Modell der klimatischen Wasserbilanz


  1. Überblick
    1. Name
    2. Modellentwickler
    3. Zielsetzung/Zweck
    4. Modelltyp
    5. Zustandsvariablen
    6. Skalenebenen
    7. Prozessüberblick und Ablaufplan
    8. Stochastizität
  2. Details
    1. Input
    2. Submodelle
  3. Literatur


Überblick

Name des Modells:

VegKlimBal

Modellentwickler:

E. Rauch, O. Panferov (Kompilation aus : FAO-56 Penman-Monteith (Allen et al. 1998), Menzel (1997))

Zielsetzung/Zweck:

Berechnung der klimatischen Wasserbilanz für die Vegetationsperiode auf einer Gitterzelle des CLM.

Modelltyp:

Hybrid: Empirisch - Physikalisch

Zustandsvariablen:
Name Einheit Beschreibung
PET mm Tag-1 Tagesumme der Potentielle Evapotranspiration für eine Grasreferenzfläche
Rn MJ m-2 Tag-1 Tageswert der Strahlungsbilanz der Oberfläche
G MJ m-2 Tag-1 Tageswert des Bodenwärmestroms
ESkPa Sättigungsdampfdruck auf 2m
ea kPaAktueller Dampfdruck auf 2m
u2 m s-1 Windgeschwindigkeit in 2 m Höhe
λ MJ kg-1 Verdämfungswärme für Wasser
γ kPa °C-1 Psychrometerkonstante
Δ kPa °C-1 Steigung der Sättigungsdampfdruckkurve
p kPa Luftdrück auf Höhe, h
Nvp mm VegPer-1 Summe der Potentielle Evapotranspiration für eine Grasreferenzfläche für Vegetatiosperiode*
PETvp mm VegPer-1 Niederschlagssumme für eine Grasreferenzfläche für Vegetatiosperiode*

* Die Länge der Vegetationsperiode ist variabel und hängt von den Klimabedingungen des bestimmten Jahres ab. Die Länge der Vegetationsperiode wird im Submodell Vegetationsperiode berechnet.

Skalenebenen:

Räumlich: 0.2 °x 0.2 °, Zeitlich: täglich

Prozessüberblick und Ablaufplan:
  1. Berechnung: Höhenkorrektur von p
  2. Berechnungen der Druckkorrektur von γ und Temperaturkorrektur von λ
  3. Berechnung der Zwischenvariablen: Rn, G, ES, e, Δ
  4. Berechnung PET nach FAO-56
  5. Berechnung der Wasserbilanz für die Vegetationsperiode
Stochastizität:

Nein

Details

Input:
Name Einheit Beschreibung
RL MJ m-2 Tag-1 Langwellige Strahlungsbilanz an Erdoberfläche
RS MJ m-2 Tag-1 Kurzwellige Strahlungsbilanz an Erdoberfläche
Tmin K Tagesmaximaltemperatur in 2 m
Tmax K Tagesminimaltemperatur in 2 m
TSoil,0.01 K Bodentemperatur in 0.01m Tiefe (z)
TSoil,0.04 K Bodentemperatur in 0.04m Tiefe (z)
TSoil,0.1 K Bodentemperatur in 0.10m Tiefe (z)
u10 m s-1 Windgeschwindigkeit in 10m Höhe
N mm Tag-1 Tagessumme des Niederschlags
TDKTaupunktemperatur
PMSL Pa Luftdruck auf Meeresniveau
h m ü. NN Höhe über Meeresspiegel 
Submodelle:

0. Berechnung von T

T=Tmean=(Tmax+Tmin) / 2

1.Submodel "Korrektur"

Berechnung P:

Höhenkorrektur für P

Berechnung λ:

λ = 2.501 - (2.361 x 10-3)T

Berechnung γ:

γ = 0.00163 P/λ

Berechnung u2:

u2 = 0.75 u10

2.Submodel "vefügbare Energie (Rn-G)"

Berechnung Rn:

R = RS -RL

Berechnung G:

Bodenwärmefluss

3.Submodel "Feuchte"

Sättigungsdampfdruck allgemein:

Feuchte allgemein

ES = (es(Tmax) + es(Tmin)) / 2

ea = es(TD)

Berechnung Δ:

Steigung

4.Submodel "Klimatische Wasserbilanz"

Berechnung PET:

Gleichung PET

Berechnung KWB

Klimatische Wasserbilanz

Literatur

ALLEN, R. G., L. S. PEREIRA, D. RAES and M. SMITH. (1998). "Crop evapotranspiration - Guidelines for computing crop water requirements - FAO Irrigation and drainage paper 56." FAO Irrigation and drainage paper from http://www.fao.org/docrep/X0490E/x0490e07.htm#TopOfPage

Menzel, A. (1997): Phänologie von Waldbäumen unter sich ändernden Klimabedingungen - Auswertung der Beobachtungen in den internationalen phänologischen Gärten und Möglichkeiten der Modellierung von Phänodaten. Forstliche Forschungsberichte München, 164. Forstwissenschaftliche Fakultät der Universität München und Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft. 147 S.

RAUCH, E.K. (2008). Potential Evapotranspiration in Germany during the 21st Century (SRES A1B and B1) -Trends and Geographical Distribution-, Unveröffentliche Diplomarbeit, Georg-August- Univerität Göttingen