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Study of topographic effects on hydrological patterns and the implication on hydrological modeling and data interpolation
Liu, Min
Quelle: Mitteilungen - Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart
Stuttgart (Deutschland)
Selbstverlag
2011, XVIII,149 S., Abb., Tab., Lit., Kt.
ISBN: 978-3-942036-04-7
Serie: Mitteilungen - Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart, Nr.200
Sprache: Englisch
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[Quelle: http://d-nb.info]
Hydrologische Muster können den Eindruck erwecken zufällig zu sein, sind aber in vielen Fällen hochgradig organisiert und weisen deterministische Strukturen auf, die mit einer zufälligen Variation überlagert sind. Dies rührt daher dass die Muster der fundamentalen Antriebskräfte des Verhaltens des Einzugsgebiets - Sonneneinstrahlung, Wind und Niederschlag - stark abhängig von topographischen Eigenschaften - Höhe, Ausrichtung und Neigung - sind. Topographische Variationen existieren auf unterschiedlichen Skalen: Auf großer Skala entstanden die Eigenschaften der Erdoberfläche größtenteils aus geologischen Bewegungen und Gletscherabrieb und werden im Text als Makrotopographie bezeichnet. Auf kleiner Skala hingegen wird Mikrotopographie von Rinnenbildung und anderen sekundären Prozessen verursacht. Die Auswirkungen der Topographie auf Einzugsgebietsprozesse können sich zusammen mit der Skala ändern. In der Arbeit wird die direkte topographische Abhängigkeit auf Einzugsgebietsprozesse, wie Einstrahlung, Wind, Drännetz und Niederschlag, als primäre topographische Effekte bezeichnet auf denen die sekundären topographischen Effekte basieren, aus denen die räumlichen Muster der Evapotranspiration (ET), des Bodenfeuchtegehalts (BFG), der Schneeschmelze, Bodeneigenschaften, Vegetation, etc. hergeleitet werden können. Hauptziel der Arbeit ist es darzustellen, wie die Topographie diese hydrologischen Muster auf unterschiedlichen Skalen über ihre primären und sekundären Effekte beeinflusst und wie das Verständnis der räumlichen Prozesse hydrologische Modellkonzepte und -praxis voranbringen und räumliche Dateninterpolation verbessern kann. Um die Allgemeingültigkeit dieser Forschung zu gewährleisten wurden, wo es möglich war, frei verfügbare Daten benutzt. Für die Arbeit wurden die drei hauptsächlich in der Hydrologie verwendeten Forschungsmethoden verwendet: physikalisch-basierte Modellierung, konzeptuelle Modelle und statistische Analyse. Durch die Untersuchung der sechs topographischen Abhängigkeitsmuster - Strahlung, Wind, Niederschlag, ET, BFG und Schneeschmelze - liefert die Arbeit zwei wichtige Botschaften: Erstens ist die Topographie innerhalb der Elemente eines Einzugsgebiets die Hauptquelle der Variabilität, die zu einem großen Teil quantifiziert werden kann und zweitens kann die Erforschung von Mustern versteckte Gesetzmäßigkeiten von hydrologischen Prozessen offenbaren und ist deshalb ein Schlüssel zu der iterativen Schleife von Beobachtung-Verstehen-Modellieren in hydrologischen Untersuchungen. Weil für einen Teil der Arbeit ein physikalisch gerechtfertigter Modellierungsansatz gewählt und frei verfügbare Daten benutzt wurden, sind die Methoden auf andere Gebiete anwendbar.
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