Vergleich der Abflussbildungsprozesse in Baden-Württemberg in Abhängigkeit von Vorfeuchte und Niederschlagsbedingungen (Ralf Loritz)
Problemstellung
Um die Reaktion von Einzugsgebieten auf Niederschlagsereignisse vorherzusagen ist es zielführend die relevanten Abflussprozesse quantifizieren zu können, die in einem EZG die Abflussreaktion erzeugen. Wenn bestimmte Abflussprozesse ein EZG dominieren, dann sollte dessen Reaktion je nach Niederschlagsbedingungen und Vorfeuchte unterschiedlich ausfallen. Wenn zum Beispiel Hortonscher Oberflächenabfluss dominiert, dann sollte es keine Abhängigkeit von der Vorfeuchte geben, aber eine hohe von der Niederschlagsintensität. Für das Land Baden-Württemberg wurde das Modell DROGen entwickelt, mit dem flächendeckend die Abflussprozesse in Abhängigkeit der Vorfeuchte und der Niederschlagseigenschaften quantifiziert werden können. Das Modell verwendet dabei detaillierte Information über die Vegetation, Landnutzung, Bodeneigenschaften, präferentielle Fliesswege und Geologie mit einer räumlichen Auflösung von 5m. Dieses Modell wurde bisher nur beispielhaft an ausgewählten EZG validiert, aber nicht untersucht, ob es die entsprechenden Abflussbildungsprozesse korrekt wiedergibt.
Ziel der Arbeit
Für alle gemessenen meso-skaligen EZG in BaWü soll die Abflussreaktion (z.B. Abflusskoeffizient) für eine Vielzahl von Abflussereignissen ermittelt werden und diese mit der Vorfeuchte und den Niederschlagsbedingungen verglichen werden. Zusätzliche sollen die ermittelten Muster analysiert und mit den potentiellen Abflussprozessen und Abflussreaktionen aus dem Modell DROGen validiert werden. Es soll auch untersucht werden, ob das prozessbasierte, komplexe Modell besser die Abflussreaktionsmuster beschreiben kann als einfache Skalierungsansätze oder Einzugsgebietseigenschaften.
Methode
Aus den Abflusszeitreihen sollen Abflussereignisse automatisch detektiert werden und für diese die Abflussreaktion, Niederschlagsbedingungen (aus räumlich aggregierten Niederschlagsdaten des DWD) und die Vorfeuchte (aus dem SWAT Modell GWN-BW) bestimmt werden. Mit dem Modell DROGen wird flächendecken die Abflussreaktion auf eine Vielzahl von Vorbedingungen und Niederschlagsereignisse bestimmt. Statistische Verfahren, Skalierungsmethoden und Benchmarking wird verwendet um die beobachtete und modellierte Abflussreaktion zu analysieren
Betreuung
Markus Weiler und Andreas Steinbrich
Besondere Hinweise
Text
Kontakt
markus.weiler@hydrology.uni-freiburg.de Tel. +49 (0)761 / 203-3530
Herausforderung
Datenanalyse, GIS, Modellierung, Prozessverständnis
Sprache
Deutsch, Englisch
Literatur
Merz, R., G. Blöschl and J. Parajka (2006) Spatio-temporal variability of event runoff coefficients in Austria. Journal of Hydrology, 331, pp. 591-604. Wainwright, J., and A. J. Parsons, The effect of temporal variations in rainfall on scale dependency in runoff coefficients, Water Resour. Res., 38(12), 1271, doi:10.1029/2000WR000188, 2002.