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Vor dem Hintergrund des Globalen Wandels sind räumliche und zeitliche Informationen über die Stickstoffverfügbarkeit im Boden und die Nitratauswaschung von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung von Maßnahmen zur integrierten Bewirtschaftung der (Grund-)Wasserressourcen. Im Rahmen des Projekts GLOWA-Danube untersucht diese Arbeit die Reaktionen des Bodenstickstoffhaushalts auf Klimaänderungen im Einzugsgebiet der Oberen Donau. Als Komponente des integrativen Entscheidungsunterstützungssystems DANUBIA wurde das objektorientierte und prozessbasierte Bodenstickstoffmodell SNT auf der Grundlage des Modells CERES Maize 2.0 entwickelt. SNT bildet die wichtigsten Prozesse (Mineralisierung/Immobilisierung, Denitrifizierung, Nitrifizierung, Harnstoffhydrolyse und Nitratverlagerung) und die Dynamik von zwei mineralischen (Nitrat und Ammonium) sowie zwei organischen (frische Biomasse und Humus) Stickstoffreserven im Boden ab. Die Validierung des Modells erfolgte durch einen multikriteriellen und skalenübergreifenden Vergleich mit Messreihen, die ein breites Spektrum pedologischer und meteorologischer Bedingungen in Deutschland abdeckten. In einer Sensitivitätsanalyse wurde die Reaktivität des Modells gegenüber Eingabedaten und physikochemischen Bodenparametern bestimmt. Um das Modellverhalten auf der Makroskala abzuschätzen, wurde eine Unsicherheitsstudie durchgeführt. Für die regionale Modellierung im Einzugsgebiet der Oberen Donau war die Übertragung des Modells von der Feldskala auf die Makroskala erforderlich. Daher wurde die Eignung des subskaligen Skalierungsverfahrens Geokomplexe für die regionale Bodenstickstoffmodellierung evaluiert. Zur Abschätzung der Klimaeffekte wurden die meteorologischen Trends des IPCC A1B-Emissionsszenarios bei der regionalen Modellierung unterstellt. Um die Auswirkungen der Klimaänderungen auf den Bodenstickstoffhaushalt räumlich differenziert zu quantifizieren, wurden die Szenarioergebnisse mit Referenzwerten verglichen. Die Ergebnisse zeigen die Fähigkeit des Modells, die räumliche und zeitliche Dynamik des Bodenstickstoffhaushalts unter den aktuellen klimatischen Bedingungen realistisch abzubilden und auf Klimaeffekte treffend zu reagieren. SNT hat sich für die Abbildung der Stickstoffverfügbarkeit und der Nitratauswaschung unter den Bedingungen des Globalen Wandels bewährt. Als Teil von DANUBIA wird SNT dazu beitragen, wirkungsvolle Maßnahmen für einen nachhaltigen Umgang mit den Wasserressourcen im Einzugsgebiet der Oberen Donau zu entwickeln. |
