Die vorliegende Hausarbeit im Bereich „Hydrologische Systemanalyse und Modellierung“
beschäftigt sich mit dem Themenschwerpunkt „Bestimmung der Evapotranspiration:
Charakterisierung von Systemmodellen und ihre Bewertung anhand von vergleichender
Datenauswertung“. In der Landschaftsökologie nimmt der Wasserhaushalt eine zentrale
Stellung ein. Die Quantifizierung der einzelnen Teilkomponenten ist dabei immer noch
schwierig. Ziel dieser Arbeit ist es einen Überblick über die wichtigsten Methoden zur
Erfassung der Evapotranspiration zu geben. Um den Einstieg in die Thematik etwas zu
erleichtern, erfolgt zu Beginn eine Beschreibung der grundlegenden thematischen Begriffe
sowie eine kurze Erläuterung der verschiedenen Anwendungsbereiche hinsichtlich der
Verdunstung. Anschließend werden die einzelnen Bestimmungsverfahren erklärt, bei denen in
Berechnungs- und Messmethoden untergliedert wird. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die
Regionalisierung dar. Diese wird unter Einbezug Geographischer Informationssysteme sowie
der Fernerkundung wiedergegeben. Daran schließt sich eine Beschreibung einiger
Evapotranspirationsmodelle. Den Abschluss bildet ein Zukunftsausblick, der eine mögliche
Entwicklung, hinsichtlich der Erfassung und Modellierung der Evapotranspiration, geben soll. Die Evapotranspiration ist ein physikalischer Vorgang. Das Wasser verändert bei
Temperaturen, die unterhalb des Siedepunktes liegen, den Aggregatzustand. Es geht von
flüssiger oder fester Form in den gasförmigen Zustand über. Die Verdunstung beschreibt
somit die Fähigkeit der Atmosphäre Wasserdampf aufzunehmen (Dyck 1995). Der Vorgang
der Evapotranspiration setzt sich aus den Komponenten der Evaporation sowie der
Transpiration zusammen. Die Evaporation beschreibt die „Verdunstung der unbewachsenen
Erdoberfläche (Bodenverdunstung, Schneeverdunstung, Eisverdunstung), des auf
Pflanzenoberflächen zurückgehaltenen Niederschlags (Interzeptionsverdunstung) und von
freien Wasserflächen (Seeverdunstung)“ (Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und
Kulturbau 1996, S. 1). Sie wird als unproduktive Verdunstung bezeichnet, weil keine aktiven
biotischen Prozesse stattfinden (Baumgartner 1990). Unterschiedliche Einflussgrößen, wie
z.B. die Windgeschwindigkeit, das Sättigungsdefizit der Atmosphäre, die zeitliche Verteilung des Niederschlags oder die verschiedenen Vegetationsparameter wirken sich auf die
Evaporation aus (Dyck 1995). [...]
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Begriffsklärung
- 3. Anwendungsbereiche der Evapotranspiration
- 4. Bestimmung der Evapotranspiration
- 4.1 Direkte Messverfahren
- 4.1.1 Evaporimeter
- 4.1.2 Lysimeter
- 4.1.3 Turbulenz-Korrelations-Methode
- 4.2 Indirekte Messverfahren
- 4.2.1 Messung der Energiebilanz
- 4.2.2 Gradientmessungen in der bodennahen Luftschicht
- 4.3 Berechnungsverfahren zur Bestimmung der Evapotranspiration
- 4.3.1 Potentielle Evapotranspiration
- 4.3.1.1 Wasseroberfläche
- 4.3.1.1.1 Verfahren nach Dalton
- 4.3.1.1.2 Energiebilanzverfahren
- 4.3.1.1.3 Kombinationsverfahren
- 4.3.1.2 Landoberflächen
- 4.3.1.2.1 Haude
- 4.3.1.2.2 Thornthwaite
- 4.3.1.2.3 Penman
- 4.3.1.2.4 Weitere Berechnungsverfahren
- 4.3.1.1 Wasseroberfläche
- 4.3.2 Tatsächliche Evapotranspiration
- 4.3.2.1 Die Bowen-Ratio-Methode
- 4.3.2.2 Verfahren nach Renger und Wessolek
- 4.3.2.3 Verfahren nach Penman-Monteith
- 4.3.1 Potentielle Evapotranspiration
- 4.1 Direkte Messverfahren
- 5. Regionalisierung der Evapotranspiration
- 5.1 Verwendung von Geographischen Geoinformationssysteme (GIS)
- 5.2 Einsatz der Fernerkundung zur Bestimmung der Evapotranspiration
- 6. Systemmodelle
- 6.1 Das Wasserbilanzmodell AKWA
- 6.2 Das Evapotranspirationsmodell PROMET
- 6.3 Das Agrarmeteorologische Modell AMBETI
- 6.4 Datenvergleich verschiedener Modelle
- 7. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Arbeit gibt einen Überblick über Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration. Die Zielsetzung ist die Darstellung verschiedener Mess- und Berechnungsverfahren, die Berücksichtigung der Regionalisierung mittels GIS und Fernerkundung, sowie die Charakterisierung von Systemmodellen. Die Arbeit fokussiert auf die Quantifizierung der Evapotranspiration und deren Modellierung in der Landschaftsökologie.
- Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration (Mess- und Berechnungsverfahren)
- Regionalisierung der Evapotranspiration mittels GIS und Fernerkundung
- Charakterisierung verschiedener Evapotranspirationsmodelle
- Vergleichende Datenauswertung verschiedener Modelle
- Bedeutung der Evapotranspiration im Wasserhaushalt der Landschaft
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Einleitung führt in das Thema der Evapotranspiration und deren Bedeutung im Wasserhaushalt ein. Sie umreißt die Ziele und den Aufbau der Arbeit, wobei der Fokus auf der umfassenden Darstellung der Methoden zur Bestimmung und Modellierung der Evapotranspiration liegt. Die Arbeit verspricht einen Überblick über verschiedene Verfahren, von direkten Messmethoden bis hin zu komplexen Systemmodellen, um die Herausforderungen der Quantifizierung der Evapotranspiration zu beleuchten.
2. Begriffsklärung: Dieses Kapitel klärt die grundlegenden Begriffe, insbesondere den Unterschied zwischen Evaporation und Transpiration im Kontext der Evapotranspiration. Es beschreibt den physikalischen Vorgang der Zustandsänderung des Wassers und differenziert zwischen produktiver und unproduktiver Verdunstung, wobei die Bedeutung von Einflussgrößen wie Windgeschwindigkeit und Sättigungsdefizit der Atmosphäre hervorgehoben wird.
3. Anwendungsbereiche der Evapotranspiration: Dieser Abschnitt beschreibt die verschiedenen Bereiche, in denen die Kenntnis der Evapotranspiration von Bedeutung ist. Es werden Anwendungsbeispiele aus der Landwirtschaft, dem Wassermanagement und der Klimaforschung genannt, um die Relevanz genauer zu definieren und aufzuzeigen, warum die genaue Bestimmung der Evapotranspiration in diesen Bereichen unerlässlich ist. Der Abschnitt unterstreicht den interdisziplinären Charakter des Themas.
4. Bestimmung der Evapotranspiration: Dieses zentrale Kapitel beschreibt detailliert die verschiedenen Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration. Es unterscheidet zwischen direkten Messverfahren (Evaporimeter, Lysimeter, Turbulenz-Korrelations-Methode) und indirekten Verfahren (Messung der Energiebilanz, Gradientmessungen). Besonders ausführlich werden die Berechnungsverfahren zur Bestimmung der potentiellen und tatsächlichen Evapotranspiration erläutert, einschließlich verschiedener Formeln und Modelle wie Dalton, Penman, und Penman-Monteith. Das Kapitel vergleicht die Vor- und Nachteile der verschiedenen Ansätze.
5. Regionalisierung der Evapotranspiration: Dieses Kapitel befasst sich mit der räumlichen Variabilität der Evapotranspiration und der Anwendung von Geographischen Informationssystemen (GIS) und Fernerkundung für die Bestimmung und Kartierung der Evapotranspiration auf regionaler Ebene. Es werden die Möglichkeiten und Herausforderungen dieser Ansätze diskutiert, und wie sie helfen können, die räumliche Verteilung der Evapotranspiration zu verstehen und zu modellieren. Die Integration verschiedener Datenquellen für eine umfassende Analyse wird hervorgehoben.
6. Systemmodelle: Dieses Kapitel präsentiert eine Auswahl von Systemmodellen zur Simulation der Evapotranspiration (AKWA, PROMET, AMBETI), beschreibt deren Funktionsweise und vergleicht die Ergebnisse verschiedener Modelle. Der Vergleich legt den Fokus auf die Stärken und Schwächen der einzelnen Modelle und ihre Eignung für verschiedene Anwendungen. Das Kapitel liefert einen Einblick in die Komplexität der Modellierung von Evapotranspirationsprozessen.
Schlüsselwörter
Evapotranspiration, Evaporation, Transpiration, Messverfahren, Berechnungsverfahren, Energiebilanz, Potentielle Evapotranspiration, Tatsächliche Evapotranspiration, Regionalisierung, GIS, Fernerkundung, Systemmodelle, Wasserhaushalt, Landschaftsökologie, Modellierung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu "Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration"
Was ist der Inhalt dieses Dokuments?
Dieses Dokument bietet einen umfassenden Überblick über Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration. Es beinhaltet ein Inhaltsverzeichnis, eine Beschreibung der Zielsetzung und der Themenschwerpunkte, Zusammenfassungen der einzelnen Kapitel und eine Liste der Schlüsselwörter. Der Fokus liegt auf der Darstellung verschiedener Mess- und Berechnungsverfahren, der Regionalisierung mittels GIS und Fernerkundung sowie der Charakterisierung von Systemmodellen zur Evapotranspiration.
Welche Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration werden beschrieben?
Das Dokument beschreibt sowohl direkte Messverfahren (Evaporimeter, Lysimeter, Turbulenz-Korrelations-Methode) als auch indirekte Verfahren (Messung der Energiebilanz, Gradientmessungen). Ausführlich werden Berechnungsverfahren zur Bestimmung der potentiellen (z.B. Dalton, Penman, Thornthwaite) und tatsächlichen Evapotranspiration (z.B. Bowen-Ratio-Methode, Penman-Monteith) erläutert. Die Vor- und Nachteile der verschiedenen Ansätze werden verglichen.
Wie wird die Regionalisierung der Evapotranspiration behandelt?
Die räumliche Variabilität der Evapotranspiration und die Anwendung von Geographischen Informationssystemen (GIS) und Fernerkundung zur Bestimmung und Kartierung auf regionaler Ebene werden detailliert dargestellt. Die Möglichkeiten und Herausforderungen dieser Ansätze sowie die Integration verschiedener Datenquellen für eine umfassende Analyse werden diskutiert.
Welche Systemmodelle werden vorgestellt?
Das Dokument präsentiert verschiedene Systemmodelle zur Simulation der Evapotranspiration, darunter AKWA, PROMET und AMBETI. Die Funktionsweise der Modelle wird beschrieben und ein Vergleich ihrer Ergebnisse, Stärken und Schwächen sowie ihrer Eignung für verschiedene Anwendungen erfolgt.
Welche Kapitel umfasst das Dokument?
Das Dokument ist in sieben Kapitel gegliedert: 1. Einleitung, 2. Begriffsklärung, 3. Anwendungsbereiche der Evapotranspiration, 4. Bestimmung der Evapotranspiration, 5. Regionalisierung der Evapotranspiration, 6. Systemmodelle und 7. Zusammenfassung und Ausblick.
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Die Schlüsselwörter umfassen: Evapotranspiration, Evaporation, Transpiration, Messverfahren, Berechnungsverfahren, Energiebilanz, Potentielle Evapotranspiration, Tatsächliche Evapotranspiration, Regionalisierung, GIS, Fernerkundung, Systemmodelle, Wasserhaushalt, Landschaftsökologie, Modellierung.
Wozu dient die Begriffsklärung?
Die Begriffsklärung klärt grundlegende Begriffe wie Evaporation und Transpiration im Kontext der Evapotranspiration. Sie beschreibt den physikalischen Vorgang der Zustandsänderung des Wassers und differenziert zwischen produktiver und unproduktiver Verdunstung, wobei die Bedeutung von Einflussgrößen wie Windgeschwindigkeit und Sättigungsdefizit der Atmosphäre hervorgehoben wird.
Welche Anwendungsbereiche der Evapotranspiration werden genannt?
Das Dokument nennt Anwendungsbeispiele aus der Landwirtschaft, dem Wassermanagement und der Klimaforschung, um die Relevanz der genauen Bestimmung der Evapotranspiration in diesen Bereichen zu unterstreichen.
Was ist das Ziel des Dokuments?
Das Dokument zielt darauf ab, einen umfassenden Überblick über Methoden zur Bestimmung und Modellierung der Evapotranspiration zu geben. Es soll verschiedene Mess- und Berechnungsverfahren darstellen, die Regionalisierung mittels GIS und Fernerkundung berücksichtigen und verschiedene Systemmodelle charakterisieren. Der Fokus liegt auf der Quantifizierung der Evapotranspiration und deren Modellierung in der Landschaftsökologie.
- Arbeit zitieren
- Susann Kupke (Autor:in), 2002, Bestimmung der Evapotranspiration: Charakterisierung von Systemmodellen und ihre Bewertung anhand von vergleichender Datenauswertung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/18142
