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Asseng et al. (2015): 
Rising heat reduces global wheat production. Nature Climate Change 5 (2), 143–147.

 


Das Modell für Stickstoff und Kohlenstoff in Agrarökosystemen
Überblick von MONICA PDF Drucken E-Mail

MONICA ist ein dynamisches, prozess-orientiertes Simulationsmodell, das den Transport und die biochemische Umsetzung von Kohlenstoff, Stickstoff und Wasser in Agrarökosystemen beschreibt. Zu diesem Zweck werden im Tagesschritt die wichtigsten Prozesse im Boden und in der Pflanze mechanistisch abgebildet und auf eine Weise miteinander verknüpft, dass Rückkopplungen der einzelnen Prozesse möglichst naturnah wiedergegeben werden. MONICA arbeitet eindimensional und umfasst einen räumlichen Ausschnitt von etwa 1 m² Fläche bei einer Profiltiefe von 2 m.

Das Akronym MONICA ergibt sich aus der Bezeichnung „MOdell für die Stickstoff- (engl. NItrogen) und Kohlenstoff- (engl. Carbon) -dynamik in Agrarökosystemen“

Zuletzt aktualisiert am Mittwoch, den 22. Februar 2012 um 15:48 Uhr
 
Entwicklung von MONICA PDF Drucken E-Mail

MONICA ist eine Weiterentwicklung des HERMES Modells. Das Modell HERMES ist ein reines Stickstoffmodell. Um Aussagen bezüglich der Kohlenstoffdynamik unter den Bedingungen eines sich wandelnden Klimas treffen zu können, musste HERMES modifiziert werden. Der simple Algorithmus für die Berechnung der Stickstoffmineralisation aus organischer Substanz musste einem umfangreicheren Ansatz weichen, der dem dänischen DAISY-Modell entlehnt wurde. Es berechnet den Kohlenstoffumsatz und leitet daraus Aussagen über den Stickstoffgehalt ab. Mit diesem Ansatz lässt sich auch die Dynamik der mikrobiellen Biomasse im Boden abbilden.

Als weitere Änderung wurde ein Algorithmus eingeführt, der den Einfluss des atmosphärischen CO2-Gehaltes auf die Photosynthese und die Transpiration der Pflanze erklärt. Auf diese Weise ist es möglich, die erhöhte Photosyntheseleistung und die verbesserte Wassernutzungseffizienz von Pflanzen unter erhöhten CO2-Konzentrationen zu simulieren, wie sie in Freiland-Anreicherungsversuchen beobachtet wurden.

Zuletzt aktualisiert am Donnerstag, den 23. Februar 2012 um 07:28 Uhr
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Technische Details PDF Drucken E-Mail

MONICA ist in der Programmiersprache C++ geschrieben. Die erleichtert die Anbindung an andere Programme, die mit MONICA zusammenarbeiten und ist sehr schnell. Somit können auch lange Zeiträume mit MONICA in wenigen Sekunden berechnet werden.

Der Aufbau von MONICA ist modular. In einem zentralen Steuermodul werden Ablaufe des Pflanzenmanagements (Saat, Düngung, Bewässerung, Bodenbearbeitung, Ernte) sortiert und zugeordnet und die entsprechenden Fachmodule angesteuert. Es übernimmt außerdem die Bereitstellung und Ausgabe der Ergebnisse. Die Fachmodule berechnen die Bodentemperatur, den Bodenwasserhaushalt, den Bodenstofftransport, den Umsatz organischer Substanz im Boden und das Pflanzenwachstum. Ein weiteres zentrales Modul speichert relevante Zustandsvariablen in den jeweiligen Bodenschichten.

 

Zuletzt aktualisiert am Donnerstag, den 23. Februar 2012 um 07:18 Uhr
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