Vorhersagesysteme organisieren die technische Seite des Vorhersageprozesses und unterstützen die Vorhersagezentralen bei der laufenden Erstellung ihrer Produkte. Sie steuern die Verarbeitung einer Vielzahl meteorologischer und hydrologischer Eingangsdaten und verknüpfen diese mit den einzelnen hydrologischen, hydrodynamischen und statistischen Vorhersagemodellen. Am Ende der Berechnung formen sie die Ergebnisse zu Produkten, die auf die jeweiligen Nutzer zugeschnitten sind. Im Laufe der Zeit wurden die Vorhersagesysteme zunehmend automatisiert, wobei das Vorhersagepersonal den Prozess über grafische Oberflächen überwachen und bei Bedarf eingreifen kann. Die BfG sowie die weiteren Vorhersagezentralen des Bundes setzen für Vorhersagen an den Binnenwasserstraßen die Vorhersagesysteme Delft-FEWS und WAVOS ein, die über definierte Schnittstellen und spezifische Datenformat-Konverter an unterschiedliche Modellsysteme angebunden werden können. Die Vorhersagesysteme kommunizieren mit den Vorhersagemodellen, ohne in deren originäre Strukturen einzugreifen. Anfangs- und Randwertinformationen werden zentral verwaltet und die Berechnungsläufe zeitabhängig gesteuert.
Was ist ein hydrologisches Modell?
Ein hydrologisches Modell – auch als Wasserhaushalts- oder Niederschlag-Abfluss-Modell bezeichnet – berechnet die Abflussganglinie aus einem Einzugsgebiet als Reaktion auf das Wettergeschehen. Das Modell geht dabei von einem bestimmten Anfangszustand aus und berechnet die Abfllussganglinie auf Basis mathematischer Gleichungen, die die miteinander verknüpften Teilprozesse des Wasserkreislaufs simulieren. Hydrologische Modelle nutzen nicht nur meteorologische Eingangsgrößen wie Niederschlag und Temperatur, sondern auch die Eigenschaften des Gebiets wie Gefälle, Bodenarten, Landnutzung etc. um das Abflussverhalten besser widerspiegeln zu können. Ein Niederschlag-Abfluss-Modell berechnet die beiden Hauptkomponenten Abflussbildung und Abflusskonzentration. Viele Modelle sind in der Lage, die Wasserbewegung in größeren Gewässern zu simulieren und dabei auch künstliche Speicherbauwerke wie z. B. Talsperren zu berücksichtigen.
Was ist ein hydraulisches bzw. hydrodynamisches Modell?
Ein hydrodynamisches Modell beschreibt die Strömungssituation in Gewässern, und zwar mit Hilfe mathematischer Gleichungssysteme auf Basis der physikalischen Erhaltungssätze für Masse und Impuls. Zur operationellen Wasserstandsvorhersage werden meist eindimensionale Modelle eingesetzt. Die die Wasserbewegung charakterisierenden Größen Wasserstand, Fließgeschwindigkeit, durchflossener Querschnitt und benetzter Umfang werden über den Fließquerschnitt integriert betrachtet und in Hauptfließrichtung bilanziert. Dabei müssen mehrdimensionale Effekte wie z. B. Querströmungen vereinfacht abgebildet werden. Ein eindimensionales, hydrodynamisches Modell verwendet insbesondere den Gewässerquerschnitt, das Gefälle und die Gewässerrauheit, um die zeitliche Veränderung der Abflüsse und Wasserstände zu errechnen. Dabei werden Zuflüsse als weitere Randbedingung berücksichtigt.