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Pedotransferfunktionen für erweiterte Modelle hydraulischer Eigenschaften
Projektleiter: Prof. Dr. Wolfgang Durner
Dr. Andre Peters
Mitarbeiter: Dr. Tobias Hohenbrink
Träger:DFG (PE 1912/4-1)
Mittel:201300 Euro
Laufzeit: 01.04.2018 - 31.10.2021
Kurzfassung:Eine zutreffende Einschätzung des Wassertransports im System Boden-Pflanze-Atmosphäre ist für viele Fragestellungen in den Umwelt- und Agrarwissenschaften von großer Bedeutung. Für die Modellierung des Wassertransportes auf Grundlage der Richardsgleichung müssen die hydraulischen Eigenschaften in Form der Wasserretentions- und der Leitfähigkeitsfunktion bekannt sein. Hierfür sind i.d.R. aufwändige Messungen und anschließende Anpassung geeigneter Modelle an die Daten erforderlich. Wenn diese Informationen nicht vorliegen und nicht erhoben werden können, wird häufig auf sogenannte Pedotransferfunktionen (PTF) zurückgegriffen. Diese PTF leiten über Regressionsansätze aus einfacher zu messenden und im besten Fall flächig verfügbaren Basisdaten wie Textur, Lagerungsdichte oder Gehalt an organischer Substanz, Parameter der hydraulischen Funktionen ab. Das ist besonders vorteilhaft, wenn eine detaillierte Modellierung auf größeren Flächen, etwa der Ebene von Einzugsgebieten oder noch größerer Regionen, vorgenommen werden soll, wie dies in hydrologischen oder meteorologischen Modellen erforderlich ist.

In der Vergangenheit wurden in einer Vielzahl von Studien PTF entwickelt und verglichen, wobei als Muster festgestellt werden kann, dass lokale Studien stets fanden, dass generell hergeleitete PTF ungenau wären und für lokale oder regionale Anwendungen eigenständige Kalibrierungen nötig wären. In unserem Forschungsvorhaben gehen wir (i) von der Hypothese aus, dass alle bisher entwickelten PTF wesentliche Eigenschaften hydraulischer Funktionen, wie etwa die Leitfähigkeit in Wasserfilmen, vernachlässigen, und somit zu systematischen Fehlern und Fehleinschätzungen bei abgeleiteten Parametern führen. Darüber hinaus (ii) bestehen die zugrundeliegenden Daten häufig aus ungenügend genau aufgelösten Messdaten in einem limitierten Feuchtebereich. Aufgrund der Verfügbarkeit neuer bodenphysikalischer Messtechnik wurde in jüngerer Zeit jedoch eine Vielzahl hochaufgelöster Messungen in einem erweiterten Feuchtebereich erhoben. Auf Basis der damit verbundenen Erkenntnisse wurden neue erweiterte konsistente Modelle für die hydraulischen Funktionen entwickelt. Diese neuen Modelle sollen in diesem Vorhaben mit den neuen Daten zu neuen PTF verknüpft werden. Ein Vergleich mit klassischen PTF soll aufzeigen, ob und wie stark sich dadurch Verbesserungen ergeben und bisherige Widersprüche auflösen lassen.
Poster:
  • Hohenbrink, T.L., A. Peters, C. Jackisch, J. Kreiselmeier, M. Naseri, K. Germer, S.C. Iden, and W. Durner (2020): High quality data set of soil hydraulic characteristics in the full saturation range, Kommissionstagung der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft "Recent advances in soil physics and soil hydrology". Digital workshop, University of Koblenz-Landau, 23.9.2020. [-> Durner] [->Germer] [->Hohenbrink] [->Iden] [->Naseri] [->Peters] 
  • Peters, A., Iden, S.C. und Durner, W. (2018): Modellierung des Stofftransportes in Böden mit der Konvektions-Dispersionsgleichung – konzeptionelle Probleme , Workshop der Kommission 1 der Deutschen Bodenkundlichen Gesellschaft, Braunschweig, 6.9.18-7.9.18 [-> Durner] [->Iden] [->Peters] 
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