ArcEGMO - Das hydrologische Modellierungssystem

Das Modul „MET_MOD1“ entspricht der meteorologischen Modellebene ArcEGMOs und enthält alle Teilmodelle, die der Meteorologie zugeordnet sind. Innerhalb des Rahmenprogramms ArcEGMO erfolgt in der Modellebene METEOR die Ermittlung allgemeiner meteorologischer Eingangsgrößen, die von den einzelnen Modellen im Modul „MET_MOD1“ benötigt werden, wie der astrono­misch möglichen Sonnen­scheindauer und der ex­traterres­trischen Strahlung gemäß der geographischen Breite des Untersuchungsgebietes, der Jahreszeit, des Gefälles und der Exposi­tion, die gemeinsam mit der Luft­tempera­tur, der relativen Luftfeuchtigkeit (alternativ dem Dampfdruck), der Windgeschwindigkeit und der Globalstrahlung für die zu modellierenden Flächeneinheiten bereitgestellt werden, sofern die entsprechenden Stationsmesswerte gegeben sind. Somit dient diese Modellebene zunächst der Verwaltung stationsbezogener, meteorologischer Zeitreihen und deren Übertragung auf meteorologiche Modellflächen gemäß der dafür gewählten Raumdiskretisierung. Im Folgenden wird kurz auf zwei umfassendere Teilmodelle eingegangen.

  1. Potenzielle Verdunstung:

Die potenzielle Verdunstung ETp ergibt sich aus ausschließlich aus der meteorologischen Situation. Dementsprechend wird sie zunächst aus den vorhandenen meteorologischen Eingangsgrößen errechnet und dient daraufhin als Basis für weitere Modellierung und beispielsweise für die Berechnung der realen Verdunstung. Für die Berechnung der potenziellen Verdunstung stehen verschiedenen Ansätze zur Verfügung. Je nach Datenlage wird die Methode gewählt, die mit den vorhandenen Daten kompatibel ist. Die geringsten Anforderungen an die Datenbasis stellen die empirisch-statistischen Verfahren (z.B. Haude-Verfahren, Oudin). Die aus Energiebilanz- und aerodynamischen Verfahren abgeleiteten Kombinationsgleichungen (Penman, Grasreferenzverdunstung GRV) benötigen zusätzliche Eingangsgrößen, wie die Windgeschwindigkeit. Insgesamt kann die potenzielle Verdunstung auf Basis von bis zu 7 (plus Varianten) verschiedenen Methoden ermittelt werden, je nach Datenbasis und Anforderung der Problemstellung.

  1. Schneedynamik:

Das Modul „MET_MOD1“ enthält vier Schneemodelle, mit denen die Schneedynamik entweder empirisch in Abhängigkeit von der Lufttemperatur (Modelle 2, 3/6) oder auf der Basis der vereinfachten Energiebilanzgleichung (Koitzsch & Günther, 1990) beschrieben werden kann. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Abbildung der in der Schneedecke gespeicherten Wassermenge (Wasseräquivalent) und der korrekten Abbildung der Freisetzung von Schmelzwasser hinsichtlich Menge und Zeitpunkt. Die Schneehöhe wird in zwei Modellen (Modell 3 und 4) simuliert, da die Abbildung der aktuellen Schneehöhe die Berücksichtigung der Dichte der einzelnen Schneeschichten erfordert. Da diese durch Metamorphose (aufbauende-, abbauende-, und Schmelzmetamorphose, s. u. a. Gray & Male 1981) einer ständigen Veränderung unterliegen, wäre für ihre Modellierung die geschlossene Abbildung der Energiebilanz des Systems Atmosphäre – Vegetation – Schneedecke – Boden erforderlich. Entsprechende Modellansätze gibt es zwar (z. B. Flerchinger 2000), diese stellen jedoch hohe Anforderungen an die Eingangsdaten (Strahlung, Temperaturen an den Grenzschichten, Bestandseigenschaften, etc.

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