Anhaltende Trockenzeiten und Phasen mit starkem Regen haben in den vergangenen Jahren auch in Deutschland zugenommen. Dürreperioden wie im Sommer 2020 stellen Landwirte und Gärtner vor die Herausforderung, ihre Pflanzen mit ausreichend Wasser zu versorgen. Der Wasser-Monitor des Forschungszentrums Jülich kann hier wichtige Informationen liefern: Unter www.wasser-monitor.de lässt sich auf etwa 600 Meter genau ablesen, ob für Pflanzen genügend Wasser zur Verfügung steht oder Landwirte und Hobbygärtner besser zur Gießkanne greifen. Das neue Online-Tool liefert die Daten tagesaktuell, blickt mithilfe wissenschaftlicher Simulationen aber auch bis zu neun Tage in die Zukunft.
Die Darstellungen des Wasser-Monitors basieren auf Simulationsrechnungen des Jülicher Instituts für Bio- und Geowissenschaften. Forschende des Institutsbereichs Agrosphäre verwenden computergestützte Modelle, die anhand aktueller Wettervorhersagen in Kombination mit den jeweiligen Oberflächeneigenschaften wichtige Größen des Wasserkreislaufs wie zum Beispiel Verdunstung, Versickerung und Wasserspeicherung im Boden berechnen.
Hohe räumliche Auflösung
„Dafür benötigen die Simulationsmodelle zunächst einmal grundsätzliche Informationen: Das sind beispielsweise physikalische Eigenschaften, die beschreiben, wie der Boden beschaffen ist, wie porös und wasserdurchlässig der Untergrund ist“, erklärt Klaus Görgen, wissenschaftlicher Koordinator des Wasser-Monitors. Neben diesen Angaben, die sich im Laufe der Zeit nur wenig ändern, wird das hydrologische Modellsystem „ParFlow“, das die Daten für den Wasser-Monitor liefert, automatisch mit aktuellen Wettervorhersagen gespeist. Dazu zählen Niederschlag, Luftfeuchtigkeit oder die Windgeschwindigkeit. „Die hohe räumliche Auflösung der Berechnungen auf Gitterzellen von ca. 600 Meter erlaubt, all diese Daten sehr detailliert zu berücksichtigen und somit auch sehr detaillierte Vorhersagen zu machen“, sagt Görgen.
Die hohe Auflösung hat ihren Preis: Aufgrund der großen Datenmengen sind die Simulationen so aufwändig, dass die dafür nötigen Berechnung auf einem normalen Arbeitsplatzrechner zu lange dauern würden. Die Vorhersagen des Wasser-Monitors laufen daher auf den Rechnern des Jülicher Supercomputing Centre (JSC), das unter anderem den aktuell leistungsfähigsten Supercomputer Europas betreibt.
Suchfunktion und Animationen
Auf einer Karte zeigt das Tool das aktuell für Pflanzen verfügbare Wasser in Deutschland an. Die Ausschnitte lassen sich über eine Suchfunktion für einzelne Städte, Gemeinden oder sogar Straßen vergrößern. Darüber hinaus bietet die Website zwei Videoanimationen, die zeigen, wie sich der Wassergehalt in Deutschland und speziell in Nordrhein-Westfalen im zeitlichen Verlauf ändert. Wie in der Karte sind die Tageswerte in der Animation in einer Auflösung von etwa 600 Metern berechnet und geben an, wie viel Prozent des pflanzenverfügbaren Wassers, das der Boden speichern kann, vorhanden ist.
Das Wissenstransferprojek ADAPTER
Die im Wasser-Monitor dargestellten Werte werden im Rahmen des Projekts ADAPTER des Forschungszentrums Jülich und des Helmholtz-Zentrums Hereon simuliert. ADAPTER-Projektziel ist die Entwicklung und die Bereitstellung innovativer simulationsgestützter Informationsprodukte für eine wetter- und klimaresiliente, also widerstandsfähige Landwirtschaft. Das heißt, ADAPTER stellt Datenprodukte und umfassende Informationen zur aktuellen Entwicklung des Wasserhaushalts, einschließlich Grundwasser, und über den langfristigen regionalen Klimawandel für die Landwirtschaft und alle Interessierten frei zur Verfügung. Damit ist eine größere Resilienz gegenüber Wetterextremen und Klimawandel möglich, zum Beispiel durch eine Anpassung der landwirtschaftlichen Produktion. Aufbereitete Vorhersageergebnisse und Beobachtungsdaten sind über die ADAPTER-Produktplattform abrufbar.
