Geoökologisches Kolloquium WS 2005/06

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Dr. Eckart Priesack
GSF München
Thursday, 24.11.2005 16:15 H6

Modellierung des C- und N-Umsatzes in Waldökosystemen mit Expert-N

Expert-N ist ein Modellsystem zur Simulation des Wasser-, Kohlen-(C-) und Stickstoff-(N-)Haushalts in terrestrischen Ökosystemen. Ursprünglich zur Berechnung der mineralischen N-Vorräte in Ackerböden entwickelt, wird das Modell derzeit für die Simulation von Waldökosystemen erweitert. Expert-N ist ein offenes modular aufgebautes Modell, das komponentenweise ersetzt oder erweitert werden kann. Es besteht aus den Hauptkomponenten bzw. Teilmodellen zum Wasser-, Wärme-, und Stickstofftransport im Boden, sowie zur Pflanzenentwicklung und Bewirtschaftung. Jede dieser Hauptkomponenten setzt sich wiederum aus verschiedenen Teilen zusammen für die jeweils verschiedene austauschbare Teilmodelle eingesetzt werden können. So stehen z.B. zur Simulation der C- und N-Mineralisierung von organischer Bodensubstanz sieben sehr unterschiedliche Modellansätze zur Verfügung. Für die Simulation der Entwicklung von Waldbeständen werden als Teilmodelle zum Pflanzenwachstum die Modelle FAGUS für Buchenreinbestände, TreeDyn3 für Reinbestände verschiedener Baumarten und PLATHO für Einzelpflanzen eingesetzt. Ein Schwerpunkt der Modellentwicklung ist die Beschreibung der Prozesse, die zur Emission des Treibhausgases Lachgas (N2O) aus den Böden führen. Hierzu wird die Lachgasproduktion im Boden während der Nitrifikation und der Denitrifikation beschrieben. Der Einfluss der Umweltfaktoren Bodenwassergehalt, Bodentemperatur, Ammonium-N und Nitrat-N wird simuliert, wobei zusätzlich Effekte durch Frost und Trockenheit (Frost-Tau-Zyklen, Austrocknungs-Wiederbefeuchtungs-Zyklen) berücksichtigt werden.
Der Vortrag stellt das Modell vor und zeigt an unterschiedlichen Beispielen wie das Modell parametrisiert, eingesetzt und überprüft werden kann. Als weiteres Beispiel wird die Vorgehensweise und das Ergebnis zur Abschätzung von Lachgasemissionen aus den Waldböden Deutschlands dargestellt (Schulte-Bisping, H., Brumme, R. Priesack, E.: Nitrous oxide emission inventory of German forest soils. J. Geophys. Res. 108, D4 (2003) 4132).


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