Tideunabhängige Kennwerte des Wasserstands

Graphische Darstellung der tideunabhängigen Kennwerte des Wasserstands. Diese Darstellung ist zusätzlich auch als Encapsulated PostScript Datei erhältlich.

Motivation

Die Berechnung und graphische Darstellung der tideunabhängigen Kennwerte des Wasserstands kann dazu beitragen, einige Aspekte des Systemverhaltens natürlicher Gewässer näher zu beleuchten. Im Gegensatz zu den Tidekennwerten des Wasserstands dient die Ermittlung der tideunabhängigen Wasserstandskennwerte in erster Linie der Analyse des (System-) Verhaltens von

• nicht durch Gezeiten dominierten Gewässern, wie beispielsweise den Küstengewässern und Flußmündungen entlang der Ostseeküste, oder
• Extremsituationen, wie z.B. Sturmfluten in an die Nordsee grenzenden Ästuarien, welche durch einen von den mittleren Gezeiten deutlich abweichenden Wasserstandsverlauf gekennzeichnet sind, sowie ferner
• zur Ermittlung von Wasserstandskennwerten für beliebig lange oder kurze Analysezeiträume.

Im einzelnen sind verschiedene nützliche Anwendungen die Analyseergebnisse denkbar:

• Neben den Extremwasserständen (HW und NW) vermittelt insbesondere die Wasserstandsdifferenz zwischen HW und NW einen guten Eindruck von der Variablität des Wasserstands in einem beliebigen Analysezeitraum.
• Der zeitliche Ablauf einer Hoch- oder Niedrigwasserwelle tritt demgegenüber in den berechneten Eintrittszeitdifferenzen für den Hoch- und Niedrigwassereintritt klar hervor.
• Die für den Analysezeitraum errechneten maximalen Steig- und Fallgeschwindigkeiten der Wasseroberfläche bieten einen zusätzlichen Maßstab zur Charakterisierung des Ablaufs von Sturmflutereignissen.
• Aus den Zeiten für die Hoch- und Niedrigwasserdauer können Rückschlüsse auf die Dauer von Ereignissen mit extremen Wasserspiegellagen gezogen werden. Diese Werte lassen sich z.B. zur Beurteilung der damit verbundenen Belastungen von Uferbereichen und Böschungen heranziehen und im Hinblick auf die Standsicherheit von Deichen oder Deckwerken interpretieren.
• Die Dynamik eines nicht durch Gezeiten dominierten Gewässers kann mit Hilfe des Wertes der Varianz des Wasserstandes oder der Standardabweichung des Wasserstandes (jeweils in Bezug auf den Mittelwasserstand) näher quantifiziert werden.

Eine automatische flächenhafte Analyse aller tideunabhängigen Kennwerte des Wasserstandes wird von den Programmen LZKWF und NCANALYSE durchgeführt.

Definition der tideunabhängigen Kennwerte des Wasserstands

Hochwasserstand (HW)

Höchster Wert der Wasserstände innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Hochwasserstand.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Niedrigwasserstand (NW)

Niedrigster Wert der Wasserstände innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Niedrigwasserstand.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Mittelwasserstand (MW)

Arithmetischer Mittelwert der Wasserstände innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Mittelwasserstand.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Wasserstandsdifferenz (HW-NW)

Höhenunterschied zwischen dem Hochwasserstand HW und dem Niedrigwasserstand NW innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Wasserstandsdifferenz.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Hochwasserzeit

Eintrittszeit des Hochwasserstands innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Hochwasserzeit.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Niedrigwasserzeit

Eintrittszeit des Niedrigwasserstands innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Niedrigwasserzeit.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Gesamtüberflutungsdauer

Zeitraum, für den eine Fläche innerhalb einer beliebigen Zeitspanne mit Wasser bedeckt ist.
Beispielgrafiken: Gesamtüberflutungsdauer.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Gesamttrockenfalldauer

Zeitraum, für den eine Fläche innerhalb einer beliebigen Zeitspanne nicht mit Wasser bedeckt ist (Trockenfalldauer der Fläche).
Beispielgrafiken: Gesamttrockenfalldauer.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Maximale Steiggeschwindigkeit

Maximale Anstiegsgeschwindigkeit des Wasserspiegels innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispiel: Maximale Steiggeschwindigkeit in der Außenems.
Analyseprogramm: LZKWF.

Maximale Fallgeschwindigkeit

Maximale Absinkgeschwindigkeit des Wasserspiegels innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispiel: Maximale Fallgeschwindigkeit in der Außenems.
Analyseprogramm: LZKWF.

Standardabweichung des Wasserstands

Standardabweichung der Wasserstände bezogen auf den Mittelwasserstand MW innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Standardabweichung des Wasserstands.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Varianz des Wasserstands

Varianz der Wasserstände bezogen auf den Mittelwasserstand MW innerhalb einer beliebigen Zeitspanne.
Beispielgrafiken: Varianz des Wasserstands.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Hochwasserdauer

Zeitraum, für den innerhalb einer beliebigen Zeitspanne die Wasserstände einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten.
Beispielgrafiken: Hochwasserdauer.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Niedrigwasserdauer

Zeitraum, für den innerhalb einer beliebigen Zeitspanne die Wasserstände einen vorgegebenen Grenzwert unterschreiten.
Beispielgrafiken: Niedrigwasserdauer.
Analyseprogramm: LZKWF und NCANALYSE.

Häufigkeitsverteilung des Wasserstands

Relative Häufigkeit (0.0 - 1.0), mit der Wasserstände innerhalb eines Intervalls (Klasse) vorhanden sind.
Beispielgrafiken: Häufigkeitsverteilung des Wasserstands.
Analyseprogramm: NCANALYSE.

Kumulative Häufigkeitsverteilung des Wasserstands

Kumulative Häufigkeit (0.0 - 1.0), mit der Wasserstände innerhalb eines Intervalls vorhanden sind.
Beispielgrafiken: Kumulative Häufigkeitsverteilung des Wasserstands.
Analyseprogramm: NCANALYSE.

Häufigkeit der Überschreitung von Wasserstandsgrenzwerten

Relative Häufigkeit (0.0 - 1.0), mit der Wasserstände oberhalb des jeweiligen Mittelwertes eines Intervalls (Klasse) liegen.
Beispielgrafiken: Häufigkeit der Überschreitung von Wasserstandsgrenzwerten.
Analyseprogramm: NCANALYSE.

Häufigkeit der Unterschreitung von Wasserstandsgrenzwerten

Relative Häufigkeit (0.0 - 1.0), mit der Wasserstände unterhalb des jeweiligen Mittelwertes eines Intervalls (Klasse) liegen.
Beispielgrafiken: Häufigkeit der Unterschreitung von Wasserstandsgrenzwerten.
Analyseprogramm: NCANALYSE.

Quantile des Wasserstands

Wasserstandswert einer Zeitreihe, der von einem bestimmten prozentualen Anteil der vorliegender Wasserstandswerte nicht überschritten wird.

• a) Beispielgrafik: Median Q_0.50
• b) Beispielgrafiken: Quantile Q_0.01, Q_0.05, Q_0.95, Q_0.99

Analyseprogramm: NCANALYSE.

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