Ergebnisse des Verdunstungsmodells an Lysimeterstandorten |
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| Das Verdunstungsmodell wurde an 20 sehr
unterschiedlichen nicht wägbaren Lysimetern in Baden-Württemberg angewendet. Die
vorhandenen Daten zur Modellierung der Sickerung aus der Bodenzone sind in ihrem
Detailliertheitsgrad vergleichbar mit vorhandenen Daten für eine flächenhafte
Modellierung gesamt Baden-Württembergs im Maßstab 1:200 000 (grobe Angaben zu
Bodenprofil und Landnutzung, keine Daten zur phänologischen Entwicklung und
meteorologische Daten werden von der nächstgelegenen DWD Klimastation verwendet). Für
den betrachteten vierjährigen Zeitraum von April 1987 bis März 1991 wird die simulierte
Sickerung aus dem effektiven Wurzelraum auf vier Wochen-Summen aggregiert und mit
gemessenen Sickerwassermengen verglichen (Literatur).
Die Grundwasserneubildung entspricht der Sickerung mit einer gewissen Zeitverschiebung. Die Differenz zwischen mittlerer jährlicher simulierter und gemessener Sickerung für den gesamten Zeitraum bewegt sich zwischen - 13 % (Unterschätzung) und + 24% (Überschätzung). Der Mittelwert der Differenz liegt bei 1%. Dies bedeutet, dass die simulierte Sickerung keine systematische Unter-/Überschätzung zeigt. Im Mittel wird die mittlere jährliche Sickerung um 8,5% unter-/überschätzt. Die Hälfte der Lysimeter zeigt eine Unter-/Überschätzung von weniger als 5%. Der zeitliche Verlauf der Sickerung wird vom Modell gut wiedergegeben. Der Mittelwert der Nash-Sutcliff-Modelleffizienz liegt bei 0,72 (0,36 - 0,92). Zeitreihen der Sickerung vier ausgewählter Lysimeterstandorte mit extremen Boden-/Niederschlagsverhältnissen verdeutlichen die Güte der Modellierungen:
Der ackerbestandene Lysimeterstandort Vöhrstetten im Oberrheingraben zeichnet sich durch seinen mächtigen, speicherfähigen Lößboden aus (nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum nFKWe = 238 mm). Der mittlere jährliche Niederschlag N beträgt 870 mm, die mittlere jährliche Grundwasserneubildung GWN beträgt 189 mm. Mit einer Überschätzung von 6% und einer Modelleffizienz Reff von 0,92 stellt dieser Standort einer der besten Modellierungen dar.
Der grassbestandene Lysimetestandort Friedrichstal im Oberrheingraben zeichnet sich durch einen wenig speicherfähigen Sandboden mit einer geringen nFKWe von 63 mm aus (N = 760 mm, GWN = 391 mm). Die Grundwasserneubildung wird um 9% unterschätzt und die Modelleffizienz beträgt 0,82.
Der ackerbestandene Lysimeterstandort Wyhl im Oberrheingraben weist einen 0,5 m mächtigen Lößboden über Terrassenschotter auf (nFKWe = 127 mm) und zeichnet sich mit N = 630 mm (GWN = 135 mm) durch relative Trockenheit aus. Mit einer Überschätzung von 23% und einer Modelleffizienz von 0,42 stellt dieser Standort einer der schlechtesten Modellierungen dar.
Der grassbestandene Lysimeterstandort Bonlanden in Oberschwaben weist einen mächtigen Lehmboden auf (nFKWe = 93 mm) und zeichnet sich mit N = 1000 mm (GWN = 481 mm) durch relativen Niederschlagsreichtum aus. Die Grundwasserneubildung wird um 12% unterschätzt und die Modelleffizienz beträgt 0,83. Die Ergebnisse zeigen, dass das Verdunstungsmodell die Grundwasserneubildung für sehr unterschiedliche Standortbedingungen auf Monatsbasis zufriedenstellend simulieren kann. Im Gegensatz zum hohen Anspruch an klimatologische Daten, die vom Messnetz des DWD zur Verfügung gestellt werden können, ist der Anspruch an verfügbare Bodendaten gering. Es muss lediglich der Parameter 'nutzbare Feldkapazität im effektiven Wurzelraum' ermittelt werden. Dies ist insbesondere für die flächenhafte Anwendung im Maßstab 1:200 000 sehr wertvoll. Neben dem langjährigen Mittelwert der Grundwasserneubildung können mit dem Modell auch Monatswerte als Randbedingung für instationäre Grundwassermodelle bereitgestellt werden. Armbruster, V., Leibundgut, Ch. & Menzel, L. (2000): Modellierung der detaillierten Grundwasserneubildung im Lockergestein mit einem SVAT-Modell. Wasser & Boden, 52/11, 24-28. |
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