UMWELT INFORMATIK

Fohrer, Kiel. Zur Kalibrierung komplexer Modelle
sind umfangreiche Datensätze notwendig, um die
Modellergebnisse korrekt interpretieren zu können.
Da diese Datensätze oft nicht zur Verfügung stehen,
wird anhand von SIMPEL, einer Kollektion
von 1D-Modellen zur Simulation der Wasserbilanz,
gezeigt, wie einfache Spreadsheet-Modelle zum
besseren Verständnis der Modellierungsergebnisse
genutzt werden können. Am Beispiel von Modellanalysen
der Bornhöveder Seenkette wurde
die Vorgehensweise vorgestellt und die Effizienz
der Methode demonstriert.
Die Nutzung, Bewirtschaftung und operative Steuerung
von Fließgewässereinzugsgebieten erfolgt
meistens anhand von stationären und instationären
Bilanzmodellen für Wassermenge und Wassergüte.
Unter Einführung von Restriktionen sind
auch Konfliktsituationen darstellbar. Einen anderen
Weg gehen S. Wei und A. Gnauck, Cottbus.
Sie verwenden kooperative und nichtkooperative
spieltheoretische Modelle zur Modellierung und
Simulation von Konflikten zwischen verschiedenen
Gewässernutzern in einem Flussgebiet. Am Beispiel
des Hanjiang-Flussgebietes zeigten sie die
methodischen Ansätze für die Wassermenge und
die Wassergüte, insbesondere Gesamtstickstoff
und Gesamtphosphor, auf und simulierten Gewinne
und Verluste der Spieler bei unterschiedlichen
Strategien.
Der Schwerpunkt „Neuronale Netze“ wurde durch
einen Beitrag von O. Lünsdorf, F. Finke und M.
Sonnenschein, Oldenburg, eingeleitet. Anhand
des individuen-orientierten Simulationsframeworks
SimapD zur Abschätzung von anthropogenen Störungen
auf einen Habitatverbund, lassen sich die
ökologischen Effekte von Entscheidungsmaßnahmen
(z. B. Grünbrücken, Umzäunungen, Tempolimits
usw.) einschätzen. Um einen maximalen
Nutzen aus Entscheidungsmaßnahmen zu erzielen,
müssen meist rechenintensive Simulationen
zur Suche des optimalen Szenarios durchgeführt
werden. Zur Verringerung der Rechenzeit wurden
Approximationsverfahren eingesetzt und mittels
Fehlermetriken bewertet. Zum Vergleich wurden
Mehrschicht-Perzeptren, Radiale-Basis-Funktionsnetze
und Support-Vektor-Maschinen verwendet.
Eine umweltverträgliche Grundwassergewinnung,
als bedeutendste Quelle der Trinkwasserversorgung,
erfordert auch ein nachhaltiges Grundwassermanagement.
Ein wichtiges Instrument zur
Stabilisierung der Grundwasserstände ist die gezielte
künstliche Grundwasseranreicherung durch
Infiltration von Flusswasser. P. Göbel, Darmstadt,
stellte ein KNN-basiertes Konzept zur Bestimmung
der Infiltrationsmengen in der Grundwasserbewirtschaftung
vor, um Aussagen über den zu erwartenden
Grundwasserstand in Abhängigkeit variierender
Infiltrationsmengen geben zu können,
welche die Erreichung von Richtwerten gewährleisten.
Am Beispiel eines Projektgebietes im Hessischen
Ried wurden das Grundwassermonitoring
und erste Simulationsergebnisse vorgestellt. Als
beste Kombination für die Lösung der Problemstellung
wurde ein FNN 5D-90-30-1 Netzwerk mit einem
Zeitfenster von 18 Monaten und einem Training
mit 25.000 Zyklen für die Eingabevariablen
Grundwasserflurabstand, Absickerung und Nettoentnahme
bestimmt.
Bei der Regelung von Müllverbrennungsanlagen
ist ein modellprädiktiver Ansatz bislang nicht oder
nur bedingt möglich, da die hohe Zahl unbekannter
bzw. schwer zu beschreibender Prozesse und
zeitliche Abhängigkeiten zwischen den Stell- und
Regelgrößen die Formulierung eines expliziten
mathematischen Modells erschweren. Einen Ausweg
sahen S. Birkenfeld, M. Reuter und S. Vodegel,
Clausthal-Zellerfeld, im Einsatz neuronaler
Netze. Sie verwenden dazu ein aus einem selbstorganisierenden
Netz und einem Feed-Forward-
Netz bestehendes hybrides Netz, um zukünftige
Betriebszustände vorherzusagen. Die Vorgehensweise
zur Erstellung eines prädiktiven Klassifikators
zur Modellierung und somit zur modellprädiktiven
Regelung wurde eingehend diskutiert.
Der zweite Tag des Workshops begann mit einem
anspruchsvollen theoretisch-ökologischen Beitrag
über einen ontologisch begründeten Denkansatz
zur Analyse, Diagnose und Prognose von Ökosystemen.
F. W. Dahmen und G. Dahmen, Mechernich,
referierten über das Thema „Ähnlichkeit anstelle
von Identität“. Anhand der Metapher „von
den richtigen Schlüsseln zu den richtigen Schlössern“
spannten sie den Bogen aus geobotanischer
Sicht über holistische und reduktionistische Betrachtungsweisen
in der Ökologie, über ganzheitliche
Aspekte der Mustererkennung (ähnlich, aber
nicht gleich, und doch Ordnung), über strukturbildende
Prozesse bis hin zu Erläuterungen von
Begriffen wie direkte und indirekte Umwelt und
dem von ihnen formulierten Relativitätsprinzip der
Ökologie. Praktische Ausprägungen fanden die
theoretischen Überlegungen in der Charakterisierung
landschaftlicher Raumeinheiten und der von
ihnen entwickelten Pflanzendatenbank TERRA
BOTANICA, die sie mit zahlreichen Beispielen dokumentierten.
Der Schwerpunkt Ökosysteme und GIS wurde
durch einen Vortrag von S. Nickel, W. Busch, M.
Kelschebach, V. Staege und P. Vosen, Essen, ü-
ber ein GIS-integriertes fuzzy-regelbasiertes Modell
zur ökologischen Auswirkungsprognose bergbaulicher
Umwelteinwirkungen eingeleitet. Der
untertägige Steinkohleabbau führt über ein komplexes
Wirkungsgefüge zu Auswirkungen auf
Grundwasserleiter, Oberflächengewässer, Bodenrelief,
Biotope, Fauna, Land- und Forstwirtschaft,
Freizeit und Erholung. Ausgangspunkt der Auswirkungsprognose
sind die durch den Steinkohlebergbau
verursachten Senkungen der Erdoberfläche,
die zu Modifizierungen der Grundwasser-
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