Voß, Alina (2011) Statistische Modellierung extremer Pegelstände an der deutschen Ostseeküste. (Diploma thesis), Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Kiel, Germany, 73 pp.

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Abstract

Die Ostsee ist ein halbgeschlossenes Randmeer des Atlantik. Durch diese spezielle Lage ergeben sich geographisch und meteorologisch besondere Bedingungen für die Entstehung von Hochwasser, die sich von denen an der Nordseeküste unterscheiden. Die Vorhersage von Hochwasser ist für die Menschen, die entlang der Küste leben, von großer Bedeutung. Die meisten Modelle, die den Pegelstand und seine Einflussgrößen simulieren, können sehr gut die langfristige Variabilität vorhersagen, kurzfristige werden aber unterschätzt. Um diese Einflussgrößen zu spezifizieren, werden Pegelzeitreihen von fünf Standorten entlang der deutschen Ostseeküste auf der Grundlage der Extremwertstatistik auf das Verhalten ihrer Maxima untersucht. Es zeigt sich, dass die monatlichen Pegelmaxima überwiegend in Kombination mit einer nördlichen Windkomponente auftreten. Es wird ein statistisches lineares Modell aufgestellt, das durch Downscaling großskaliger Winddaten, hier ERA40 Reanalysedaten, die Maxima erklären und vorhersagen soll. Es werden drei Prädiktoren zusammengestellt und an die Extremwertverteilung der Pegelmaxima angepasst. Die Prädiktoren können den Einfluss einer nördlichen Windkomponente, die regional ein Anstauen von Wasser entlang der Küste verursacht, und einer westlichen Windkomponente über der Nordsee, die den Grad einer Vorfüllung der Ostsee bestimmt, erklären. Die Integration des Gesamtniederschlags über der Ostsee als dritter Prädiktor erklärt den Jahresgang der Pegelmaxima. Mit dem linearen Regressionsmodell werden die Parameter der Extremwertverteilungen der Pegelmaxima mit Hilfe der Prädiktoren modelliert und Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen der Pegelmaxima vorhergesagt. Es zeigt sich, dass das Modell 45 % der Variabilität der beobachteten Pegelmaxima durch die Mittelwerte Wahrscheinlichkeitsdichteverteilungen erklären kann.

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