Wasserstandsvorhersagen sind grundsätzlich mit Unsicherheiten behaftet, die sich durch Verbesserung von Datengrundlagen und Modellen zwar reduzieren, jedoch nie vollständig ausräumen lassen. Eine Unsicherheitsquelle bilden bereits die Mess- bzw. Eingangsdaten, die mit Ungenauigkeiten behaftet sind. Hinzu kommt, dass die mathematischen Modelle, eine wesentliche Komponente der Vorhersagesysteme, die natürlichen Vorgänge nur in vereinfachter Form nachbilden können. Dies gilt für die hydrodynamische Berechnung der Strömung im Gewässernetz und, mehr noch, für großräumige Wasserhaushaltsmodelle (Einzugsgebiet). Mit zunehmender Vorhersagezeit hängen die vorhergesagten Wasserstände mehr und mehr von der meteororlogischen Vorhersage ab. Insbesondere Abweichungen der Niederschlagsvorhersage, sei es bei der Menge oder der räumlichen und zeitlichen Verteilung, werden so zu Ungenauigkeiten in der Wasserstandsvorhersage. Da sich alle diese Fehler addieren, nimmt die Unsicherheit in der Vorhersage mit zunehmenden Vorhersagezeiten zu - und damit die mögliche Abweichung der Vorhersage vom tatsächlich eintretenden Messwert.
Unterscheidung in Vorhersage und Abschätzung bei der deterministischen 4-Tage-Vorhersage für den Rhein
Für die 4-Tages-Vorhersage am Rhein haben wir umfangreiche Qualitätskontrollen durchgeführt. Die Untersuchung der Unsicherheiten für den Vorhersagezeitraum von vier Tagen ergab folgendes:
- Für die ersten zwei Tage können, wie bisher, die Wasserstände mit 80%iger Sicherheit auf ± 10cm genau vorhergesagt werden.
- Für die Vorhersage am 3. und 4. Tage fällt die Genauigkeit mit ± 20 cm in 80% aller Fälle etwas geringer aus.
Um dieser größeren Unsicherheit am 3. und 4. Tag Rechnung zu tragen, wird bei der Veröffentlichung der Vorhersagen unterschieden zwischen:
- Vorhersage (1. und 2. Vorhersagetag) und
- Abschätzung (3. und 4. Vorhersagetag).
Darstellung der deterministischen Wasserstandsvorhersagen in ELWIS
Die Unterscheidung zwischen Vorhersage und Abschätzung des Wasserstandes für den Rhein findet sich im Elektronischen Wasserstraßen-Informationsservice ELWIS wieder. Die Tabellen enthalten getrennte Spalten für die 48-stündige Vorhersage und die sich anschließende 48-stündige Abschätzung. In den Spalten ganz links finden sich die Messwerte von heute und des Vortags.
Auch die Grafiken enthalten unterschiedliche Symbole für Messwerte, Vorhersage und Abschätzung:
- Messwerte - blaue, miteinander verbundene Quadrate
- Vorhersagen - gefüllte rote Quadrate
- Abschätzungen - leere rote Quadrate
In den Tabellen und Grafiken beziehen sich die Zeitangaben ganzjährig auf die Normal-/Winterzeit (MEZ), so dass in den Sommermonaten die 7-Uhr-Vorhersage um 6 Uhr beginnt (7 Uhr MESZ = 6 Uhr MEZ).
Vertrauensbereich der probabilistischen 14-Tage- und 6-Wochen-Vorhersagen
Für mittel- und längerfristige Vorhersagen, wie die 14-Tage- und 6-Wochen-Vorhersagen, wird die Unsicherheit dynamisch in jedem Vorhersagelauf ermittelt und explizit in Form eines Unsicherheits- bzw. Vertrauensbereichs dargestellt. Für die kurzfristigeren Vorhersagen an Rhein, Donau und Elbe wird die über den Vorhersagezeitraum zunehmende Unsicherheit bisher pauschal in eher qualitativer Form kommuniziert, in dem zwischen „Vorhersage“ und „Abschätzung“ unterschieden wird. Perspektivisch ist auch für kurzfristige Vorhersage die quantitative Ermittlung eines Unsicherheitsbereichs vorgesehen.