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TP 6 ModellintegrationTP 6 Modellintegration
Entwicklung des DSS
Zalf:
Prof. K.-O. Wenkel
Dr. R. Wieland
Dipl.-Ing. M. Berg
Dipl.-Ing. M. Voss
Institut für Landschaftssystemanalyse
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Nutzer des DSS
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Basics
• Informationen über Klimawandel in Region
• Abschätzung der ökonomischen und ökologischen Folgen
• Bereitstellung von Wissen zur Adaption und Folgeminimierung
• Bereitstellung eines interaktiven Simulationstools zur komplexen Bewertung alternativer Nutzungsszenarien
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Landschaft als System
Klima
Akteur
Landschaft
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Landschaft als System
Klima
Akteur
Landschaft
Modell 1
Modell 2
Modell n
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Nutzersicht (Workshops)
• Es werden Informationen über die Klimaentwicklung in der Region des Nutzers benötigt (Trends, Verteilungen etc.)
• Modelle berechnen Auswirkungen der Klimaveränderung auf den Ertrag, das Grundwasser, auf ökologische Größen etc. Simulationen werden genutzt, um eine Adaption der Landnutzung unter den geänderten klimatischen Bedingungen vorwegzunehmen.
• Der Nutzer benötigt Informationen über die Häufigkeit bestimmter Ereignisse, wie “trockene Jahre” und damit verbundene Ertragsausfälle für ein risikobasiertes optimiertes Management.
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Nutzer-Struktur
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Nutzeranforderungen
Unbekannt ist das konkrete Problem des Nutzers!
• Interaktivität
• räumliche Konkretheit (zoom)
• Analysen müssen graphisch aufbereitet sein
• Erklärungskomponente (Ausgaben und Modellen)
• Unsicherheitsanalyse (Simulationsstatistiken)
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Untersuchungsgebiete
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Klimadaten
• SRES Szenario A1B und B1 jeweils 3 Realisierungen• Tageswerte: Tmin, Tmax, Tmit, Nied, GR,...• Für räumliche Simulationen wurde ein
Interpolationsalgorithmus durch die TU-Dresden bereitgestellt
• Ereignisbezogene Witterungsdaten (Starkniederschläge)
Idee: Der Nutzer wählt selbstständig aus den Daten die für Ihn wichtige Darstellungsform
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Auswahl der Wetterstation
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Trendinformationen
Station: Angermünde
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Niederschlagsverteilung
Station: Angermünde
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Temperaturverteilung
Station: Angermünde
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Häufigkeit von Trockenheit
Station: Angermünde
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Phänologie/Ontogenese-Modell Kartoffelaußen: 1961-1990 innen: 2021-2050
Gebiet: Quillow
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Modell: vorl. Ertragsmodell
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Ertragssimulation
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Kompensation - Management?
• Beregnung
• Düngungsregime
• neue Sorten
• pfluglose Bodenbearbeitung
• CO2 Input durch die Luft
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CO2-DüngungFür Winterweizen ungefähr 9-15%Ertragssteigerung verglichen mit Klimakammer ungefähr 30%
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Bemerkung
• Modell basiert auf ca. 300 Betrieben, unter 56 unterschiedlichen Bodentypen und ist für 16 Ackerfrüchte verfügbar.
• Managementmodule werden unter Einsatz von Fuzzy-Modellen und neuronalen Netzen entwickelt.
• Verbunden wird das mit dem Ökonomiemodell (Betrieb)• Das Boden-Wasser-Pflanzen-Modell (MONICA) des ZALF wird
die Simulationsmöglichkeiten stark erweitern (z.B. Nitratauswaschung etc.)
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Modulares Zusammenspiel
• Ertrag – Wetter war nur ein Beispiel
• Ertrag – monetärer Ertrag durch EÖM
• monetäre Inputs kommen von RAUMIS
• RAUMIS bestimmt die Landnutzung in der Fläche
• Landnutzung bestimmt die Verdunstung, Erosionsgefährdung etc.
• Landnutzung hat Einfluss auf die Biotik
• Klima bestimmt die Biotik
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Modulsicht
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Implementierung
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Software
• Basiert auf der Simulationssoftware SAMT• Wird als Open Source Projekt in C++ realisiert und nutzt Open
Source Software (QT, GSL, HDF, ...)• Neben der traditionellen “Window Icon Menu Pointing”
(WIMP) wird ein weiteres User Interface Paradigma “Zooming User Interface” (ZUI) verwendet.
• Die ZALF-Arbeitsgruppe entwickelt den Prototyp des DSS, die Umsetzung und Pflege erfolgt durch die Living-Logic AG.
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Zooming User Interface
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Nächste Schritte
• Umstellung der Klimaanalyse auf neue Klimadatenbank
• Weiterentwicklung der ZUI als Modellbasis
• Integration der vorhandenen Modelle in die ZUI
• Implementierung der Schnittstelle zu EÖM
• Implementierung der Schnittstelle zu RAUMIS
• Schrittweise Integration von MONICA
• Integration der Modelle (AG Köstner)
• Erweiterung der Datenbasis (BÜK)
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Abbruchmeilenstein• Abbruchkriterien
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TP6 Modellintegration/DSS
:
1. Technische Nichtmachbarkeit des DSS
Bis Ende des 3. Halbjahres muss der folgende Bearbeitungsstand des DSS-Prototyps erreicht sein:
• Schnittstellen zwischen den Modellen der einzelnen TPs und des DSS sind definiert und als verbindlich akzeptiert
• Modellprototypen der einzelnen TPs liegen kompatibel als betriebssystemunabhängige Bausteine (z.B. als C++-Module) vor
• Modelldokumentation nach gängigem UML-Standard liegt vor