Entwicklung des DSS

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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

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Temperaturverteilung

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Häufigkeit von Trockenheit

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Phänologie/Ontogenese-Modell Kartoffel

außen: 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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CO

₂

-Düngung

Für 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

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