Methodologie: Verknüpfung von SMARTen Modellen mit Daten
Plattformprojekt - PP5.3
Großflächige Vorhersagen von Landschaftsfunktionen und deren Reaktion auf den Klimawandel und Managementinterventionen in einer operationell relevanten Auflösung erfordern nicht nur eine neue Generation (d.h. SMARTer) terrestrischer Umweltmodelle und geeignete (insbesondere Erdbeobachtungs-) Daten, sondern auch eine solide Methodik für deren Verknüpfung. PP5.3 zielt darauf ab, entsprechende Konzepte, Werkzeuge, Arbeitsabläufe und einen Katalog von Good-Practice-Beispielen bereitzustellen, die auf Theorien und langjährigen Erfahrungen mit verschiedenen Modellierungsstrategien im Konsortium beruhen und modernste Methoden der Datenwissenschaft nutzen.
Die Entwicklung robuster Zukunfstbilder von Landschaften, die mehrere Funktionen erfüllen, erfordert eine neue Generation von Modellen. Sie müssen eine hohe Auflösung haben, um die wichtigsten Mechanismen auf lokaler Ebene zu erfassen, aber dennoch auf ganze Regionen bis hin zur nationalen und europäischen Ebene anwendbar sein, um die Politikentwicklung und das Management auf diesen Ebenen unterstützen zu können. Diese Art von Modell wird auch neue Arten von Daten und Überwachungssystemen erfordern.
Die Anforderungen an die allgemeine Modellierungsstrategie, die wir brauchen, werden in dem Akronym SMART zusammengefasst, das für skalierbare, mechanistische, an die Komplexität angepasste, robuste und übertragbare Modelle steht. SMART wird Auswirkungen auf das Monitoring haben, da es helfen wird, sich auf Umweltfaktoren und Auflösungen zu konzentrieren, die für die Parametrisierung der SMART-Modelle entscheidend sind.
Für die Entwicklung von SMARTen Modellen ist eine neue Strategie für die terrestrische Modellierung erforderlich. Sie muss auf allgemeinen Prinzipien der Systemtheorie beruhen, damit wir Modelle, Daten und Überwachungssysteme über verschiedene Disziplinen und Umweltbereiche hinweg miteinander verbinden können. PP5.3 zielt darauf ab, solche allgemeinen Prinzipien zu identifizieren und konzentriert sich daher auf die Entwicklung von Theorie und Methodik, die die Modellierung und Überwachung multifunktionaler Landschaften auf allen relevanten Ebenen unterstützt. Wir werden relevante Konzepte, Werkzeuge, Arbeitsabläufe und einen Katalog von Good-Practice-Beispielen für die Modellierung und Überwachung ableiten. Unsere Theorieentwicklung wird auf der langjährigen Erfahrung des UFZ in der Entwicklung und Anwendung von Modellierung, Monitoring und Data Science für Wasserressourcen, Geoenergie und Vegetation auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Skalen basieren.
PP5.3 umfasst die drei Kernthemen: "SMART Modelling", "SMART Monitoring" und "FAIR Data Science". Die Unterprojekte des PP5.3 werden Erkenntnisse und Produkte hervorbringen, die die Aufgaben des PPs und der übergreifenden IP unterstützen. Sie können sich zwar auf eines der Kernthemen konzentrieren, werden aber immer auch mit den anderen Themen verknüpft sein (siehe Abbildung). Ausgewiesene erste Teilprojekte befassen sich beispielsweise mit "Aggregation und Hochskalierung" (theoretische Grundlagen, Konzepte, Beispiele, Synthesepapier), "Bewältigung von Wirkungsketten von Extremereignissen" (störungs-theoretische Grundlagen, Arbeitsabläufe, Beispiele) und "Synergetik zur Komplexitätsreduzierung" (plattformweite Seminarreihe).