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  • Räumlich verteiltes Modell zur Erosionsrisikobewertung auf europäischer Skala Das Modell basiert auf einem einfachen, konservativen Erosionsmodell, das in verschiedene Komponenten in Bezug auf Klima, Vegetation, Bodenfaktoren und Topographie zerlegt ist. Räumliche Auflösung 1km für ganz Europa, kleinräumigere Auflösung (250m) möglich. Schwerpunkt des Modells liegt auf der Vorhersage von Hangerosion und der Verteilung von Erosionsprodukten an der Basis des Hangs. Die dauerhaften hydrologischen Verhältnisse und Bodenbedeckungsgegebenheiten werden genutzt, um den Grenzwert vom täglichen Niederschlag zu schätzen, ab dem Abfluss und Erosion eintreten. Der Sedimenttransport wird als Produkt aus Bodenerosivität und einer Potenzfunktion von Abfluss und Abflussgradient errechnet. Die Erosivität hängt in erster Linie von den Bodeneigenschaften ab, wird aber auch in Hinblick auf die dauerhafte Landbedeckung bewertet.

  • Konzeptionelles Modell zur Abflusssimulation. Das Modell ist untergliedert in ein Produktions- und ein Transfermodul. Das Produktionsmodul besteht aus einem Korrekturfaktor von Niederschlag und potenzieller Evapotranspiration sowie einem nicht-linearen Bodenfeuchteindex, das Transfermodul aus zwei Abflusskomponenten mit zwei linearen Speichern sowie unverfälschter Zeitverzögerung. Ein Grad/Tag-Schneeschmelzemodul wird in von Schnee beeinflussten Einzugsgebieten angewendet. Modellinput sind Tageszeitreihen von potenzieller Evapotranspiration und Niederschlag im Einzugsgebiet, sowie Tageszeitreihen der Temperatur zur Schneeschmelze. Als Modelloutput wird der tägliche Abfluss generiert. Zeitliche Einheit in Tagen.

  • Das integrierte Flussauenmodell INFORM in der Version 2.0 wurde im Jahre 2003 vorgestellt [Fuchs et al., 2003] und ist seitdem in der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) im Einsatz. Es vereint in sich Regelsätze und Simulationsmodelle für die unterschiedlichsten Fragestellungen bezüglich Abiotik und Biotik (zusammengefasst bezeichnet als Ökologie) der Flüsse und Flussauen. Im Laufe der Entwicklung und Anwendung des Systems wurden die Ansprüche der Nutzer und Anforderungen der Wissenschaft komplexer. Die Grundlagen der ökologischen Flussauenmodellierung und die Modellgrundlagen von INFORM 2.0 sind in der Mitteilung Nr. 25 der Bundesanstalt für Gewässerkunde vom Mai 2003 ausführlich beschrieben worden. Mit dem vorliegenden Bericht wird die Weiterentwicklung zur Version 3 vorgestellt. INFORM betrachtet ökologische Zusammenhänge in der Flussaue. In der Modellierung wird der Wirkungspfad Abfluss -> Flusswasser -> Grundwasser -> Boden -> Biotik verfolgt und bewertet. Der Modellablauf folgt dabei der Vorstellung, dass neben der Nutzung der Faktor Flusswasserstand und seine Dynamik für das Ökosystem Fluss und Aue von entscheidender Bedeutung ist und das Vorkommen von Pflanzen und Tieren sowie die Artenzusammensetzung ihrer Lebensgemeinschaften (Vegetation und Fauna) stark beeinflusst. INFORM bereitet ökologisch relevante Daten einer Flussaue zu planungs- und entscheidungserheblichen Ergebnissen auf. Damit ist es als Planungsinstrument in der ökologischen Modellierung für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung einsetzbar.

  • Das Modell ist untergliedert in ein Produktions- und ein Transfermodul. Das Produktionsmodul besteht aus einem Korrekturfaktor von Niederschlag, einem nicht-linearen Bodenfeuchteindex und a lower store in which PE acts. Das Transfermodul beinhaltet eine direkte Abflusskomponente, einen Infiltrationsspeicher, einen linearen Leitungsspeicher sowie eine Abflussganglinie. Ein Grad/Tag-Schneeschmelzemodul wird in von Schnee beeinflussten Einzugsgebieten angewendet. Modellinput sind Tageszeitreihen von potenzieller Evapotranspiration und Niederschlag im Einzugsgebiet, sowie Tageszeitreihen der Temperatur zur Schneeschmelze. Als Modelloutput wird der tägliche Abfluss generiert. Zeitliche Einheit in Tagen.

  • Konzeptionelles, konzentiertes Modell zur Abflusssimulation. Das Modell ist untergliedert in ein Produktions- und ein Transfermodul. Das Produktionsmodul besteht aus einer Interzeptionsfunktion, der Ermittlung der tatsächlichen Evapotranspiration basierend auf dem Bodenfeuchtespeicher sowie einer Infiltrierfunktion. Transfermodul beinhaltet eine direkte Abflusskomponente, ein lineares Leck vom Bodenfeuchtespeicher, einen linearen Leistungsspeicher gespeist aus dem SMA-Speicher und einer Abflussganglinie. Ein Grad/Tag-Schneeschmelzemodul wird in von Schnee beeinflussten Einzugsgebieten angewendet. Modellinput sind Tageszeitreihen von potenzieller Evapotranspiration und Niederschlag im Einzugsgebiet, sowie Tageszeitreihen der Temperatur zur Schneeschmelze. Als Modelloutput wird der tägliche Abfluss generiert. Zeitliche Einheit in Tagen.

  • HBV ist ein konzeptionelles hydrologisches Modell und dient der Simulation und Vorhersage von Abflüssen in Fließgewässern. Ein Modellgebiet wird in kleinere Flusseinzugsgebiete aufgeteilt, für die der Wasserhaushalt simuliert wird. Jedes dieser Teileinzugsgebiete kann in Zonen unterschiedlicher Höhe und Landnutzung weiter untergliedert werden (semi-distributiv). Wesentliche Modellkomponenten sind Routinen für Schneeakkumulation und-schmelze, die Berechnung der Bodenfeuchte, die Abflussgenerierung sowie ein vereinfachtes Verfahren zur Wellenanblaufmodellierung. Der Simulationszeitschritt kann je nach Fragestellung von 1h bis 1d variiert werden. Als Eingangsdaten werden in der Regel Daten für Niederschlag, Lufttemperatur und potentielle Evapotranspiration verwendet. Ausgabegrößen von HBV sind z.B. der simulierte Abfluss am Gebietsauslass, der Gebietsniederschlag und die aktuelle Evapotranspiration. HBV wird im Forschungsprogramm KLIWAS am Rhein angewendet. Weitere Informationen finden sich in den factsheets.

  • Kopplung eines Vegetationsmodells mit abiotischen Standortbedingungen. Übertragung der Rückkopplungen zwischen den Standortfaktoren und verschiedenen Parametern des Röhrichtwachstums durch Transferfunktionen. Vegetationsmodell: • Modellierung des Wachstums und der Ausbreitung von Phragmites australis und Bolboschoenus maritimus • Prozesse: Wachstum, Mortalität und Ausbreitung durch Expansion der Rhizome • Zustandsvariablen: Rhizombiomasse, Wurzelbiomasse und oberirdische Biomasse Standortinformationen: • dynamisch in Raum und Zeit • als Raster in die Modellierung eingebunden Transferfunktionen: • Effekt der Vegetation auf Standortfaktor: Wert der Funktion ändert sich in Abhängigkeit von der Biomasse • Antwort der Vegetation auf die Standortbedingungen: Wert der Funktion ändert sich in Abhängigkeit vom Standortfaktor

  • Dreidimensionales baroklines Schelfmodell und Ästuarmodell Das Modell simuliert die Dynamik von Ozeanen, Küsten und Schelfmeeren von Nord- und Ostsee sowie Ästuaren HAMSOM ist ein z-Level Modell, löst die Modellgleichungen mittels finiter Differenzen auf zeitlich unveränderlichen Tiefenhorizonten. Eine Besonderheit des Modells liegt in der Verwendung eines semi-impliziten Rechenverfahrens. Das Verfahren ermöglicht Simulationen mit freier Oberfläche bei großen Zeitschritten, was eine Voraussetzung für mehrjährige Simulationen in Regionen mit starken Wasserstandsschwankungen ist. Eine Kopplung mit ökosystemaren und atmosphärischen Modellen ist möglich. Modellinput sind atmosphärische Felder, monatliche Frischwasserabflüsse, gezeitenbedingte Wasserstände sowie Salzgehalte und Temperaturen. Als Modelloutput werden u. a. Werte von Transport, Temperatur und Salz, Wasserstand und Meereisparametern generiert.

  • Für die direkte Umrechnung zwischen GPS-Höhen und Gebrauchshöhen aus Nivellements können Geoide bzw. Quasigeoide verwendet werden. Für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland wurde ein kombiniertes satellitengeodätisch-nivellitisch-gravimetrisches Quasigeoid abgeleitet, das eine Transformation zwischen GPS-Höhen im ETRS89 und Gebrauchshöhen im DHHN92 (NHN) mit einer Genauigkeit von 2 cm gestattet. GeoSN vertreibt den Netzteil Nordost (GCG05_NO), der folgende Bundesländer abdeckt: Berlin, Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Thüringen Die Gitterweite in jedem Modell beträgt 1 Minute x 1,5 Minuten in geographischen Koordinaten. Zum Lieferumfang gehören neben der Gitterdatei in den Formaten ASCII, Binär sowie Trimble auch ein Interpolationsprogramm sowie beschreibende Dokumente.

  • Gewässergütemodell zur Simulation und Prognose des Stoffhaushalts und der Planktondynamik von Fließgewässern Modell besteht aus hydraulischen und ökologischen Modellbausteinen, Hauptinhalte sind: - Simulation von wichtigsten Prozessen des Sauerstoff- und Nährstoffhaushalts - Simulation der Algen- und Zooplanktonentwicklung - Simulation von Vorgängen am Gewässergrund QSim kann in drei verschiedenen Betriebsweisen angewendet werden: Lastfallsimulation mit stationärem Abfluss und Langzeitsimulation mit stationärer oder interstationärer Abflussberechnung. Räumlich angewendet wird das Modell auf den Hauptstrom des Flusses, allerdings sind auch Ausleitungsstrecken mit Wiedereinleitungen möglich. Modellinput sind verschiedene hydrologische, meteorologische, physikalisch/chemische und biologische Größen wie Flussgeometrie, Abfluss, Globalstrahlung, Wasser- und Lufttemperatur, pH-Wert, biochemischer Sauerstoffbedarf, etc. Als Modelloutput können Jahresgänge des Sauerstoffgehalts und anderer Wasserbeschaffenheitsparameter sowie biologische Größen berechnet werden.