numerische Modelle; Hydrologie; Klimafolgeforschung; Nord- und Ostseeküste Die Universität Siegen wird im Verbund Methoden zur Echtzeit-Detektion von küstenhydrologischen Phänomenen und anthropogenen Einflüssen in den minütlichen Tidepegeldaten entwickeln und bewerten sowie die prototypische Implementierung der Methoden in den operationellen Betrieb der asserstraßen- und Schifffahrtsämter (WSÄ) und des Bundesamts für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) übernehmen. Die mathematisch-numerischen Verfahren werden die wissenschaftlichen und behördlichen Nutzungsmöglichkeiten der Minutenzeitreihen des Wasserstandes vereinfachen, erweitern und bestehende Nutzungen, unter anderem in den Bereichen Schifffahrt, Wasserstandsvorhersage, Wasserwirtschaft, Gezeitenberechnung und Klimafolgemodellierung (z.B. Meerespiegelanstieg) verbessern. Das Vorhaben greift damit Zielsetzungen des vom BMBF mitgetragenen „Forschungsrahmens des Kuratoriums für Forschung im Küsteningenieurwesen (KFKI)“ auf und liefert Beiträge zu den Themenfeldern „Dynamische Küsten als System verstehen“ und „Klimawandel – Auswirkungen erkennen und Anpassungen entwickeln“. Darüber hinaus werden die Themenbereiche „Globaler Wandel“ und „Umgang mit Naturgefahren“ des Forschungsprogramms der Bundesregierung MARE:N sowie die Aktion 4 der FONA-Strategie des BMBF „Klimawandelbedingte Extremereignisse in Deutschland erforschen“ angesprochen.