Arbeitsgruppe

IMOP

Arbeitsgruppe Integrierte Modellierung und Optimierung


Kurzbeschreibung

Im Fokus der Arbeitsgruppe stehen die Beschreibung a) von umweltrelevanten Landschaftsveränderungen und b) der Auswirkung von Landnutzungs- und -bewirtschaftungs-änderungen auf Wasser- und Stoffhaushalt und Ökosystemdienstleistungen. Zudem sind Fragen zur Skalenabhängigkeit von Beschreibung, Steuerung und Ablauf von Prozessen, die Unsicherheitsanalyse von Modellen und Daten sowie die Entwicklung von Optimierungswerkzeugen für Handlungsempfehlungen von Interesse.
Das Spektrum der Methoden der Arbeitsgruppe reicht von prozessbasierten Modellen (differentialgleichungsbasierte mathematische Modelle, HBV, SWAT, IHACRES) über statistische Modelle bis hin zu Optimierungsalgorithmen.


Methodische Schwerpunkte

  • Datenbasierte Identifikation von möglichst einfachen Modellen mit größtmöglichem Erklärungswert in Kombination mit der Bestimmung optimaler Monitoringstrategien.
  • Modellierung und Simulation komplexer Wechselwirkungen und Trade-Offs basierend auf problemspezifischen prozessorientierten, aber auch empirischen und statistischen Ansätzen. Hier zielen wir auf ein breites Spektrum von Werkzeugen ab, die kontextspezifisch eingesetzt werden können.
  • Validierung, Weiterentwicklung und Test von Modellen. Dabei greifen wir auf ein fundiertes Instrumentarium aus Feldmonitoring und Geländeinstallationen, sowie auf Fernerkundungsdaten und bestehende/vorliegende Daten zurück.
  • Verwendung von Werkzeugen der Optimierung und der Unsicherheitsanalyse. Diese werden sowohl verwendet um Modelle zu testen und weiterzuentwickeln, als auch um Handlungsempfehlungen abzuleiten.

Ansprechpartner

Prof. Dr. Martin Volk

Tel: ++49 341 235 1956
Fax: ++49 341 235 1939
martin.volk@ufz.de

Dr. Michael Strauch

Tel: ++49 341 235 1464
Fax: ++49 341 235 1939
michael.strauch@ufz.de


Publikationen (Auswahl)


Kooperationen

Peter Allen, Baylor University, TX, USA (SWAT-Entwicklung, Methoden zur Abschätzung von Basisabfluss und Niedrigwasserbedingungen)

Jeff Arnold, USDA-ARS, Temple, TX, USA (SWAT-Entwickung)

David Bosch, USDA-ARS, Tifton, GA, USA (SWAT-Entwicklung)

Barry Croke, Australian National University, Canberra, Australien (IHACRES-Entwicklung)

Tony Jakeman, Australian National University, Canberra, Australien (IHACRES-Entwicklung,, iEMSs-Kooperation)

Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt (LHW)

Leo Lymburner, Geoscience Australia, Remote Sensing Sceince & Strategy (Anwendung von Fernerkungsdaten, Kopplung von Modellen und Fernerkundungsdaten)

Lachlan Newham, Australian National University, Canberra, Australien (Strategien zur Analyse und Bewertung von Flusseinzugsgebieten)

Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (SLULG) und Staatliche Betriebsgesellschaft für Úmwelt, Landwirtschaft und Geologie (BfUL) in Brandis (Modellentwicklung und –parametrisierung, Monitoring)

Sven Lautenbach, Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn

Jerry Whittaker Entwicklung von Optimierungsalgorithmen, Tradeoff-Analysen, Indikatorentwicklung


Verbundene Projekte im Department (Auswahl)

INTERREG Floodmed
BMBF FLUMAGIS
BMBF Weiße-Elster-Projekt
BMBF Ad-hoc Elbehochwasser
EU ABOT
BMBF CONNECT


Produkte (Daten, Methoden, Werkzeuge, Modelle, Software)

  • Modell-basierte Niederschlags-Abflussdatenbank
  • Modell-GIS-Kopplungen (SAGA mit IHACRES, GR4J oder mit einem Programm zur Berechnung des Basisabflusses)
  • The Advanced Monitoring and Information System (AMIS)
  • Weiterentwicklung des Soil and Water Assessment Tools (Modell des USDA-ARS in Temple, TX, USA, SWAT) und Entwicklung von Tools zur Bearbeitung und Ableitung Inputdaten
  • ArcGis Werkzeuge, Analysewerkzeuge in R und C++
  • Optimierungsroutinen