EcH2O-iso

EcH2O-iso ist ein räumlich verteiltes , physikalisch basiertes, tracergestütztes ökohydrologisches Modell, das den Energie- und Wasserhaushalt im Kronendach, an der Erdoberfläche, im ungesättigten Boden und im Grundwasser quantifiziert und gleichzeitig die Kohlenstoffaufnahme und -nutzung durch die Vegetation berechnet. Es ermöglicht die räumlich-zeitliche Quantifiziezierung von Energie, Stoffflüssen, Speichern, Isotopen und Wasseralter, um ökohydrologische Hotspots und Schlüsselbereiche zu identifizieren. Das Modell dient auch dazu, Klimaprognosen über Klimabedingungen und Energieemissionen mit der Vegetationsdynamik zu verknüpfen und langfristige Veränderungen in ökohydrologischen Prozessen und Systemen zu erkennen. EcH2O und EcH2O-iso sind frei zugänglich und open source.

EcH2O-iso wurde als Erweiterung des EcH2O-Modells entwickelt, um stabile Isotope und das Alter des Wassers mit simulierten Stoffflüssen und Speichern zu koppeln. Das Modell untersucht Top-Down-Energiebilanz-Schätzungen und unterteilt sensible Wärme, latente Transpirationswärme, Interzeptionsverdunstung und Bodenverdunstung, Nettostrahlung, Bodenwärme und Schneewärme unter Verwendung von pixelspezifischer, 1D-Temperatur-basierter Energiebilanzschließung.

Zu den erfassten Wegen des Wassers gehören Baumkronenspeicher, Oberflächenspeicher und -flüsse, Dynamiken in der ungesättigten Zone sowie in Grundwasserständen und -flüssen. Die Entwicklung versiegelter Flächen stellt zusätzlichen Wasserdynamiken  aufgrund  urbane versiegelte Flächen dar. EcH2O-iso berücksichtigt die Möglichkeiten der Green-Ampt- oder Richards-Gleichungen für die Infiltration und die Wasserumverteilung in der ungesättigten Zone, und verwendet 1D kinematische Wellenapproximationen für den seitlichen Transfer der Stoffflüsse. Das Modell berücksichtigt räumliche Unterschiede im Boden, im Gefälle und in der Geologie, um Flussgeschwindigkeit und Wassersenken innerhalb von Einzugsgebieten zu erfassen.

Vegetationsdynamik und Kohlenstoffallokation sind an das 3PG-Modell angepasst und ermöglichen die Berücksichtigung des Wachstum der Vegetation (Stamm, Wurzel und Blatt) verschiedener Baumarten, abhängig von der verfügbaren Energie, atmosphärischen Defiziten und der Verfügbarkeit von Bodenwasser. Tracer-Simulationen berücksichtigen die vollständige Durchmischung innerhalb der Speicher und Flüsse über räumliche Skalen hinweg, wobei das Craig-Gordon-Modell implementiert ist, um Wasser, das der Verdunstung unterliegt (Kanäle und Bodenwasser), zu fraktionieren.

EcH2O-iso wurde bereits erfolgreich in einer Vielzahl von Modellskalen angewendet, so zum Beispiel in ländlichen und städtischen Punkt-skalen, experimentellen Einzugsgebietsskalen und in größeren Einzugsgebieten in vielen verschiedenen europäischen Regionen. Die Entwicklung von EcH2O-iso wurde und wird durch Fördermittel des ERC, des IGB, der Einstein-Stiftung und der DFG unterstützt.

Für weitere Informationen über das Modell wenden Sie sich bitte an ech2o.tracer@igb-berlin.de.

Projekte

Urban Water Interfaces

DFG Graduiertenschule  
Ansprechpersonen
Gunnar Nützmann
Mark Gessner
Sabine Hilt
Abteilung(en)
(Abt. 1) Ökohydrologie
(Abt. 2) Ökosystemforschung
(Abt. 3) Experimentelle Limnologie
(Abt. 6) Chemische Analytik und Biogeochemie
Beginn
07/2015
Ende
06/2024
Themenbereiche

VeWa

Vegetation effects on water flow and mixing in high-latitude ecosystems
Ansprechpersonen
Dörthe Tetzlaff
Abteilung(en)
(Abt. 1) Ökohydrologie
Beginn
10/2013
Ende
03/2019
Themenbereiche
Ansprechpersonen

Aaron Smith

Postdoktorand*in
Forschungsgruppe
Landschafts-Ökohydrologie

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