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Titelaufnahme

Titel
Development of an automatic calibration tool for the soil water and nitrogen balance model SIMWASSER/STOTRASIM by coupling in with the multiparameter optimization method AMALGAM / submitted by Lisa Huber
VerfasserHuber, Lisa
Betreuer / BetreuerinLoiskandl, Willibald ; Strauß, Peter
ErschienenVienna, December 2016
Umfang89 Seiten : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Simulationsmodell, automatische Kalibrierung, Parameteroptimierung, STOTRASIM
Schlagwörter (EN)simulation model, automatic calibration, parameter optimization, STOTRASIM
Schlagwörter (GND)Bodenwasserhaushalt / Stickstoff / Transport / Simulation
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-23503 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Development of an automatic calibration tool for the soil water and nitrogen balance model SIMWASSER/STOTRASIM by coupling in with the multiparameter optimization method AMALGAM [3.74 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Zur Anwendung des Bodenwasserhaushalt- und Stickstofftransportmodells SIMWASER/STOTRASIM (Stenitzer, 1988; Feichtinger, 1998) sind Charakterisierungen der Wasserretentionsfunktion und der ungesättigten hydraulischen Leitfähigkeit des betrachteten Bodenprofils sowie des Wachstumsverhaltens der betrachteten Fruchtfolge notwendig. Bevor Testszenarien oder Vorhersagen mit dem Simulationsmodell berechnet werden können, ist eine standorts- und fruchtfolgespezifische Modellkalibrierung notwendig. Das Ziel dieser Masterarbeit war die Entwicklung eines Werkzeuges zur automatischen Kalibrierung von SIMWASER/STOTRASIM. SIMWASER/STOTRASIM, programmiert in C#, wurde mit dem Multiparameter Optimierungsalgorithmus AMALGAM gekoppelt, welches als MatLab-Code zur Verfügung stand. Für die Optimierungssoftware Calisto (“Calibration Stotrasim“) waren die Entwicklung von Datenaustauschsystemen zwischen C# und Matlab, die Darstellung der Wasserretentionskurve und der Leitfähigkeitskurve mithilfe von Modellparametern, die Formulierung von Zielfunktionen, die Definition von Start- und Grenzwerten für die zu optimierenden Parameter und die Entwicklung von einfachen Strukturen zum Dateninput und der Ergebniszusammenfassung und -darstellung notwendig. Anwendungstests konnten beweisen, dass die Software lauffähig ist und zur Kalibrierung des Mineralisierungsmultiplikators „potfak“, des Evaporationskoeffizienten „rs“ und der Pflanzenparameter verwendet werden kann. Die Kalibrierung der Bodenparameter wird jedoch in gehäuftem Maße durch das Auftreten zweier systematischer Fehler behindert. Die Lösung der Probleme würde weitere Studien und eventuelle grundlegende Eingriffe in die Modellformulierung von SIMWASER/STOTRASIM erfordern.

Zusammenfassung (Englisch)

The application of soil water and nitrogen balance model SIMWASER/STOTRASIM (Stenitzer, 1988; Feichtinger, 1998) requires detailed knowledge of the water retention and unsaturated soil hydraulic conductivity properties of the considered soil profile as well as plant characteristics of the considered crop rotation. Before the model can be used for scenario testing or prediction, it needs to be calibrated, which means the adjustment of the input parameters to match the model to measured data. The objective of this master thesis was to develop a tool for the automatic calibration of SIMWASER/STOTRASIM. For this purpose the model, written in C#, was coupled with the Multiparameter Optimization Tool AMALGAM, coded in MatLab. The task was performed by developing systems of data transfer between MatLab and C#, working out an alternative for the representation of the hydraulic conductivity and water retention characteristics with model parameters, defining objective functions, setting starting values and ranges and developing simple structures for data input and result output. The software package is called Calisto (‘Calibration Stotrasim). Application tests show that the software is executable and can be used for the calibration of the parameters ‘potfak (mineralization multiplier), ‘rs (evaporation coefficient) and for the parameters that describe plant development. The occurrence of two systematic errors, however, impeded optimization of the soil parameters. A solution to fix these problems would require further studies.