Wassergütemodell für Talsperren unter Einbeziehung von Fernerkundungsdaten

Weihrauch, Alexandra

Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der Aufstellung eines zweidimensionalen Wassergütemodells für Talsperren unter Einbeziehung von Fernerkundungsdaten. Damit sollte eine Möglichkeit aufgezeigt werden, die Kalibrierung und Validierung von Wassergütemodellen zu verbessern und eine zuverlässigere Güteüberwachung bzw. -vorhersage zu ermöglichen. Die Kalibrierung des aufgestellten Wassergütemodells zeigte eine gute Nachbildung der stattfindenden Prozesse. Im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse wurde der Einfluß der Modellparameter auf den Mittelwert und die Variationskoeffizienten der Phytoplanktonkonzentration quantifiziert. Die Ergebnisse der Validierung zeigen ein zur Kalibrierung analoges Verhalten. Damit ist die zeitliche Übertragbarkeit gewährleistet. Die Auswertung der Fernerkundungsdaten erfolgte für die Temperatur der Grenzschicht Wasser-Atmosphäre sowie für die Phytoplanktonkonzentration der oberen Schichten des Modells. Longitudinale Temperaturgradien-ten konnten nicht identifiziert werden. Die longitudinale Verteilung der Algen konnte zumeist mit deutlichen bis engen Korrelationen nachgebildet werden. Schwächere Korrelationen sind auf die schlechtere Modellanpassung an die gemessenen Konzentrationen der Wasserinhaltsstoffe zurückzuführen. Damit konnte gezeigt werden, daß Fernerkundungsdaten grundsätzlich in der Lage sind, die Aussagen eines Wassergütemodells hinsichtlich der räumlichen Verteilung des Phytoplanktons zu stützen bzw. zu verbessern.

The objective of this thesis is to develop a two-dimensional water quality model con-sidering remote sensed data. Calibration and validation of water quality models can be improved by this approach. In addition, monitoring and forecast of water quality can be achieved in a more reliable way. The calibration of the water quality model reproduces satisfactorily the natural processes. The influence of the estimated model parameters on the mean value and the variation coefficients of the algae concentra-tion is quantified by a sensitivity analysis. The results of the validation are similar to the results of the calibration and the temporal transferability of the model is proved. The evaluation of the remote sensed data was carried out for the temperature of the water-atmosphere boundary layer and the mean algae concentration in the upper layers of the lake. Longitudinal temperature gradients could not be identified. The longitudinal distribution of the algae could be reproduced by the satellite images of March and April, exhibiting strong correlations with the traditional observation. The weak correlation in May may be explained by the worse coincidence of model results and measured algae concentrations. If the loss-processes are minimised, a strong correlation of remote sensed data and model results is achieved. The applicability of remote sensed data concerning the calibration and the improvement of simulated spatial distributions of algae is shown.

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Weihrauch, Alexandra: Wassergütemodell für Talsperren unter Einbeziehung von Fernerkundungsdaten. 2001.

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