te downloaden - Nederlandse Hydrologische Vereniging

More documents

Recommendations

Info

waaronder verdampingsreductie. CAPSIM is door SC-DLO (Alterra) ontwikkeld en is eenquasi-stationaire benadering van de onverzadigde zone. Van tijdstap naar tijdstap bepaaltCAPSIM het evenwichtsvochtgehalte als functie van grondwaterstand, gewas- en bodemtypevia tabellen, die zijn ingevuld op basis van CAPSEV-berekeningen (Wesseling, 1991a). Opbasis van deze tabellen bepaalt SOBEK-RR de grondwateraanvulling. CAPSIM werd ookgebruikt in eerdere versies van SIMGRO, maar is daarin vervangen door MetaSWAP.CAPSIM wordt in diverse hydrologische modellen gebruikt voor de berekening van degrondwateraanvulling, en kan gezien worden als de voorloper van MetaSWAP.Steeds vaker echter wordt SOBEK gebruikt in combinatie met andere modellen om zodoendede neerslag-verdamping-afvoer processen nauwkeuriger te bepalen. Voor SOBEK is danalleen de openwatermodule van belang (Droogers, 2009).5.4. Gekoppelde water- en energiebalans: internationale ontwikkelingenOok buiten Nederland worden in hydrologische modellen vergelijkbare methodes gebruiktals voor hydrologische analyses binnen Nederland. Echter, een belangrijk verschil in deomgang met verdamping in (hydrologische) modellen op Nederlandse schaal enontwikkelingen die gaande zijn op Europese of globale schaal vinden we in de zogenaamdelandoppervlaktemodellen (‘land surface models’ LSM). LSM’s, die in eerste instantieontwikkeld zijn om randvoorwaarden te leveren voor klimaatmodellen, berekenen deverdamping door het oplossen van de gekoppelde water- en energiebalans. Nu wordt dezekennis veelal gebruikt in klimaatmodellen, maar voor een robuuste berekening vanverdamping in hydrologische simulaties bieden deze modellen belangrijke mogelijkheden.Zeker in het kader van het simuleren van de effecten van klimaatverandering of veranderingin landgebruik op onderdelen van de waterbalans is dat zo.Eenvoudige hydrologische modellen, met een eenvoudige beschrijving van onder andere deverdamping, zijn vaak prima in staat om bijvoorbeeld historische afvoeren te simulerendoordat ze eenvoudig te kalibreren zijn. Maar of de kalibratieparameters ook nog geldig zijnonder een veranderend klimaat, en of een model dus betrouwbare voorspellingen levert, ismaar zeer de vraag (Hurkmans et al., 2009). Voor robuuste hydrologische simulaties, in hetbijzonder onder omstandigheden anders dan die waarop een model is gekalibreerd, is eenfysische, op processen gebaseerde beschouwing van de gekoppelde water- en energiebalansvan belang.Deze koppeling vindt plaats op het raakvlak van hydrologie, ecologie en meteorologie.Internationaal worden modellen ontwikkeld waarin de koppeling wordt gerealiseerd, veelalingegeven vanuit het doel om de klimatologische omstandigheden aan het oppervlak goed tebeschrijven. Maar ook geredeneerd vanuit de hydrologische vraagstukken krijgen conditiesaan het oppervlak een plaats. Van beide invalshoeken geven we hier een kort overzicht.5.4.1. SVAT-schema’s en landoppervlaktemodellenVegetatie beïnvloedt het klimaat door haar invloed op de energie- en waterbalans van hetlandoppervlak. Zogenaamde ‘Soil-Vegetation-Atmosphere Transfer’ (SVAT) schema’sbeschouwen de rol van vegetatie in de water- en energiebalans. SVAT-modellen simulerenenergie- en massa-overdracht tussen de bodem, de vegetatie en de atmosfeer. SVATmodellenworden vooral gebruikt voor het bepalen van energie-uitwisseling aan hetoppervlak en onderdelen van de waterbalans (Olioso et al., 2005). In zulke schema’s wordende eigenschappen van de vegetatie, in het bijzonder LAI (Leaf Area Index; de verhoudingtussen blad- en grondoppervlak) en stomatale weerstand, expliciet beschreven (Arora, 2002).LAI en stomatale weerstand zijn ook belangrijke variabelen in de parametrisering vanverdamping in fysische hydrologische modellen.Bodemvocht is de belangrijkste link tussen klimaat en vegetatie. Zo beïnvloedt het klimaat,afhankelijk van de vegetatie, bodemvocht via verdamping. Bodemvocht en klimaat bepalenActuele verdamping in hydrologische modellen; CONCEPT, TBV Review 2013Bartholomeus, Heijkers, Droogers, Van Dam, Van Walsum26
weer het type vegetatie; de eigenschappen van de vegetatie (bijvoorbeeld gras of bos) enklimaat beïnvloeden het bodemvocht (Arora, 2002).Een overzicht van SVAT schema’s is gegeven door Philips et al. (2005) en Arora (2002).Voorbeelden zijn MOSES-SVAT (Cox et al., 1999) van het UK Meteorological Office, ISBASVAT (Viterbo en Beljaars, 1995) van het Centre National de Recherches Meteorologiques,ECMVF SVAT (Viterbo en Beljaars, 1995) van het European Centre for Medium-rangeWeather Forecasts, en de recente versie van dit model, TESSEL (Voogt et al., 2006). Dit soortmodellen beschrijft processen aan het landoppervlak: temperatuur, neerslag, latentewarmteflux en voelbare warmteflux en worden bijvoorbeeld ingezet in de zogenaamdeGlobal Circulation Models (GCM’s). Daarnaast zijn er ook modellen die zich richten op hetdynamisch simuleren van de vegetatieontwikkeling (Dynamic Vegetation Models, DVM’s),zoals LPJ (Gerten et al., 2004; Sitch et al., 2003).In vroege versies van LSM’s en DVM’s is waterhuishouding veelal opgelegd, en op hetoptimaal simuleren van de hydrologische omstandigheden lag niet de meeste nadruk. Dat isechter wel waar hydrologen in geïnteresseerd zijn: optimale hydrologische berekeningen,waarvan een optimale beschrijving van de actuele verdamping impliciet deel uitmaakt.Recente ontwikkelingen laten echter zien dat de hydrologie een steeds belangrijkere rol krijgtin LSM’s en DVM’s. Een voorbeeld van zo’n LSM is H(ydrology)-Tessel (Figuur 14) (Balsamoet al., 2009) en voorbeelden van DVM’s zijn LPJmL (Lund-Potsdam-Jena managed LandDynamic Global Vegetation and Water Balance Model) (Bondeau et al., 2007), ORCHIDEE(Organizing Carbon and Hydrology in Dynamic Ecosystems (Alkama et al., 2010)) en Jules(Joint UK Land Environment Simulator) (Blyth et al., 2009). Voor een recent overzicht van envergelijking tussen verschillende modellen verwijzen we naar Haddeland et al. (2011).Figuur 14: Overzicht van het LSM TESSEL (a) en de toevoeging van de ruimtelijkestructuur in H-TESSEL, waarmee de waterhuishouding in het model is verwerkt (uitBalsamo et al. (2009)).5.4.2. SVAT-schema’s en hydrologische modellenAfhankelijk van de ruimtelijke en temporele schaal, kan voor hydrologische toepassingen dedirecte wisselwerking tussen vegetatie en klimaat al dan niet genegeerd kunnen worden. Inklimaatstudies dient bijvoorbeeld rekening gehouden te worden met het effect van deatmosferische CO 2-concentratie op de stomatale weerstand van de vegetatie en hiermee opverdamping en bodemvocht. Voor hydrologische studies op kleinere ruimtelijke entemporele schaal worden deze effecten dikwijls genegeerd. De wisselwerking tussenActuele verdamping in hydrologische modellen; CONCEPT, TBV Review 2013Bartholomeus, Heijkers, Droogers, Van Dam, Van Walsum27
Page 1 and 2: 5. Actuele verdamping in hydrologis
Page 3 and 4: natuurlijke vegetaties. Daarnaast g
Page 5 and 6: Directe bepaling E pVoorbeelden van
Page 7 and 8: Daardoor verloopt de curve van H in
Page 9 and 10: Figuur 4: Interceptie voor landbouw
Page 11 and 12: 2003). Dit proces is moeilijk te pa
Page 13 and 14: De actuele wateropname is een funct
Page 15 and 16: MechanistischAan de basis van een m
Page 17 and 18: eductiefunctie voor f hblad (bijvoo
Page 19 and 20: II) Het Hitte-eilandeffect of Urban
Page 21 and 22: werd al in 1978 ontwikkeld (Feddes
Page 23 and 24: een zogenaamd ‘metamodel’ van S
Page 25: Figuur 12: Koppeling (Meta)SWAP met
Page 29 and 30: te vermenigvuldigen met een factor
Page 31 and 32: Tabel 4: Parameterwaarden (gemiddel
Page 33 and 34: Braud, I., Dantas-Antonino, A.C., V
Page 35 and 36: Hurkmans, R. et al., 2009. Effecten
Page 37 and 38: Schenk, H.J., Jackson, R.B., 2003.

te downloaden - Nederlandse Hydrologische Vereniging

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?