Large-scale hydrological modeling using the ECHSE* framework - Test of computational concepts and verification of satellite-based precipitation estimates*) Eco-hydrological simulation environment

• Antragsteller: Dr. David Kneis
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229163563

Im Rahmen des BMBF-geförderten PROGRESS-Projektes wurde durch den Antragsteller die Simulationsumgebung ECHSE (ECo-Hydrological Simulation Environment) entwickelt. Mit Hilfe der ECHSE lassen sich in einfacher und transparenter Weise dynamische Simulationsmodelle erstellen, wie sie für zahlreiche öko-hydrologische Fragestellungen benötigt werden. Bisher wurde die Simulationsumgebung ausschließlich zur Entwicklung von Niederschlags-Abfluss-Modellen für meso-skalige Einzugsgebiete eingesetzt. Im beantragten Projekt soll die Eignung des Software-Konzepts für großskalige Anwendungen erstmals untersucht werden. Hierfür ist vorgesehen, ein ECHSE-basiertes Wasserhaushaltsmodell für das Einzugsgebiet des Mahanadi, Indien (ca. 130000 Quadratkilometer) aufzusetzen.Im Rahmen der ersten Teilaufgabe sollen Erfahrungen mit der Anwendung dieses großskaligen Modells gesammelt werden. Im Mittelpunkt des Interesses steht hierbei der Einfluss der räumlichen Diskretisierung sowie des Konzepts der Parallelisierung auf den Rechenzeitbedarf. Es sollen Leitlinien für zukünftige Anwendungen großskaliger bzw. allgemein rechenintensiver ECHSE-basierter Modelle abgeleitet werden. Die Erkenntnisse bilden darüber hinaus die Grundlage für mögliche Weiterentwicklungen des generischen Modellkerns der ECHSE.Im Rahmen einer zweiten Teilaufgabe soll die Qualität einer Niederschlagsschätzung untersucht werden, welche auf der Aneichung von TRMM-3B42 Daten mittels täglicher Ombrometermessungen beruht. Bei den TRMM-3B42 Daten handelt es sich um ein satelliten-basiertes Produkt der Tropical Rainfall Measuring Mission, welches für tropische Gebiete global und langjährig zur Verfügung steht. Ziel ist die Ableitung und Umsetzung einer übertragbaren Lösung zur Niederschlagsschätzung in tropischen Regionen mit geringer Dichte des Ombrometer-Messnetzes. Vorgesehen ist die zweigleisige Verifikation mittels Kreuzvalidierung und hydrologischer Simulation. Die Verbesserung der Niederschlagsschätzung durch Nutzung von Fernerkundungsdaten ist ein hoch aktueller Gegenstand der Forschung und für zahlreiche praktische Anwendungen von Relevanz.Die Studie soll in Kooperation mit dem Indian Institute of Technology in Kharagpur, Department of Agricultural & Food Engineering realisiert werden. Die dortige Arbeitsgruppe um Prof. R. Singh und C. Chatterjee besitzt langjährige, umfangreiche Erfahrung im Bereich der hydrologischen Modellierung und Vorhersage, u.a. bezogen auf das Einzugsgebiet des Mahanadi. Mitglieder der indischen Arbeitsgruppe besuchten in den zurückliegenden Jahren das Heimatinstitut des Antragstellers zum Zwecke gemeinsamer Forschung und Lehre.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Indien
• Gastgeber: Professor Dr. Rajendra Singh