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Synchrones Verhalten von Abflusszeitreihen in ausgewählten Einzugsgebieten Süddeutschlands B. Thies, H. Lange Norwegisches Waldforschungsinstitut.

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Präsentation zum Thema: "Synchrones Verhalten von Abflusszeitreihen in ausgewählten Einzugsgebieten Süddeutschlands B. Thies, H. Lange Norwegisches Waldforschungsinstitut."—  Präsentation transkript:

1 Synchrones Verhalten von Abflusszeitreihen in ausgewählten Einzugsgebieten Süddeutschlands B. Thies, H. Lange Norwegisches Waldforschungsinstitut

2 München Gliederung 1.Motivation 2.Singuläre System Analyse (SSA) 3.Ergebnisse für Süddeutschland 4.Ursachensuche 5.Fazit

3 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Motivation I Zyklische Phänomene in der Natur auf verschiedensten Zeitskalen: –Tagesgang- Jahresgang –Mondphasen- Sonnenfleckenzyklus... Abflüsse: dominanter Jahresgang erlaubt saisonale Risikoabschätzung Gibt es weitere, langfristigere Zyklen in Abflusszeitreihen?

4 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Motivation II Wenn Abflussreihen langfristige zyklische Komponenten enthalten : -Welche Perioden haben sie? –Wie bedeutend sind sie? -Gibt es regionale Übereinstimmungen der Zyklen? -Was sind die Ursachen?

5 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Singuläre System Analyse (SSA) Hauptkomponenten- analyse für einen einzigen Datensatz Komplette Zerlegung einer Zeitreihe in Komponenten mit neuer Basis (EOF)

6 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Singuläre System Analyse (SSA) Welche Perioden haben sie? EOF haben meist einfache Spektren, man kann ihnen eine dominante Periode zuordnen Wie bedeutend sind sie? EOF haben eine Rangfolge (Rang der Eigenvektoren) und lassen sich durch einen Test gegen rotes Rauschen auf Signifikanz testen.

7 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Koptsik 2001 Beispiel: Abfluss am Pegel Achleiten

8 München Rekonstruktion der Abflusszeitreihe Achleiten -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0, Hier wäre es didaktisch sinnvoll, nur die rekonstruierte Komponente von Achleiten zu zeigen, die zwar auf der nächsten Folie drauf aber schlecht zu erkennen ist...

9 München Ergebnisse für Süddeutschland: Donaupegel -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0, Dillingen Donauwoerth Ingolstadt Kehlheim Oberndorf Hofkirchen Achleiten

10 München Ergebnisse für Süddeutschland: Rheinzuflüsse

11 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Ergebnisse weltweit

12 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Wie weit reicht die Synchronizität? (a) Donau /D (b) Rhein /D (c) Mitteleuropa (andere) (d) Westeuropa (e) Nordeuropa (f) Osteuropa (Donau) (g) USA (h) Mittel-Amerika (i) Afrika (j) Australien

13 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Rückblick Verteilungs-Instationarität Zeitskala: 5 Jahre Besseres Bild

14 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Ursachensuche: Sonnenfleckenzyklus? CCF Lag [years]

15 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Ursachensuche: El Niño? CCF

16 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Fazit / Konsequenzen für die Praxis Langfristige Anteile des Abflusses erklären 15-20% der Varianz Nutzbar für langfristige Hochwasservorhersagen? vielfach synchroner Verlauf der langfristigen Abfluss-Komponenten auf regionaler Skala Ursachen noch nicht geklärt

17 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Typische Periodenlängen Years Donauwoerth (Donau) Aunkofen (Abens) Biessenhofen (Wertach) Chamerau (Regen) Eichstaett (Altmühl) Erbendorf (Fichtelnaab)

18 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Die y-Achse ist auf die Gesamtvarianz der Originaldaten normiert.

19 München Trendverhalten und Instationarität von Verteilungen Intuitives Synchronizitätsmaß Analog zu Kohärenzintegralen in der Signaltheorie perfekte Synchronizität


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