Datenblatt

Methoden/Modelle KFA.JUELICH.MOD.NITRATSTROM

Einrichtung

KFA Forschungszentrum Juelich GmbH, Programmgruppe STE Systemforschung und Technologische Entwicklung

Anschrift

Postfach 1913, 52425 Juelich, Tel.: 02461/61-0

Gesprächspartner

Herr Dr. F. Wendland, Tel. -3165; Herr Dr. R. Kunkel, e-mail: r.kunkel@kfa-juelich.de

Informationsquelle

Gespraech in Juelich am 15.9.95 (Zoelitz-Moeller); Auswertung schriftlicher Dokumente: Lit.-Nachweise (s.o.)

URL

http://www.kfa-juelich.de/

Bezeichnung

NITRATSTROM-MODELLIERUNG
Kombinierbare Module zur einfachen, rasterzellenbezogenen Berechnung des potentiellen mittleren Nitrateintrags in das Grundwasser der Bundesrepublik Deutschland fuer das BMBF Projekt"Nitratatlas Deutschland"

Bemerkung

Die Module sind ueber eine gemeinsame Programm-Oberfaeche zu selektieren, zu kombinieren und zu steuern; der Datenfluss erfolgt innerhalb des GIS durch eigene mit C-programmierte Modelle Mit Hilfe des Modellbaukastens wurden die Werte fuer die im Datenblatt KFA.JUELICH.DAT.NITRATATLAS beschriebenen digitalen Rasterkarten berechnet, soweit es sich dabei um Ergebnisse von Modellrechnungen handelt.

Beschreibung

Es wurden eine Reihe von Modulen zur empirischen Ermittlung des potentiellen Nitrateintrags in das Grundwasser der Bundesrepublik Deutschland entwickelt. Sie sind kombinierbar und bilden zusammen eine Art Modellbaukasten fuer ueberregionale rasterzellenbezogene Abschaetzungen. Die Rasterzellengroesse war bisher 3x3km, neuere Berechnungen beziehen sich auf Raster mit einem 1x1km-Gitter; die Modellbausteine sind aber unabhaengig von Rasterweiten einsetzbar. Es koennen die folgenden wesentlichen, in den Lit.-Nachweisen beschriebenen Module unterschieden werden, die geeignet sind, jeweils grobe regionale Differenzierungen der Zielgroessen auf der Basis weniger, flaechendeckend fuer grosse Gebiete ermittelbarer Eingangsparameter zu berechnen:

• Grundwasserneubildung: Verfahren nach Liebscher-Keller 1979 bzw. nach Doerhoefer-Josopait 1980, beschrieben in Wendland 1992 und Wendland et al. 1993.
• Denitrifikation: Abschaetzung mikrobiellen Nitratabbaus in der ungesaettigten Zone, Zuordnung von Werten zu Leit-Bodentypen, beschrieben in Koehne & Wendland 1993.
• Potentielle Nitratkonzentration im neugebildeten Grundwasser: beschrieben in Wendland 1992 und Wendland et al. 1993.
• Abstandsgeschwindigkeit des Grundwassers: beschrieben in Wendland 1992 und Wendland et al. 1993.
• Stochastische Modellierung der Nitratbelastung und der Verweilzeiten im Grundwasser: beschrieben in Kunkel 1994, geht nicht mehr nur von Mittelwerten aus, beruecksichtigt moegliche Spannweiten.
• Denitrifikation im Aquifer: "Abklingfunktion" zur Ermittlung der Halbwertszeit; Denitrifikation als Funktion des Grundwasseralters; nach Boettcher, Strebel & Duynisveld 1989, beschrieben in Wendland 1992, S. 93.
• Nitratkonzentration im Grundwasser bei Vorflutereintritt: wie bei 5. Beruecksichtigung der Spannweiten, beschrieben in Wendland 1992, Wendland et al. 1993, Kunkel 1994.
• Prognose der Nitratkonzentration im Grundwasser bei Vorflutereintritt fuer zukuenftige oder vergangene Zeitpunkte unter Beruecksichtigung der Eintraege aus jeweils vorangegengenen Zeitspannen und der
• Verweilzeiten im oberen Aquifer: Modul noch in Entwicklung; geeignet fuer Szenarien; bisher noch keine Validierung moeglich; noch nicht veroeffentlicht.

Literaturnachweis

• Wendland, F. (1992): Nitrat im Grundwasser der "alten" Bundeslaender. Berichte aus der oekologischen Forschung Bd. 8, Forschungszentrum Juelich GmbH, Programmgruppe STE Systemforschung und Technologische Entwicklung, Juelich, 150 S. + 25 Karten
• Koehne, C. & Wendland, F. (1992): Modellgestuetzte Berechnung des mikrobiellen Nitratabbaus im Boden. Forschungszentrum Juelich GmbH, Programmgruppe STE Systemforschung und Technologische Entwicklung, Interner Bericht KFA-STE-IB-1/92, August 1992, 77 S.
• Wendland, F. (1994): Modelling the nitrate flow in the ground-water provinces of the "old" federal states of the Federal Republic of Germany. Ecological Modelling 75/76, 385-397.
• Wendland, F., Albert, H., Bach, M. & Schmidt, R. (Hg.)(1993): Atlas zum Nitratstrom in der Bundesrepublik Deutschland. Rasterkarten zu geowissenschaftlichen Grundlagen, Stickstoffbilanzgroessen und Modellergebnissen. Springer-Verlag: Berlin etc., 96 S.
• Wendland, F., Albert, H., Bach, M. & Schmidt, R. (1994): Potential nitrate pollution of groundwater in Germany: A supraregional differentiated model. Environmental Geology 24, 1-6.
• Wendland, F. (1994): Atlas zum Nitratstrom in der Bundesrepublik Deutschland. DGM, 38. Jg., H1/2, Mai 1994, S. 37-41.
• Kunkel, R. (1994): Stochastische Modellierung der Nitratbelastung und der Verweilzeiten in den Grundwaessern der Bundesrepublik Deutschland. Forschungszentrum Juelich GmbH, Programmgruppe STE Systemforschung und Technologische Entwicklung, Interner Bericht KFA-STE-IB-4/94, November 1994, 167 S.
• Kunkel, R. & Wendland, F. (1996): WEKU - A GIS supported stochastical model of ground water residence times in the upper aquifers for the supraregional ground water management. Environmental Geologie (im Druck).
• Wendland, F. Kalb, M., Kunkel, R. & Mueller-Westermeier, G. (1996): Sickerwasserhoehe von 1930-1990 in Deutschland - Modellanalysen -. In: Institut fuer Wasserwesen Heft 56a; Klimaaenderung und Wasserwirtschaft, S. 101-119, Muenchen.
• Wendland, F., Bach, M. & Kunkel, R. (1996): The influence of nitrate reduction strategies on the temporal development of the nitrat pollution of soil and groundwater throughout Germany - a regionally differentiated case study -. In: Nutrient cycling in agro-ecosystems (im Druck).