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Teaser Image Blitzumfrage

Feldmessungen


Neben den Simulationsrechnungen führen wir Feldmessungen an ausgewählten Standorten unserer Messnetzpartner durch. Diese Messungen fließen in die Datenassimilation der Standortvorhersagen ein und werden im Zuge der Verdichtung bestehender Messnetze auch als eigenständiger Datensatz ausgewertet und zur Verfügung gestellt. Aktuell sind 12 Stationen geplant, die nach und nach der Produktplattform hinzugefügt werden.

Als Feldmessungen bzw. Beobachtungsdaten dargestellt ist ein 7-tägiger Rückblick ab dem aktuellen Termin des Wetters sowie der Bodenfeuchte und -temperatur in einer Tiefe von 0-60 cm. Die meteorologischen Größen Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Windböen und Windrichtung, Luftdruck, Solarstrahlung und die Niederschlagssummen werden mit einer Wetterstation in 2 Meter Höhe über Grund erfaßt. Da Messungen der Bodenfeuchte aufwendig sind, werden Datenprodukte zur Bodenfeuchte meist aus Berechnungen erstellt. Die hier präsentierten Bodenfeuchte und -temperaturwerte werden mit zwei unterschiedlichen Messsystemen erfaßt:

  • Punktuelle Bodenfeuchte- und temperaturwerte werden über jeweils einem Sensorpaar in 5, 15, 30 und 60cm Tiefe über das FDR (Frequenzbereichsreflektometrie) Verfahren gemessen. Die dazugehörige Sensoreinheit wird im Institut für Bio- und Geowissenschaften 3: Agrosphäre produziert und kalibriert.
  • Zur Bestimmung der Bodenfeuchte über die gesamte Parzellengröße werden so genannte "Cosmic Ray Neutron Sensors" eingesetzt. Diese Systeme messen die natürliche Neutronenstrahlung des Bodens, die mit dem Bodenwassergehalt korreliert ist. Die Beobachtungsdaten werden drahtlos in nahezu Echtzeit über die NB-IoT Anwendung zu einem zentralen Server gesendet, verarbeitet, und stündlich als Beobachtungsdaten visualisiert und veröffentlicht.

Zu den Messungen


Teaser Screenshot Standortvorhersage, zeitliche Entwicklung pflanzenverf&uuuml;gbares Wasser

Standortvorhersagen


Hier finden Sie parzellengenaue Vorhersagen ausgewählter Parameter des Bodenwasserhaushaltes für alle Standorte unserer Messnetzpartner.

Die Besonderheit dieser Standortvorhersage ist, dass die vor Ort gemessenen meteorologischen und hydrologischen Parameter mittels Datenassimilationsverfahren direkt in die Berechnung der Vorhersage einfließen und so einen möglichst realitätsnahen Ist-Zustand des jeweiligen Standortes abbilden. Dieser Ist-Zustand wird auf Basis der täglichen Wettervorhersagen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF) für 79h in die Zukunft propagiert und gewährt damit einen Ausblick der nächsten Tage.

Die Standortvorhersage wird analog zur Deutschlandvorhersage mit dem hydrologischen Modell ParFlow und seinem Oberflächenmodul CLM (Common Land Model) erstellt.

Zu den Standortvorhersagen für NRW


Teaser Ausschnitt TSMP Vorhersage, pflanzenverf&uuuml;gbares Wasser

Vorhersagen für Europa und NRW


Im Bereich Vorhersage setzen wir neben dem hydrologischen modell ParFlow/CLM für Deutschland und für ausgewählte Standorte noch weitere Simulationsrechnungen ein.

Die Terrestrial Systems Modelling Platform (TSMP) ist ein vollgekoppeltes, Multi-Physik Modellsystem (COSMO + CLM + ParFlow mit OASIS3-MCT Koppler), das in Großrechnerumgebungen effizient betrieben wird. Die Besonderheit besteht darin, dass TSMP den terrestrischen Wasserkreislauf physikalisch konsistent mit allen relevanten Rückkopplungsprozessen vom Grundwasser über die Landoberfläche bis in die Atmosphäre simulieren kann. Nahezu parzellenscharf, d.h. in sehr hoher räumlicher Auflösung, sind in Ergänzung zu bestehenden Produkten vor allem Größen des Wasserhaushalts wie Bodenfeuchte, Grundwasserneubildung, pflanzenverfügbares Wasser usw. aus täglichen Simulationen für die kommenden 10 Tage verfügbar.

Weitere mit TSMP generierte Produkte finden sich auf der TSMP Vorhersage-Website

Die täglichen TSMP Simulationen erfolgen derzeit über dem europäischen 12km aufgelösten EUR-11 Modellgebiet des internationalen CORDEX-Projektes und zum anderen über einem 1km (Atmosphäre) bzw. 0.5km (Landoberfläche und hydrologisches Modell) aufgelösten Modellgebiet, das große Teile von Nordrhein-Westfalen und angrenzende Gebiete abdeckt.


Zu den TSMP Vorhersagen für Europa und NRW


Teaser ParFlow Deutschlandvorhsersage, Snapshot Sickerwasserrate während Spin-Up

Deutschlandvorhersage in 500m Auflösung


Hier finden Sie die täglichen Vorhersagen aller relevanten Größen des Bodenwasserhaushalts, z.B. das pflanzenverfügbare Wasser oder der Sickerwasserstrom, für ganz Deutschland und angrenzende Gebiete.

Diese Vorhersagen werden in nahezu parzellenscharfer Auflösung (500m) mit dem hydrologischen Modell ParFlow und seines Landoberflächenmoduls CLM (Common Land Model) erstellt. In diesen Simulationen berechnen wir auf dem JUWELS Großrechner-System des JSC den Wasserhaushalt im Boden bis 60m Tiefe und an der Erdoberfläche sowie die Wechselwirkungen von Landoberfläche und Vegetation mit der Atmosphäre. Die atmosphärischen Randbedingungen entstammen täglichen Wettervorhersagen des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage (ECMWF). Die hohe räumliche Auflösung erlaubt eine detaillierte Darstellung der heterogenen Bodeneigenschaften, Landnutzung und des Geländes und deren Auswirkungen auf den Bodenwasserhaushalt.

Zur Deutschlandvorhersage in 500m