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Predicting Future Wave Heights by Using Long Short-Term Memory

Klemm, Jannik und Gabriel, Alexander und Sill Torres, Frank (2023) Predicting Future Wave Heights by Using Long Short-Term Memory. In: 2023 OCEANS Limerick, Seiten 1-10. IEEE. OCEANS 2023, 2023-06-05 - 2023-06-08, Limerick, Ireland. doi: 10.1109/OCEANSLimerick52467.2023.10244329. ISBN 979-835033226-1.

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753kB

Kurzfassung

In this paper, several deep learning models are trained using Long Short-Term Memory (LSTM), which is a special type of a recurrent neural network that can handle time series data due to its memory. These models are also compared to a Temporal Convolutional Network (TCN) model, which is comparable to LSTM models in terms of prediction. These models use the wind speed, wind direction, significant wave height, and mean wave direction as input features to forecast the significant wave height. Furthermore, the wind and mean wave direction are subtracted from the first value of the time series to forecast wave heights for multiple locations. To build a model with a prediction reliability, a lower quantile of 2.5 percent and an upper quantile of 97.5 percent are first predicted for a range that is too high. Then, the highest class with a prediction probability of greater than 50 percent is used to improve the wave height forecast. It has been observed that a class of a maximum wave height over a longer period of time can lead to better results than the wave height for a single time point. However, all models cannot sufficiently forecast the wave height over several days, which is needed to determine weather windows, i.e. periods of time when a maritime infrastructure is accessible, e.g. for maintenance. Weather data from the North Sea are used for the training, validation, and test data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/195739/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Predicting Future Wave Heights by Using Long Short-Term Memory
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Klemm, JannikJannik.Klemm (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-2031-6137148797496
Gabriel, AlexanderAlexander.Gabriel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9660-1366NICHT SPEZIFIZIERT
Sill Torres, FrankFrank.SillTorres (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4028-455XNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:12 September 2023
Erschienen in:2023 OCEANS Limerick
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.1109/OCEANSLimerick52467.2023.10244329
Seitenbereich:Seiten 1-10
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Klemm, JannikJannik.Klemm (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-2031-6137148797496
Gabriel, AlexanderAlexander.Gabriel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9660-1366NICHT SPEZIFIZIERT
Sill Torres, FrankFrank.SillTorres (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4028-455XNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:IEEE
ISBN:979-835033226-1
Status:veröffentlicht
Stichwörter:weather time series, long short-term memory, deep learning, wave height prediction
Veranstaltungstitel:OCEANS 2023
Veranstaltungsort:Limerick, Ireland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:5 Juni 2023
Veranstaltungsende:8 Juni 2023
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:keine Zuordnung
DLR - Forschungsgebiet:keine Zuordnung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):keine Zuordnung
Standort: Bremerhaven
Institute & Einrichtungen:Institut für den Schutz maritimer Infrastrukturen > Resilienz Maritimer Systeme
Hinterlegt von: Klemm, Jannik
Hinterlegt am:15 Dez 2023 14:50
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:56

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