Prozessorientierung - Zielgrößen

 

Wassermenge - Stoff und Pflanze

Reine Wasserhaushaltsmodelle fokussieren auf die Abbildung der Abflussbildungsprozesse in der Fläche. Die Abflusskonzentration zum Gewässer und die Gewässerretention sind von nachrangiger Bedeutung oder werden vernachlässigt. Eingesetzt werden solche Modelle vor allem zur Beschreibung des Gebietswasserhaushaltes im Rahmen von Bilanzbetrachtungen oder zur Ermittlung der Grundwasserneubildung als Planungsgröße von Wasserfassungen oder Randbedingung für Grundwasserströmungsmodellierungen.

Niederschlags-Abfluss-Modelle sind meist auf die Ermittlung von Abflüssen im Gewässer gerichtet, um daraus Bemessungswerte wie Gewässerkundliche Hauptzahlen oder Hochwasserwerte abzuleiten. Die Beschreibung der Abflussbildung ist integraler Bestandteil solcher Modelle, wird aber je nach Zielstellung und Datenverfügbarkeit unterschiedlich genau modelliert.

ArcEGMO kann einmal als reines Wasserhaushaltsmodell betrieben werden, was den Aufwand für die Datenerfassung und Modellerstellung beträchtlich reduziert. Zum anderen ist auch die Abbildung des kompletten Niederschlag-Abfluss-Prozesses möglich, sofern der Gewässerabfluss gefragt ist.

Je nach Zielstellung, dem Anwendungsmaßstab und den verfügbaren Daten können aufgrund des modularen Charakters unterschiedliche Teilmodelle aktiviert werden.

In den meisten bisherigen Anwendungen stand die Wassermenge im Vordergrund, die in Form von Wasserhaushaltsgrößen flächenbezogen und/oder Abflüssen gewässerbezogen ermittelt worden sind.

Durch die Kopplung mit, teilweise Integration von pflanzenphysiologisch basierten Modellen können jetzt auch Modelluntersuchungen durchgeführt werden, in denen eine verbesserte Beschreibung des Bodenwasserhaushaltes möglich ist. Auf die Transpiration wirken hierbei neben dem Energie- und Feuchteangebot auch die Nährstoffverfügbarkeit und u.U. die Bewirtschaftung (Dünge- und Erntetermine). Letztlich wird damit die Wirkung der Vegetation von einer wenn auch zeitlich variablen, aber doch vorgegebenen Randbedingung für die Verdunstung zu einer treibenden und rückgekoppelten Kraft. Neben der Wassermenge werden bei derartigen Modellierungen auch Stoffumsätze und letztlich der Stoffaustrag, aber auch die Biomasseentwicklung bis hin zu den Erträgen simuliert. Beispiele für solche komplexen Untersuchungen sind

  • BMBF-Projekt zur Abschätzung der regionalen Kohlenstoffbilanz von mitteleuropäischen Wäldern unter dem Aspekt des Globalen Wandels, Detailuntersuchungen im Parthe-Einzugsgebiet (1999)
  • BMBF-Projekt „GLOWA Elbe“ zur integrierten Analyse der Auswirkungen des Globalen Wandels auf die Umwelt und die Gesellschaft im Elbegebiet, Teilprojekt Unstrut (Klöcking, 2002; Klöcking et al, 2003, 2005; Pfützner & Klöcking, 2004)

Weitere Untersuchungen gingen noch einen Schritt weiter und bezogen die Wirkung von Schädlingen über Störfunktionen auf die Vegetationsentwicklung ein.

Im Flussgebietsmanagement-Projekt für die Unstrut wurde eine Salzlaststeuerung für die Wipper entwickelt und dabei der Salztransport im Gewässer und die Steuerung von Salzstapelbecken in Abhängigkeit von der Salzkonzentration in der Wipper beschrieben.

 

Wasserhaushalt

Als Beispiele für Untersuchungen, bei denen der Fokus auf reine Wasserhaushaltsbetrachtungen gelegt wurde, sind:

Gerinneabfluss / Wasserstand

In den letzten 20 Jahren sind mit ArcEGMO eine Reihe von kompletten Niederschlag-Abfluss-Modellen erstellt worden. Als Beispiele können hier nur einige wenige genannt werden:

  • flächendeckende Modelle für die Bundesländer Brandenburg und Sachsen-Anhalt,
  • Modell für den deutschen Teil des Elbe-Einzugsgebietes,
  • Modelle für die Spree, die Havel, die Nuthe, die Unstrut, die Bode, die Mulde, die Schwarze Elster, den Selchower Flutgraben, die Böse Sieben, die Querne-Weida u.a.

 

 

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