14-Tage-Wasserstandsvorhersage für ausgewählte Pegel am Rhein
Seit Juli 2022 veröffentlicht die BfG eine wahrscheinlichkeitsbasierte 14-Tage-Vorhersage des Wasserstandes für schifffahrtsrelevante Pegel des Rheins. Der Vorhersagezeitraum der 2019 eingeführten 10-Tage-Vorhersage wurde damit um vier Tage verlängert.
Hohe Zugriffszahlen der vergangenen Jahre deuteten auf eine große Nachfrage von Schifffahrt und verladender Wirtschaft nach einer erweiterten Prognose hin. Deswegen verstärkte die BfG – in regem Austausch mit den Nutzern – ihre Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen, um die Güte der wahrscheinlichkeitsbasierten Vorhersage zu steigern und den Vorhersagezeitraum zu erweitern. Dazu wurde das Vorhersageverfahren im Bereich der hydrologischen und meteorologischen Eingangsdaten und der Modellkomponenten verbessert. Die 14-Tage-Vorhersage ermöglicht nun eine bessere mittelfristige Planung von Transportvorhaben auf dem Rhein als Europas wichtigstem Binnenschifffahrtsweg. Die Vorhersage wird weiterhin über den elektronischen Wasserstraßen-Informations-Service (ELWIS) der WSV veröffentlicht.
Wie sieht die 14-Tage-Vorhersage aus und wie ist sie zu interpretieren?
Bei der 14-Tage-Vorhersage handelt es sich um eine wahrscheinlichkeitsbasierte Vorhersage. Dies bedeutet, dass die prognostizierte Wasserstandsentwicklung mit einem abgestuften Vertrauensbereich versehen ist. Der Vertrauens- oder Unsicherheitsbereich wird mit Hilfe von Wahrscheinlichkeiten beschrieben und farbig dargestellt. So entsteht eine Abbildung, die einem geöffneten Trichter bzw. Fächer ähnelt.
14-Tage-Vorhersage für Pegel Kaub vom 13.1.2022: Unterschreitungswahrscheinlichkeiten von Wasserständen in Prozent, basierend auf Tagesmittelwerten (00:00 – 00:00 Uhr des Folgetages)
Der dargestellte symmetrische Farbverlauf gibt die Unterschreitungswahrscheinlichkeiten der zugehörigen Wasserstände an und orientiert sich an der weitverbreiteten Darstellung der Vorhersageunsicherheit in der Hydrologie. Dabei liegt der Erwartungswert im dunklen Farbbereich. Hiervon ausgehend wird mit zu- bzw. abnehmender Unterschreitungswahrscheinlichkeit der Farbverlauf schrittweise heller. Außerhalb des in hellblau dargestellten Vertrauensbereichs (5 % ober- und 5 % unterhalb) liegen im statistischen Mittel noch 10 % aller Beobachtungen.
Was steckt hinter der 14-Tage-Vorhersage?
Die 14-Tage-Vorhersage basiert auf aktuellen Messwerten von rund 50 Pegeln des Bundes und der Länder im Rheineinzugsgebiet und den Informationen von über 1000 Wetterstationen. Zusätzlich werden zahlreiche meteorologische Vorhersagen aus verschiedenen Quellen berücksichtigt (sog. Ensembles). Auf Grundlage dieser umfangreichen Echtzeitdaten ermittelt die BfG mit hydrologischen und hydraulischen Modellen ein Ensemble von Wasserstandsvorhersagen über die kommenden 14 Tage. Auf dieser Basis werden in Kombination mit statistischen Methoden an den abladerelevanten Rheinpegeln die Unterschreitungswahrscheinlichkeit der verschiedenen Wasserstände ermittelt, aus der dann die charakteristische trichter- bzw. fächerförmige Darstellung entsteht.
Warum ist die 14-Tage-Vorhersage wahrscheinlichkeitsbasiert?
Wasserstandsvorhersagen sind stets mit Unsicherheiten behaftet, die mit zunehmender Vorhersagedauer deutlich zunehmen. Über den betrachteten Vorhersagezeitraum von 14 Tagen sinkt die Zuverlässigkeit von Wasserstandsvorhersagen zunehmend, bedingt durch die Fortpflanzung von Ungenauigkeiten in der Modellierung des Zusammenspiels einer Vielzahl meteorologischer, hydrologischer und hydraulischer Prozesse in der Vorhersagekette. Die Angabe von Wahrscheinlichkeiten macht die Unsicherheit in der jeweiligen Situation explizit sichtbar und erlaubt dem Nutzer, Entscheidungen gemäß seines individuellen Sicherheitsbedürfnisses bzw. einer Risikoabschätzung zu treffen.
Für welche Pegel ist die 14-Tage-Vorhersage verfügbar?
Die 14-Tage-Vorhersage wird für die sieben abladerelevanten Rhein-Pegel Oestrich, Kaub, Koblenz, Köln, Düsseldorf, Duisburg-Ruhrort und Emmerich analog der 4-Tage Niedrig- und Mittelwasservorhersage über ELWIS bereitgestellt. Eine Aktualisierung der 14-Tage-Vorhersage erfolgt arbeitstäglich, jeweils am späten Vormittag.