PSCN

01. Überblick

PSCN (Plant-Soil-Carbon-Nitrogen Model) ist ein Abflussbildungsmodul im Rahmen der hydrologischen Toolbox ArcEGMO. Es entstand durch die Kopplung komplexer Wachstumsmodelle für Wald und landwirtschaftliche Kulturen mit einem detaillierten Bodenmodell und simuliert neben der Wasserdynamik im System Vegetation-Boden auch den Bodenwärmehaushalt, den Phosphor-, Kohlenstoff- und Stickstoffhaushalt sowie die Biomasse- und Ertragsentwicklung.

Je nach Aufgabenstellung können unterschiedliche Teilmodelle innerhalb von PSCN angesteuert werden. So können z.B. alle Stoffmodelle (C/N-Modell und P-Modell) deaktiviert werden, was eine beachtliche Reduzierung der Rechenzeit und des Datenbedarfs bewirkt.

Als treibende klimatische Größen werden mindestens Lufttemperatur, Niederschlag, Luftfeuchte und Globalstrahlung bzw. Sonnenscheindauer in täglicher Auflösung benötigt. Die räumliche Auflösung erfolgt entsprechend des Aggregationsschemas von ArcEGMO (Pfützner, 2002[1]; Becker et al., 2002[2]) auf Hydrotopebene (Elementarfläche). Jedes Hydrotop hat einen festen Raumbezug innerhalb des Untersuchungsgebietes. Innerhalb eines Hydrotops wird eine bestimmte Landnutzung, ein Bodentyp, eine mittlere Geländehöhe, Hangneigung und Hangausrichtung und eine Zuordnung zu einer Grundwasserflurabstandsklasse vorausgesetzt.

Die Modulsteuerung sowie die Verwaltung der Ein- und Ausgabedaten erfolgt entsprechend des Benutzerhandbuches ArcEGMO (www.doku.arcegmo.de). Hier wird deshalb detailliert nur auf die drüber hinausgehenden Bedienungsanforderungen eingegangen. Allgemeine Benutzungsrichtlinien, die auch in der ArcEGMO-Dokumentation enthalten sind, werden an dieser Stelle nur kurz gestreift, um die Übersichtlichkeit zu erhöhen.


[1] Pfützner, B. (ed.), 2002. Modelldokumentation ArcEGMO. Online 2002. http://www.arcegmo.de. ISBN 3-00-011190-5.

[2] Weitere Quellenangaben s. Klöcking, B. 2012. „Das ökohydrologische PSCN-Modul innerhalb des Flussgebietsmodells ArcEGMO – Theoretische Modellbeschreibung“, Kapitel 12 (Literatur)

02. Projektstruktur

Ein typisches ArcEGMO-Projekt ist als Projektverzeichnis aufgebaut, dessen prinzipielle Struktur in Abbildung 1 dargestellt ist. Der Name des Projektverzeichnisses ist frei wählbar und wird dem Programm in der Programmsteuerdatei arc_egmo.ste mitgeteilt.

Jedes Projektverzeichnis besteht aus den 4 Hauptverzeichnissen

1. ARC_EGMO: Hauptsteuerung (Modellkonfiguration, Simulationszeitraum, Auswahl und Parametrisierung der Teilmodelle, Festlegung der Ergebnissausgabe, etc.),

2. GIS: alle raumbezogenen Daten inklusive Ansteuerung und Erläuterungen,

3. ZEIT.DAT, alle zeitbezogenen Daten inklusive Ansteuerung und Erläuterungen und

4. RESULTS, in das die Modellierungsergebnisse gespeichert werden.

 

Struktur Erläuterung
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Modellsteuerung

Ablage und Beschreibung der Raumdaten (Hydrotop-, Teileinzugsgebiets-, Fließgewässerkarte, Lage der hydrologischen und meteorologischen Messstationen) und der daran geknüpften Informationen

Ablage und Beschreibung der Zeitreihen

MET_DATA: Klima
ASCII_REL: Wurzeltiefe, LAI, Grundwasserflurabstand, …
BW_DATA: Bewirtschaftungsdaten (Gewässer)
HYD_DATA: Pegeldurchflüsse
GW_DATA: Grundwasserdaten

Simulationsergebnisse

Abbildung 1: Struktur eines ArcEGMO- Projektverzeichnisses

 

Die modulspezifische Steuerung des PSCN-Moduls erfolgt aus dem Hauptverzeichnis „ARC_EGMO“ heraus, dem ein Unterverzeichnis „.\PSCN“ zugeordnet ist. Hier sind auch die allein von PSCN verwalteten Eingangsdaten abgelegt.

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