Strukturoptimierte Modellierung nichtlinearer Effekte meteorologischer Extremereignisse auf die Wasser- und Stoffdynamik

DFG FOR 562 TP 4

Von 04/2008 bis 12/2011

Projektleiter: Jan Fleckenstein, Stefan Peiffer
Mitarbeiter: Sven Frei

Strukturoptimierte Modellierung nichtlinearer Effekte meteorologischer Extremereignisse auf die Wasser- und Stoffdynamik

Grund- und Oberflächenwasserqualität werden von Prozessen auf verschiedensten Skalen-ebenen, die oft nichtlinear miteinander verknüpft sind, beeinflusst. Daher sind anthropogene Einflüsse oft nur schwer von natürlicher Variabilität (z.B. innerjährliche, klimatische Variabilität, langfristige Klimaveränderungen) zu trennen. Oft sind wenige Einzelereignisse wesentlich prägender für das Systemverhalten als langjährige, mittlere Bedingungen. Daher ist eine Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels z.B. durch sich ändernde Häufigkeit und Intensität von meteorologischen Extremereignissen auf die Wasserqualität sehr schwierig. Im Lehstenbachgebiet sind seit 1986 zahlreiche biogeochemische Prozessstudien sowie umfang-reiches Umweltmonitoring durchgeführt worden. Die bestehenden Datensätze bilden eine ideale Basis für Untersuchungen der Wechselwirkungen zwischen verschiedensten Prozessen, die die Boden- und Grundwasserkörper an den Hängen mit den Feuchtgebieten und Vorflutern in den Niederungen verbinden.
Eine auf nicht-linearer Statistik beruhende Methodik ist entwickelt und auf die Daten angewandt worden, mit der es möglich ist vorherrschende Prozessstrukturen auf der Einzugsgebietsskala zu identifizieren. Derartige Informationen sollen benutzt werden, um die Modellstruktur (d.h. die explizit im Modell enthaltenen Prozesse und Daten) eines physikalisch basierten Einzugs-gebietsmodels zur Simulation von Wasser- und Stoffflüssen zu optimieren, so dass eine räumliche Integration der Ergebnisse lokaler Prozessstudien auf der Einzugsgebietsskala möglich wird.

 

Mit dem optimierten Modell sollen Auswirkungen rezenter Klimavariabilität (z.B. Extremereig-nisse) auf den Stoffumsatz im Lehstenbachgebiet durch Szenariosimulationen abgeschätzt werden. Es leistet somit einen essentiellen Beitrag, die Ergebnisse der einzelnen Arbeitsgruppen im Rahmen der Forschergruppe 562 zu einem integralen, systemaren Verständnis der Wasser- und Stoffflüsse zusammenzuführen.

Homepage: http://www.hydro.uni-bayreuth.de/pros/detail.php?lang=de&id=29