Ueberpruefung und Verbesserung von mathematischen Modellen zum Einwaschungsverhalten von Pflanzenschutzmitteln und Beurteilung ihrer Anwendbarkeit zur Vorhersage der Kontamination von Gewaessern

Berlin

1995

115 S.

2 Lit. Ang.

Bandaufführung

4639

50055

In diesem Projekt mit Teilnehmern aus Deutschland, Grossbritannien, Italien und Frankreich wurden die Simulationsmodelle LEACHP, PRZM2 und VARLEACH auf ihre Eignung zur Vorhersage moeglicher Risiken einer Gewaesserkontamination (einschliesslich Grundwasser) untersucht. Dazu wurden ca. 80 Datensaetze fuer Feld- und Lysimeterversuche aus den Teilnehmerlaendern in einer Datenbank zusammengefasst, in der auch die meisten fuer die Modellierung notwendigen Eingabedaten (z.B. Klima- und Bodendaten) zur Verfuegung gestellt werden. Dieser grosse Datenbestand aus sehr unterschiedlichen Klimaten bietet eine Moeglichkeit, die Eignung der Modelle fuer verschiedene Bedingungen zu testen. Zu diesem Zweck wurde eine Ein- und Ausgabe- Oberflaeche (MARVEL - Model Attribute Relationship Validation and Entry Layout) erstellt, mit deren Hilfe die Verwendung der drei wichtigsten Modelle LEACHP, PRZM2 und VARLEACH wesentlich erleichtert wurde. Mit diesem Programm koennen die benoetigten Daten in einer weitgehend einheitlichen Benutzeroberflaeche eingegeben werden, und Modelldateien (z.B. Eingabe- und Wetterdateien) werden automatisch erstellt. Eine graphische Ausgabe verschiedener Ergebnisse ist ebenfalls moeglich. Anhand von 26 ausgewaehlten Datensaetzen mit besonders umfangreichen Eingabedaten wurden gemessene und mit LEACHP, PRZM2 und VARLEACH simulierte Rueckstaende im Boden und z.T. im Sickerwasser verglichen. Dabei zeigte sich, dass keine generelle Aussage ueber die Eignung der Modelle getroffen werden kann. Selbst bei der Simulation eines Datensatzes mit einem Modell variiert die Guete der Anpassung zwischen verschiedenen Probenahmeterminen stark, allerdings ohne offensichtlichen Grund. Bei der Auswertung mit mehreren Modellen kann jedes zu einem anderen Termin das beste Ergebnis liefern. Generell wurden die Menge und Verteilung der Rueckstaende im Boden besser vorhergesagt als der Zeitpunkt des Auftretens und die Konzentration der Wirkstoffe im Sickerwasser. Um die Uebereinstimmung zwischen Messwerten und Prognose zu ueberpruefen, wurden einige statistische Ansaetze untersucht und in einem Auswertungsprogramm (STATIND) zum Vergleich zwischen gemessenen und simulierten Werten zusammengefasst. So kann z.B. die Modelleffizienz zur Bewertung der allgemeinen Uebereinstimmung zweier Verteilungskurven verwendet werden. Weitere Indices dienen dem Vergleich der Einwaschungstiefe oder der Gesamtrueckstaende im Bodenprofil. In einer Sensitivitaetsanalyse der Modelle LEACHP, PRZM2 und VARLEACH wurde der Einfluss der verschiedenen Eingabedaten auf die Simulationsergebnisse untersucht. In allen drei Modellen hatten die Abbau- und Soptionsparameter der Wirkstoffe den groessten Effekt. Darueber hinaus koennen einige Eingaben, die schwer zu ermitteln sind oder nicht direkt im Zusammenhang mit der Datenerhebung stehen (Dispersivitaet, Bodentemperatur am Start der Simulation, Schichtdicke), das Ergebnis sehr stark beeinflussen und sind daher kritisch zu ueberpruefen. Dies wurde auch in einem Ringtest fuer die Modelle LEACHP, PRZM2 und VARLEACH deutlich, in dem allen Projektteilnehmern ein Datensatz mit umfangreichen Eingabedaten zur Verfuegung gestellt wurde, wobei die Messergebnisse (Rueckstaende in Boden und Sickerwasser) nur dem Initiator bekannt waren. Mit keinem Modell erzielten alle Teilnehmer das gleiche Ergebnis. Die wenigen nicht vorgegebenen Daten (Schichtdicke, Anfangstemperatur des Bodens) genuegten bereits, um eine Variation der Ergebnisse zu verursachen, die allerdings in der gleichen Groessenordnung wie diejenige innerhalb der Messdaten lag und geringer war als die Unterschiede zwischen allen gemessenen und allen simulierten Werten. Zur weiteren Analyse der Modelle wurden Programme entwickelt, die z.B. die im Modell verwendeten Variablen und Routinen identifzieren und die Abfolge ihrer Benetzung im Verlauf der Berechnungen aufzeigen (SINTAX, SIMUL). Auf diese Arbeit baut das Programm ENGINE auf, in dem die einzelnen Programmroutinen (..