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  • AutorenbildDaniel Fügner

Trocknet die Nidder aus? – Flussbeobachtung mittels Datenanalyse

„Die Nidder ist ein linker Nebenfluss der Nidda im Bundesland Hessen, Deutschland. Von der Quelle bis kurz vor der Mündung verläuft sie etwa 10 km südöstlich parallel zur Nidda.“ (Quelle: Wikipedia am 21.01.24) Als zugezogener Nidderauer möchte ich den Fluss kennenzulernen, der nur 100m vor meiner Haustür entlang fließt. Die klassische Erwartung wäre nun sicherlich, dass ich den Fluss ablaufe, doch als Datenanalyst möchte ich die Nidder über ihre Daten kennenlernen und dabei gleich Ideen zur Datenanalyse (Statistik) mitgeben. Dieses Mal soll es um die Entwicklung der Durchflussmenge gehen. Beim letzten Mal habe ich gezeigt, dass die maximalen Pegelstände abnehmen. Bedeutet das aber auch weniger Wasser? Feedback und Diskussionen sind willkommen.


Alle Grafiken und Datenanalysen wurden mit Minitab 21.4 erstellt.



Zu den Daten


Die hier betrachteten Daten sind frei zugänglich und stammen vom Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie. Der Durchfluss ist angegeben in Kubikmeter pro Sekunde.



Blick auf die Daten


Durchfluss übers Jahr

Auf der rechten Grafik sind in grau die mittleren Tageswerte des Durchflusses zu sehen. Ein gefüllter Kreis stellt die Jahresmittelwerte und ein Kreis mit einem Kreuz stellt die Jahresmediane dar. Ich mag hier nur oberflächlich auf die Unterschiede eingehen, da sie hier nicht entscheidend sind. Aber Mittelwerte sind bekannter und besser zu verwenden,

Mittlerer Durchfluss über die Jahre

Mediane sind gegenüber Ausreißer und asymmetrischer Verteilungen stabil. Prinzipiell ist mit bloßem Auge kein übergeordneter Trend zu erkennen. Auf der Grafik linken ist der mittlere Jahreswert für die (mittleren täglichen) Durchflusswerte dargestellt. Auch hier lässt sich mit bloßem Auge kein Trend erkennen.



Statistische Analyse


Regressionsmodell für den Durchfluss

Nun soll geschaut werden, ob die Statistik mehr erkennt, als unser Auge. Die Regressionsgleichung lautet Durchfluss_Mittel = 2,135 + 0,000040*Datum (in Tage). Der Anstieg zeigt, dass der Durchfluss durchschnittlich je Tag um ca. 0,00004 Kubikmeter pro Sekunde bzw. um 0,04 Liter pro Sekunde zugenommen hat. Pro Jahr entspricht das einer Zunahme von 14,6 Litern pro Sekunde oder eine zusätzliche Durchflussjahresmenge von über 1260 Kubikmetern. Dieser Anstieg ist statistisch signifikant (p-Wert=0,000...). Ist dieser aber auch praktisch relevant? Der mittlere Durchfluss ist in etwa 3.700 Liter pro Sekunde. Ein jährlicher Anstieg von 14,6 Litern pro Sekunde macht also eine durchschnittliche Jahreszunahme von 0,4% aus. Rechnet man dies jedoch auf ein Menschenleben hoch, ergebe sich (falls der Trend so anhalten würde) ein Zuwachs von ungefähr einem Drittel.

Residuendiagramm

Die Residuendiagramme links verraten den Experten, dass das dieses Verfahren nicht gut zu den Daten passt, wenn man weitere Aussagen aus den Daten herausholen. Für die Aussage des Anstiegs ist es aber in Ordnung.






Mein Fazit


Wie im letzten Blog gezeigt wurde sinken tendenziell die Pegelstände und die Hochwassergefahr. Auf der anderen Seite steigt der Durchfluss an. Diese beiden Aussagen passen nur zusammen, wenn an dem Fluss bauliche Veränderungen vorgenommen wurden.

Da mehr Durchfluss auf höhere Niederschläge hinweist, werde ich mir daher als nächstes die Wetterdaten anschauen.


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