www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
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
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Nutzer des DSS
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Landschaft als System
Klima
Akteur
Landschaft
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Landschaft als System
Klima
Akteur
Landschaft
Modell 1
Modell 2
Modell n
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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.
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Nutzer-Struktur
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Nutzeranforderungen
Unbekannt ist das konkrete Problem des Nutzers!
• Interaktivität
• räumliche Konkretheit (zoom)
• Analysen müssen graphisch aufbereitet sein
• Erklärungskomponente (Ausgaben und Modellen)
• Unsicherheitsanalyse (Simulationsstatistiken)
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Untersuchungsgebiete
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Auswahl der Wetterstation
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Trendinformationen
Station: Angermünde
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Niederschlagsverteilung
Station: Angermünde
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Temperaturverteilung
Station: Angermünde
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Häufigkeit von Trockenheit
Station: Angermünde
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Phänologie/Ontogenese-Modell Kartoffelaußen: 1961-1990 innen: 2021-2050
Gebiet: Quillow
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Modell: vorl. Ertragsmodell
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Ertragssimulation
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Kompensation - Management?
• Beregnung
• Düngungsregime
• neue Sorten
• pfluglose Bodenbearbeitung
• CO2 Input durch die Luft
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
CO2-DüngungFür Winterweizen ungefähr 9-15%Ertragssteigerung verglichen mit Klimakammer ungefähr 30%
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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.)
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Modulsicht
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Implementierung
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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.
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Zooming User Interface
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
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)
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
TP 6 Modellintegration
Abbruchmeilenstein• Abbruchkriterien
www.landcare2020.dewww.landcare2020.de
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
Recommended
