Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Prä-Operationelle Vorhersage von Seegang und Wellenauflauf an Seedeichen in der deutschen Bucht
Die heutigen verfügbaren Frühwarnsysteme für Sturmfluten an der deutschen Nordseeküste basieren ausschließlich auf der Vorhersage lokaler Wasserstände. Andere hydrodynamische Belastungen, welche z. B. durch Windwellen und lokale Strömungen hervorgerufen werden, sowie die Widerstandsfähigkeit der Küstenschutzbauwerke (Seedeiche, Ufermauern etc.) werden in der Regel nicht berücksichtigt. Daher wurde ein Prototyp für ein operationelles Echtzeit- und Vorhersagesystem (im Nachfolgenden als „prä-operationelles“ Vorhersagesystem bezeichnet) für Seegang und seegangsinduzierte Belastungen auf der Basis von Naturmessungen und numerischen Simulationen bzw. empirischen Ansätzen entwickelt und am Beispiel von Seedeichen in der deutschen Bucht implementiert. Zur Vorhersage der seegangsinduzierten Belastungen wird ein Hybridmodell bestehend aus numerischen Simulationen (SWAN) sowie empirischen Ansätzen, z. B. EurOtop (2018), in Kombination mit Messdaten dazu verwendet, um beispielsweise mittlere Wellenauflaufhöhen während Sturmfluten an einem Seedeich der Nordseeinsel Pellworm vorherzusagen bzw. in Nahezu-Echtzeit abzuleiten. Das prä-operationelle Vorhersagesystem wurde am Beispiel der Langzeitvorhersage ausgewählter Sturmereignisse der letzten zehn Jahre (z. B. „XAVER“, 5.−6.12.2013) demonstriert und die Vorhersagequalität auf Basis vorhandener Naturmessungen bewertet. Die mittlere quadratische Abweichung (RMSE) der auf Basis der Vorhersagedaten (z. B. Windvorhersage des DWD bzw. Wasserstandsvorhersage) abgeleiteten mittleren Wellenauflaufhöhen (Ru2%) am Deich im Vergleich zu Messungen beträgt zwischen 3 % und 7 % (bzw. 0,16−0,34 m) und liegt damit in etwa in der gleichen Größenordnung wie die aus Seegangsmessdaten im Deichvorfeld bzw. direkt am Deichfuß berechneten mittleren Wellenauflaufhöhen.
Prä-Operationelle Vorhersage von Seegang und Wellenauflauf an Seedeichen in der deutschen Bucht
Die heutigen verfügbaren Frühwarnsysteme für Sturmfluten an der deutschen Nordseeküste basieren ausschließlich auf der Vorhersage lokaler Wasserstände. Andere hydrodynamische Belastungen, welche z. B. durch Windwellen und lokale Strömungen hervorgerufen werden, sowie die Widerstandsfähigkeit der Küstenschutzbauwerke (Seedeiche, Ufermauern etc.) werden in der Regel nicht berücksichtigt. Daher wurde ein Prototyp für ein operationelles Echtzeit- und Vorhersagesystem (im Nachfolgenden als „prä-operationelles“ Vorhersagesystem bezeichnet) für Seegang und seegangsinduzierte Belastungen auf der Basis von Naturmessungen und numerischen Simulationen bzw. empirischen Ansätzen entwickelt und am Beispiel von Seedeichen in der deutschen Bucht implementiert. Zur Vorhersage der seegangsinduzierten Belastungen wird ein Hybridmodell bestehend aus numerischen Simulationen (SWAN) sowie empirischen Ansätzen, z. B. EurOtop (2018), in Kombination mit Messdaten dazu verwendet, um beispielsweise mittlere Wellenauflaufhöhen während Sturmfluten an einem Seedeich der Nordseeinsel Pellworm vorherzusagen bzw. in Nahezu-Echtzeit abzuleiten. Das prä-operationelle Vorhersagesystem wurde am Beispiel der Langzeitvorhersage ausgewählter Sturmereignisse der letzten zehn Jahre (z. B. „XAVER“, 5.−6.12.2013) demonstriert und die Vorhersagequalität auf Basis vorhandener Naturmessungen bewertet. Die mittlere quadratische Abweichung (RMSE) der auf Basis der Vorhersagedaten (z. B. Windvorhersage des DWD bzw. Wasserstandsvorhersage) abgeleiteten mittleren Wellenauflaufhöhen (Ru2%) am Deich im Vergleich zu Messungen beträgt zwischen 3 % und 7 % (bzw. 0,16−0,34 m) und liegt damit in etwa in der gleichen Größenordnung wie die aus Seegangsmessdaten im Deichvorfeld bzw. direkt am Deichfuß berechneten mittleren Wellenauflaufhöhen.
Prä-Operationelle Vorhersage von Seegang und Wellenauflauf an Seedeichen in der deutschen Bucht
Dreier, Norman (Autor:in) / Fröhle, Peter (Autor:in) / German Coastal Engineering Research Council (Gastgebende Institution)
2021
27 pages
Aufsatz (Zeitschrift)
Elektronische Ressource
Deutsch
Prä-Operationelle Vorhersage von Seegang und Wellenauflauf an Seedeichen in der deutschen Bucht
| BASE | 2021
Prä-Operationelle Vorhersage von Seegang und Wellenauflauf an Seedeichen in der deutschen Bucht
| HENRY – Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) | 2021
| UB Braunschweig | 1974
Schräger Wellenauflauf an Seedeichen
| HENRY – Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) | 2002