Hydrologisches Modell J2000g
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Zusammenfassung
Das Modell J2000g wurde als vereinfachtes hydrologisches Modell entwickelt um zeitlich aggregierte, räumlich verteilte hydrologische Zielgrößen zu berechnen. Die Darstellung und Berechnung der hydrologischen Vorgänge erfolgt dabei eindimensional für eine beliebige Anzahl von Punkten im Raum. Durch diese Modellpunkte können unterschiedliche Distributionskonzepte (Response Units, Rasterzellen, Teileinzugsgebiete) gleichermaßen ohne weitere Modellanpassung eingesetzt werden.
Die zeitliche Diskretisierung der Modellierung kann entweder in Tagesschritten oder Monatschritten erfolgen. Während der Modellierung werden folgende Prozesse für jeden Zeitschritt berechnet: Regionalisierung von punktuell vorliegenden Klimadaten auf die jeweiligen Modelleinheiten, Berechnung von Global- und Nettostrahlung als Eingang für die Verdunstungsberechnung, Berechnung der landbedeckungsspezifischen potentiellen Verdunstung nach Penmam-Monteith, Schneeakkumulation und Schmelze, Bodenwasserhaushalt, Grundwasserneubildung, Abflussverzögerung (Translation und Retention). Die einzelnen Prozesse werden unten detailliert beschrieben.
Distribution
Das Modell J2000g ist an kein spezifisches Distributionskonzept gebunden, da die Prozesse an voneinander unabhängigen Punkten im Raum berechnet werden (1D-Modellkonzept). Diese Punkte können unterschiedliche Raumeinheiten repräsentieren, z.B. einzelne Stationsstandorte, Polygone, Rasterzellen, (Teil)Einzugsgebiete, aber auch eher administrative Einheiten wie Feldblöcke oder Landkreise. Im folgenden Text wird der Begriff "Modelleinheit" für diese Punkte genutzt.
Jede Modelleinheit muss für die Modellierung durch spezifische Attribute beschrieben werden. Dies sind:
- ID - eine eindeutige numerische Identifikationsnummer
- X - der Rechtswert des Mittelpunkts (Zentroid) als Gauss-Krüger Koordinate
- Y - der Hochwert des Mittelpunkts (Zentroid) als Gauss-Krüger Koordinate
- area - die Fläche der Modelleinheit in m²
- elevation - die mittlere Höhe der Modelleinheit in m über Normalnull
- slope - die mittlere Neigung der Modelleinheit in Grad
- aspect - die Exposition der Modelleinheit in Grad von Nord im Uhrzeigersinn
- soilID - eine eindeutige numerische Identifikationsnummer für den Bodentyp (dient als Zuordnung zur Bodentabelle)
- landuseID - eine eindeutige numerische Identifikationsnummer für den Landnutzungs/Landbedeckungstyp (dient als Zuordnung zur Landnutzungstabelle)
- hgeoID - eine eindeutige numerische Identifikationsnummer für die hydrogeologische Einheit der Modelleinheit (dient als Zuordnung zur Hydrogeologietabelle)
