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• PSIA-WP3
o Bilanz von Kohlenstoff-, Nährstoff- und Wasser-Flüssen in landwirtschaftlichen
Biogeosystemen bei Biosphere-2 und SoyFace
Über Arbeiten zu PSIA-WP1 wurde bereits zuvor berichtet (WP2).
C.3 Programmspezifische Integrationsaktivität
WP 1: Entwicklung und Bewertung von Modellen des Systems Grundwasser Boden-Pflanze-
Atmosphäre
Der Meilenstein für 2006 umfasst:
• Verfügbarkeit einer Hierarchie gekoppelter Systemmodelle für die Feld- und
Einzugsgebietsskala als Skalierungsrahmen zum Hochskalieren von Boden-Pflanze-
Atmosphäre-Prozessen und zur Einbeziehung von gelände- und bodeninduzierter räumlicher
Variabilität (FZJ: ICG-IV; GSF: IBÖ in PT 4.1)
Das Durchschnittsverhalten in Biogeosystemen auf einer größeren Skala wird bestimmt durch die
Struktur und Variabilität von Systemeigenschaften auf einer kleineren Skala. Mit einer stochastischen
Darstellung der raumzeitlichen Verteilung von Systemeigenschaften wurden effektive Parameter, die
das Systemverhalten auf einer größeren Skala charakterisieren, durch Lösung stochastischer Fließ-
und Transportgleichungen ermittelt. Die ‚gößere Skala’, für die effektive Parameter mit Hilfe
stochastischer Fließ- und Transportgleichungen ermittelt wurden, entspricht der Skala einer
Rasterzelle in Rastern, die zur Modellierung von Wasserfluss und Transport gelöster Stoffe auf der
(sub)regionalen Skala benutzt werden. Der Pestizidtransport zum Grundwasser und die Entwicklung
der Grundwasserqualität im Testfeld Zwischenscholle wurde über einen Zeitraum von 20 Jahren auf
der (sub)regionalen Skala simuliert. Zur Parametrisierung der Landnutzung in den verschiedenen
Jahren wurden Fernerkundungsdaten verwendet. Diese Simulationen werden zur Evaluierung
verschiedener Landnutzungsszenarien und ihrer Auswirkung auf die Grundwasserqualität benutzt.
Publikationen
Englert A., Hardelauf H., Vanderborght J., Vereecken H., Numerical modelling of flow and transport on
massively parallel computers, In NIC Symposium 2004 Proceedings, (D. Wolf, G. Münster, M Kremer
(Eds.)), John von Neumann Institute for Computing (NIC), NIC Series Volume 20, (2004), S. 409-418.
Y.A. Pachepsky, K.R.J. Smettem, J. Vanderborght, M. Herbst, H. Vereecken, Wösten,J. H. M, Reality
and fiction of models and data in soil hydrology, In: Unsaturated-zone Modelling: Progress,
Challenges and Applications / eds.: R. A. Feddes, G. H. de Rooij, J. C. van Dam. - Dordrecht, NL,
Kluwer, 2004, S. 231-260.
WP 2: Fernerkundung von Raum-Zeit-Strukturen in Biogeosystemen
Phytosphäre hat bereits in 2004 mit Arbeiten zur Erfüllung der Meilensteine für 2008 begonnen
• Erfassung von kontinuierlichen Fernerkundungsdaten landwirtschaftlicher Biogeosysteme
(2008)
Die Heterogenität von Photosynthese und Wachstum, integrierend von der Blattebene bis zu
Pflanzenbeständen wurde in einer Reihe verschiedener Ansätze untersucht. Die abbildende
Hyperspektral-Analyse von Kronendächern wurde zur Analyse der Verteilung der
Photosyntheseleistung in komplexen Kronen in Experimenten in Biosphere-2 (Arizona, USA)
verwendet. In einer Versuchskampagne im Sommer 2004 (in Zusammenarbeit mit Programm 2)
konnten erste Hinweise gewonnen werden, dass diese hyperspektralen Methoden bei Einsatz von
Flugzeugen auch die Photosyntheseleistung von Pflanzenbeständen auflösen können.
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