Projektbeschreibung

Hydrologische Prozesse und ihre zeitliche Dynamik können mit hydrologischen Modellen reproduziert werden. Hierbei können Modelle als Lernwerkzeuge betrachtet werden, um damit ein verbessertes Verständnis der Prozesse im Einzugsgebieten und deren Abbildung in Modellen zu erlangen.  Hydrologische Konsistenz besagt dabei, dass die hydrologischen Prozesse entsprechend ihrer Rolle im Hydrosystem in der Modellstruktur implementiert sind. Dabei sollte ein Modellparameter für den entsprechenden Prozess verwendet werden. Zudem müssen die Phasen hoher Parameterdominanz zu der zeitlichen Dynamik des Prozesses passen. Dieses Zusammenspiel zwischen Modellstruktur und Prozessdynamik können mit diagnostischen Modellanalysen in einer hohen zeitlichen Auflösung untersucht werden.

Dieses Projekt unter Förderung der DFG zielt darauf ab, die zeitliche Dynamik von Prozesse mit Hilfe einer zeitlich hoch aufgelösten Parametersensitivitätsanalyse zu untersuchen. Die Parametersensitivitätsanalyse wird nicht nur für den Gesamtabfluss durchgeführt, sondern auch für die den Parametern zugeordneten Prozessen. In Verbindung einer weiteren zeitlich hoch aufgelösten Analyse der Modellgüte lassen sich dominante Parameter in Phase geringer Modellgüte ableiten.

In einem weiteren Schritt werden diagnostische Modellanalyse zur Verbesserung der Modellkalibrierung verwendet. Hierbei werden die Modellparameter nur in den Phase hoher Parameterdominanz genutzt.

Das Projektziel ist eine Bereitstellung von diagnostischen Werkzeuge zur Untersuchung der hydrologischen Konsistenz in der Modellstruktur und in der Modellkalibrierung. Hierzu wird die zeitliche Dynamik der hydrologischen Prozesse analysiert:

 

Hydrologische Konsistenz soll in drei Bereichen erreicht werden:

1) in zeitlichen Prozessmustern: Analyse von zeitlichen Variationen in dominanten Parametern in Verbindung mit den zugeordneten Prozessen

2) in der Modellstruktur:  Ermittlung von dominanten Parametern in Phasen geringer Modellgüte durch eine gemeinsame zeitliche Analyse von Parametersensitivität und Modellgüte

3) in der Parameterabschätzung: Entwicklung einer innovativen Methoden zu einer prozessbasierten Kalibrierung mit einem Fokus auf den Phasen hoher Parametersensitivität