TDKSF.DAT

Basisinformationen

Datei-Typ

tdksf.dat

Datei-Form

FORMATTED

Version

9.x / August 2009

Beschreibung

August 2009

Bedeutung der Datei

enthält allgemeine Eingabedaten für das Programm TDKSF

Datei-Inhalt

Vorbemerkungen zur Benutzung des Programms Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz des Programms TDKSF ist die vorherige Analyse des Datensatzes mit den Programmen

1. TDKWF (Tidekennwerte des Wasserstands), und
2. TDKVF (Tidekennwerte der Strömungsgeschwindigkeit).

Wesentliche Ergebnisse dieser Programme sind vorab auf Plausibilität zu überprüfen. Hierzu zählen insbesondere die Kenngrößen

• Eintrittszeitdifferenzen für das Tidehochwasser T_Thw,
• Eintrittszeitdifferenzen für das Tideniedrigwasser T_Tnw,
• Eintrittszeit Flutstromkenterung,
• Eintrittszeit Ebbestromkenterung,
• Kenterpunktabstand Flutstromkenterung und
• Kenterpunktabstand Ebbestromkenterung.
  

Die Plausibilitätskontrolle sollte dabei nicht nur für die Mittelwerte, sondern auch für die einzelnen Ereignisse durchgeführt werden. Sind die Ergebnisse nicht plausibel, so liegt dies häufig an einer unzweckmäßigen Wahl der verschiedenen Zeitfenster-Parameter oder an unzureichenden (Hilfs-) Referenzpositionen.

Danach sind die Voraussetzungen für eine erfolgreiche Anwendung des Programms TDKSF gegeben. Dennoch sollten auch hier die Ergebnisse nochmals auf Plausibilität geprüft werden, bevor diese weitergehend verwendet werden. Bei einer Analyse beispielsweise des Salzgehalts sollen in jedem Fall die Ergebnisse für

• SM mittlerer Salzgehalt während einer Tide,
• SV Salzgehaltsvariation während einer Tide, und
• RST residueller advektiver Salztransport während einer Tide

kontrolliert werden. Analoges gilt für die Analyse des Schwebstoffgehalts oder der Temperatur.

Kenntnis der realen Gegebenheiten, insbesondere z.B. des mittleren Salzgehalts und der Salzgehaltsvariation in einer Tide sind für eine erfolgreiche Anwendung von TDKSF unverzichtbare Voraussetzung.

Das Programm ist ungeeignet zur Analyse von Systemen, in denen nicht über den gesamten Analysezeitraum ein dominantes Tidesignal vorhanden ist. In diesen Fällen sollte geprüft werden, ob die Verwendung des Programms LZKSF eine geeignete Alternative darstellt.

Dateiinhalt

(optional) maximale Feldgrenzen für verschiedene Fortran-Felder

Topografie:

• MAXELE: maximale Anzahl der (Dreiecke) im Gitter (sind Vierecke in einem Gitter enthalten, so werden diese beim Lesen in zwei Dreiecke zerlegt).
• MAXKNO2D: maximale Anzahl der Punkte (Knoten des Gitters).
• MAXKNO3D: maximale Anzahl der Berechnungspunkte. Bei drei-dimensionalen Datensätzen i.d.R. deutlich größer als MAXKNO2D anzugeben.
• MAX_LPROFIL: maximale Anzahl der in einer Profiltopographie vorhandenen Längs- und Quer-Profile.
• MAX_GEOPOS: maximale Anzahl der Geopositionen (Geopositionen sind besonders ausgezeichnete Profilpunkte mit z.B. zusätzlichen Textinformationen).
• MAX_PKNO: maximale Anzahl der auf Längs- und Quer-Profilen vorhandenen Profilpunkte.
• MAX_SEGMENT: maximale Anzahl der Segmente auf Längs- und Quer-Profilen.
  

Analysedaten:

• MAXXTR: maximale Anzahl der (Thw- oder Tnw-) Ereignisse innerhalb des Analysezeitraums.
• MAXANAKNO2D: maximale Anzahl der in einem Analysezyklus verarbeitbaren 2D-Berechnungspunkte (für tiefengemittelte Daten).
• MAXANAKNO3D: maximale Anzahl der in einem Analysezyklus verarbeitbaren 3D-Berechnungspunkte (für tiefenstrukturierte Daten).
• MAX_SKALAR_2D: maximale Länge des Extremwertspeichers für tiefengemittelte, skalare Daten; sollte dem Wert von Anzahl der Ereignisse im Analysezeitraum

multipliziert mit MAXANAKNO2D und MAXVAR entsprechen.

• MAX_SKALAR_3D: maximale Länge des Extremwertspeichers für tiefenstrukturierte, skalare Daten; sollte dem Wert von Anzahl der Ereignisse im Analysezeitraum

multipliziert mit MAXANAKNO3D und MAXVAR entsprechen.

• MAX_VEKTOR_2D: maximale Länge des Extremwertspeichers für tiefengemittelte, vektorielle Daten; sollte dem Dreifachen von MAX_SKALAR_2D entsprechen.
• MAX_VEKTOR_3D: maximale Länge des Extremwertspeichers für tiefenstrukturierte, vektorielle Daten; sollte dem Vierfachen von MAX_SKALAR_3D entsprechen.
  

Zeitserie, z-Schichten und Datenvariationen:

• MAXNAZ: maximale Länge der zu analysierenden Zeitserien, so wie sie in den Datendateien abgelegt sind.
• MAXKMX: maximale Anzahl der z-Schichten im drei-dimensionalen Berechnungsgitter.
• MAXVAR: maximale Anzahl der Datenvariationen; entspricht bei einer Analyse des Schwebstoffgehalts der Anzahl der Fraktionen; in den anderen Fällen i.d.R. 1.

Die vom Anwender vorgegebenen maximalen Feldgrenzen können die Performance des Programms beeinflussen. Optimale Performance (geringster CPU-Zeitbedarf) wird erreicht, falls die Analyse für alle Datenpunkte in einem Analysezyklus durchgeführt werden kann. Dann ist allerdings der Memorybedarf der Anwendung am größten, da sehr viele Daten bis zu deren Ausgabe zwischengespeichert werden müssen. Die Analyse ist genau dann in einem Analysezyklus möglich, falls MAXANAKNO2D größer oder gleich MAXKNO2D und MAXANAKNO3D ebenfalls größer oder gleich

• MAXKNO3D vereinbart wird, und darüber hinaus die anderen Maximalwerte die o.g. Anforderungen ebenfalls erfüllen. Das funktioniert natürlich nur dann, insofern keine Einschränkungen durch das vorhandene Memory gegeben sind.
  

Typ der zu analysierenden Daten

• SALZTRANSPORTANALYSE : Analyse des Salztransports.
• SCHWEBSTOFFTRANSPORTANALYSE : Analyse des Schwebstofftransports.
• TEMPERATURTRANSPORTANALYSE : Analyse des Temperatur-/Wärmetransports.

Art der Analyse, Eingangsdaten Datei 1: Wasserstand, (bedarfsweise) zeitvariable Topografie:

• ZEIDIR: Zeitserienanalyse.

Dateiname des Typs dirz.bin mit den zu analysierenden Zeitserien. In der Datei müssen Wasserstands-Zeitserien sowie (optional) Topografie-Zeitserien enthalten sein, falls die Simulation mit alternativer Topografie durchgeführt wurde. Datei 2: Strömung:

• ZEIDIR: Zeitserienanalyse.

Dateiname des Typs dirz.bin mit den zu analysierenden Zeitserien. In der Datei müssen Strömungs-Zeitserien enthalten sein. Datei 3: Salzgehalt oder Schwebstoffgehalt oder Temperatur:

• ZEIDIR: Zeitserienanalyse.

Dateiname des Typs dirz.bin mit den zu analysierenden Zeitserien. In der Datei müssen in Abhängigkeit vom Typ der zu analysierenden Daten entweder Salzgehalts- oder Schwebstoffgehalts- oder Temperatur-Zeitserien enthalten sein. Anmerkungen: Liegen Zeitserien für tiefengemittelte Daten vor, so können alle Daten in einer Datei enthalten sein. Tiefenstrukturierte Daten liegen dagegen immer in (zumindest zwei) verschiedenen Dateien vor. Sollen Daten mit alternativer Topografie verarbeitet werden, so ist eine Analyse nur für Daten mit zeitlich konstanter Topografie möglich. Daten einer Simulation mit Morphodynamik können für die Ermittlung der Tidekennwerte des Salzgehalts, des Schwebstoffgehalts oder der Temperatur nicht verwendet werden. Analysezeitraum

• Beginn des Analysezeitraums.
• Ende des Analysezeitraums.

Der Beginn des Analysezeitraums sollte ca. 3-4 Stunden vor dem ersten zu analysierenden Tnw an der Haupt-Referenzposition liegen. Der Analysezeitraum sollte ca. 3-4 Stunden nach dem Eintritt des Tnw an der Haupt-Referenzposition enden. Idealer Weise sollte die Analyse mit einem Tnw beginnen und mit einem Tnw enden. Der Analysezeitraum sollte möglichst nicht den gesamten in der Datei abgespeicherten Zeitraum umfassen. Vor Beginn sowie nach Ende des Analysezeitraums sollten in der Datei noch Daten für jeweils eine Tide enthalten sein. Bei sehr großen Simulationsgebieten ist auch das ggf. nicht ausreichend. Koordinaten der Haupt-Referenzposition Tidezuordnung

• X-Koordinate,
• Y-Koordinate, und
• Z-Koordinate.

Die Lage dieser Position muss so gewählt werden, dass

der zur Position am nächsten gelegene Knotenpunkt niemals trockenfällt, die gewünschten Thw-, Tnw-, Kf- und Ke-Ereignisse einwandfrei erkennbar sind, und das erste und letzte zu analysierende Ereignis hinreichend weit von Beginn und Ende des Analysezeitraums entfernt liegt (siehe auch oben).

Werden von mit Programm DIDAMINTQ querschnittsintegrierte Daten weiter verarbeitet, so muss hierfür ein geeigneter Haupt-Profilpunkt aus den damit erzeugten geopos-Dateien gewählt werden. Koordinaten der Haupt-Referenzposition Phasenbezug

• X-Koordinate,
• Y-Koordinate, und
• Z-Koordinate.

Es gelten die obigen Empfehlungen. Auf diese Position werden die Eintrittszeitdifferenzen der lokalen Flut- und Ebbestromkenterung bezogen. Die Lage ist zweckmäßig zu wählen, um die Interpretation der Eintrittszeitdifferenzen in Bezug auf die Ausbreitung der Tidewelle im ortsspezifischen Modell zu erleichtern. Additionskonstante für die Koordinaten

• X: x-Koordinate des Nullpunkts.
• Y: y-Koordinate des Nullpunkts.
• Z: z-Koordinate des Nullpunkts.

Falls die Koordinaten in der Gitterdatei gegen einen von (0.0,0.0,0.0) abweichenden Ursprung verschoben sind, müssen hier die entsprechenden Werte vorgegeben werden. Die hier angegebenen Zahlen werden zu den Gitterkorrdinaten addiert. Steuerdaten für die Analyse Wasserstand:

• IFV: Zeitfenster in Minuten, innerhalb dem ein Thw- bzw. Tnw-Eintritt vor dem Eintritt an der jeweiligen Referenzposition erfolgen muss, um noch als zu demselben (Tide-) Ereignis gehörend erkannt zu werden. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 60 und 180 Minuten.
• IFN: Zeitfenster in Minuten, innerhalb dem ein Thw- bzw. Tnw-Eintritt nach dem Eintritt an der jeweiligen Referenzposition erfolgen muss, um noch als zu demselben (Tide-) Ereignis gehörend erkannt zu werden. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 60 und 180 Minuten.
• ZEITFENSTER: Zeitraum in Minuten, innerhalb dem ein Extremwert (Maximum oder Minimum) ein absolutes Extrema sein muss, um als ein gültiges Thw- oder Tnw-Ereignis registriert zu werden. Dieser Parameter hilft bei der Suche nach den richtigen Extrema, da relative Extrema damit sicher ausgeschlossen werden können. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 30 und 120 Minuten.
• KHLIMIT: minimale Wasserbedeckung in Metern für die Analyse. Unterschreitet die aktuelle Wasserbedeckung diesen Wert, so wird eine Position als trocken gefallen betrachtet und die Wasserstands- sowie Strömungsdaten nicht analysiert. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 0.01 und 0.10 Metern.

Hinweis: dieser Wert kann von der in der Simulation benutzten minimalen Schichtdicke abweichen. Liegt der in der Simulation benutzte Wert über dem hier gesetzten Wert, so wird auch für die Analyse der in der Simulation benutzte Wert verwendet. War der in der Simulation benutzte Wert hingegen kleiner, so wird der hier angegebene Wert benutzt. Im Idealfall sollte allerdings derselbe Wert wie in der Simulation benutzt werden, um die volle Genauigkeit auszuschöpfen. Insbesondere bei tiefenstrukturierten Daten werden bei einem zu groß gewählten KHLIMIT-Wert die Berechnungsschichten des z-Gitters in der Analyse vorzeitig trockengelegt und damit die Genauigkeit der Analyseergebnisse verschlechtert. Dies spielt insbesondere dann eine Rolle, falls aus tiefengemittelten Eingangsdaten abgeleitete Analyseergebnisse mit aus tiefenstrukturierten Eingangsdaten abgeleiteten tiefengemittelten Analyseergebnissen verglichen werden sollen. Für diese vier Parameter sollten dieselben Werte wie in den Programmen TDKWF und TDKVF verwendet werden. Zur Definition von Thw und Tnw siehe unter Tidekennwerte des Wasserstands. Ebbestromkenterung sowie Stauwasserdauer bei Ebbestromkenterung (Ke):

• IFV: Zeitfenster in Minuten, innerhalb dem Ke vor dem Eintritt des lokalen Tnw erfolgen darf, um noch als zu demselben (Tide-) Ereignis gehörend erkannt zu werden. Der Wert beträgt typischer Weise zwischen 0 und 60 Minuten.
• IFN: Zeitfenster in Minuten, innerhalb dem Ke nach dem Eintritt des lokalen Tnw erfolgen darf, um noch als zu demselben (Tide-) Ereignis gehörend erkannt zu werden. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 60 und 180 Minuten.
• ZEITFENSTER: Zeitraum in Minuten, innerhalb dem ein Strömungsminimum ein absolutes Minimum sein muss, um als ein gültiges Ke-Ereignis registriert zu werden. Dieser Parameter hilft bei der Suche nach den richtigen Extrema, da relative Extrema damit sicher ausgeschlossen werden können. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 30 und 90 Minuten.

Hinweis: In den tiefen (Schifffahrts-) Rinnen der deutschen Ästuare erfolgt Ke i.d.R. nach Tnw. Die Zeitdifferenz wächst von der Tidegrenze nach See an, und kann in den seewärtigen Gebieten zwei Stunden betragen. Für diese drei Parameter sollten dieselben Werte wie in dem Programm TDKVF verwendet werden. Zur Definition von Ke siehe unter Tidekennwerte der Strömungsgeschwindigkeit. Flutstromkenterung sowie Stauwasserdauer bei Flutstromkenterung (Kf):

• IFV: Zeitfenster in Minuten, innerhalb dem Kf vor dem Eintritt des lokalen Thw erfolgen darf, um noch als zu demselben (Tide-) Ereignis gehörend erkannt zu werden. Der Wert beträgt typischer Weise zwischen 0 und 60 Minuten.
• IFN: Zeitfenster in Minuten, innerhalb dem Kf nach dem Eintritt des lokalen Thw erfolgen darf, um noch als zu demselben (Tide-) Ereignis gehörend erkannt zu werden. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 60 und 180 Minuten.
• ZEITFENSTER: Zeitraum in Minuten, innerhalb dem ein Strömungsminimum ein absolutes Minimum sein muss, um als ein gültiges Kf-Ereignis registriert zu werden. Dieser Parameter hilft bei der Suche nach den richtigen Extrema, da relative Extrema damit sicher ausgeschlossen werden können. Der Wert liegt typischer Weise zwischen 30 und 90 Minuten.

Hinweis: In den tiefen (Schifffahrts-) Rinnen der deutschen Ästuare erfolgt Kf i.d.R. nach Thw. Die Zeitdifferenz wächst von der Tidegrenze nach See an, und kann in den seewärtigen Gebieten zwei bis drei Stunden betragen. Für diese drei Parameter sollten dieselben Werte wie in dem Programm TDKVF verwendet werden. Zur Definition von Kf siehe unter Tidekennwerte der Strömungsgeschwindigkeit. Auswahl der Analysemethoden, Dateien für die Analyseergebnisse Für die Auswahl der Analysen muss in Abhängigkeit vom Typ der zu analysierenden Daten jeweils ein Steuerwort, gefolgt von logischen Indikatoren zur Kennzeichnung der Durchführung und Datenausgabe tiefengemittelter sowie tiefenstrukturierter Analysen, und schließlich der (gemeinsame) Namensbestandteil der Dateien für die jeweiligen Analyseergebnisse angegeben werden. Die Ergebnisse werden getrennt für tiefengemittelte und tiefenstrukturierte Daten in eine Datei des Typs dirz.bin geschrieben. Salztransport Steuerworte für flutstrombezogene Salzgehaltskenngrößen:

• (optional) ASF: advektiver Salztransport durch den Flutstrom

Steuerworte für ebbestrombezogene Salzgehaltsskenngrößen:

• (optional) ASE: advektiver Salztransport durch den Ebbestrom

Steuerworte für dimensionslose, tidebezogene Salzgehaltskenngrößen (Verhältniswerte):

• (optional) FEA: Verhältniswert advektiver Salztransport durch den Flutstrom : advektiver Salztransport durch den Ebbestrom

Steuerworte für dimensionsbehaftete, tidebezogene Salzgehaltskenngrößen:

• (optional) SX: maximaler Salzgehalt während einer Tide
• (optional) SN: minimaler Salzgehalt während einer Tide
• (optional) SM: mittlerer Salzgehalt während einer Tide
• (optional) SV: Salzgehaltsvariation während einer Tide
• (optional) RST: residueller advektiver Salztransport während einer Tide

Hinweise: Falls SV gewählt wurde, so muss auch SX und SN angegeben werden. (fraktionierter) Schwebstofftransport Steuerworte für flutstrombezogene Schwebstoffgehaltskenngrößen:

• (optional) SASF: advektiver Schwebstofftransport durch den Flutstrom

Steuerworte für ebbestrombezogene Schwebstoffgehaltsskenngrößen:

• (optional) SASE: advektiver Schwebstofftransport durch den Ebbestrom

Steuerworte für dimensionslose, tidebezogene Schwebstoffgehaltskenngrößen (Verhältniswerte):

• (optional) SFEA: Verhältniswert advektiver Schwebstofftransport durch den Flutstrom : advektiver Schwebstofftransport durch den Ebbestrom

Steuerworte für dimensionsbehaftete, tidebezogene Schwebstoffgehaltskenngrößen:

• (optional) SSX: maximaler Schwebstoffgehalt während einer Tide
• (optional) SSN: minimaler Schwebstoffgehalt während einer Tide
• (optional) SSM: mittlerer Schwebstoffgehalt während einer Tide
• (optional) SSV: Schwebstoffgehaltsvariation während einer Tide
• (optional) SRST: residueller advektiver Schwebstofftransport während einer Tide

Hinweise:

• Falls SSV gewählt wurde, so muss auch SSX und SSN angegeben werden.

Temperatur-/Wärmetransport Steuerworte für flutstrombezogene Wärmetransport-Kenngrößen:

• (optional) TASF: advektiver Wärmetransport durch den Flutstrom

Steuerworte für ebbestrombezogene Wärmetransport-Kenngrößen:

• (optional) TASE: advektiver Wärmetransport durch den Ebbestrom

Steuerworte für dimensionslose, tidebezogene Wärmetransport-Kenngrößen (Verhältniswerte):

• (optional) TFEA: Verhältniswert advektiver Wärmetransport durch den Flutstrom : advektiver Wärmetransport durch den Ebbestrom

Steuerworte für dimensionsbehaftete, tidebezogene Temperatur-/Wärmetransport-Kenngrößen:

• (optional) TSX: maximale Temperatur während einer Tide
• (optional) TSN: minimale Temperatur während einer Tide
• (optional) TSM: mittlere Temperatur während einer Tide
• (optional) TSV: Temperaturvariation während einer Tide
• (optional) TRST: residueller advektiver Wärmetransport während einer Tide

Hinweise:

• Falls TSV gewählt wurde, so muss auch TSX und TSN angegeben werden.

Ende der Eingabe der Analysegrößen

• ENDDATA

(optional) Hilfs-Referenzpositionen Mit den Hilfs-Referenzpositionen (HR) kann eine verkettete Liste von räumlich über das zu analysierende System verteilten Punkten erzeugt werden, die an dem Haupt-Referenzpunkt Tidezuordnung (RT) ihren Ausgang nimmt. Programmintern werden zunächst, ausgehend von dem Haupt-Referenzpunkt RT an allen HRs die Kennwertanalysen durchgeführt, wobei für die korrekte Phasenzuordnung der Ereignisse auf den jeweiligen Vorgänger (Referenzposition) verwiesen wird. Auf diesem Wege gelingt es, eine konsistente Zuordnung der einzelnen Kennwerte zu den richtigen Tiden (Ereignissen) auch in großen Systemen zu erzielen, in denen die Laufzeit der Tidewelle vergleichbar mit der Tidedauer oder sogar größer als diese ist.

• X: x-Koordinate der Hilfs-Referenzposition.
• Y: y-Koordinate der Hilfs-Referenzposition.
• Z: z-Koordinate der Hilfs-Referenzposition.
• HORD: Ordnungszahl der Hilfs-Referenzposition. Diese muss größer als 1 sein (mit 1 wird die Haupt-Referenzposition Tidezuordnung bezeichnet).
• VORD: Ordnungszahl der vorangehenden (Hilfs-) Referenzposition, von der diese Hilfs-Referenzposition ihre Analysezeitfenster übernimmt. Wenigstens ein Mal muss auf die Haupt-Referenzposition Tidezuordnung RT verwiesen werden. Es kann mehrfach auf dieselbe Vorgänger-Referenzposition verwiesen werden, z.B. bei Verzweigungen.
  

Die Lage dieser Positionen muss so gewählt werden, dass der zur Position am nächsten gelegene Knotenpunkt niemals trockenfällt, und die gewünschten Thw-, Tnw-, Kf- und Ke-Ereignisse einwandfrei erkennbar sind.
Ende der Eingabesteuerdaten ENDDATA

Programme, welche diesen Datei-Typ benutzen

TDKSF

Beispiel-Datei

• $PROGHOME/examples/Tdksf/Tdksf.2D.dat (Analyse tiefengemittelter Daten), und

• $PROGHOME/examples/Tdksf/Tdksf.3D.dat (Analyse tiefenstrukturierter Daten).

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Strukturübersicht