Simulation von Schwammflur geht weiter: Ein Jahr Wasserhaushalt an der Dietscha – Modell und Realität im Vergleich
Unser hydrologisches Modell hat eine neue Entwicklungsstufe erreicht: Unser Modell kann nun auch Schneefall und Schneeschmelze auswerten. Außerdem liegt uns mittlerweile ein Datensatz von Oktober 2024 bis Februar 2026 vor. Damit können wir einen vollständigen Jahreszyklus auswerten – mit einem besonderen Fokus auf die Simulation einer konkreten Schwammflurmaßnahme an der Dietscha.
So ist die Grafik zu lesen
Die beigefügte Zeitreihe verbindet unsere Simulation mit euren Beobachtungen:
- Die blaue Linie ist das Ergebnis unserer Simulation: Sie berechnet den Abfluss basierend auf Niederschlag und Temperatur.
- Die schwarzen Punkte sind die Realität: Jeder Punkt ist eine Wasserstandsmessung, die von Schüler:innen und Bürger:innen vor Ort durchgeführt wurde.
- Die hellblauen Säulen zeigen den Niederschlag, die grauen Flächen den berechneten Schnee auf dem Boden (als Schneewasseräquivalent).
Was das Modell schon gut kann:
Schnee wird richtig erkannt: Ein großer Erfolg der neuen Modellversion ist die korrekte Abbildung der Schnee-Prozesse. Der Vergleich unserer Simulation mit den Klimadaten und den Citizen-Science-Messungen zeigt: Das Modell erkennt zuverlässig, wann Niederschlag als Schnee liegen bleibt und wann er schmilzt.
Im Winter werden die generell höheren Wasserstände richtig simuliert. Im Sommer bildet das Modell die niedrigeren Wasserstände durch Verdunstung korrekt ab. Der generelle Jahresverlauf stimmt also mit der Realität überein.
Wo die Grenzen liegen: Sommer-Lücken und Winter-Details
Ein ehrlicher Blick auf die Daten zeigt aber auch, wo wir noch lernen müssen:
- Die Sommer-Lücke: Von Juni bis September fehlen fast vollständig manuelle Messungen (Schulferien). In diesem Zeitraum können wir das Modell kaum mit Bürgerdaten validieren. Wir sehen zwar die Simulation, aber der „Realitäts-Check“ durch Ihre Punkte fehlt hier fast ganz.
- Winter-Abweichungen: Obwohl die großen Phasen (Schnee vs. kein Schnee) stimmen, folgt die blaue Modell-Linie im Winterhalbjahr nicht exakt jedem Sprung der schwarzen Messpunkte. Es gibt zeitliche Verschiebungen und Unterschiede in der Höhe der Spitzen. Das Modell ist also im Großen richtig, muss im Detail aber noch präziser werden.
Der Vorteil vieler Messungen: Schwankungen werden sichtbar
Ein entscheidender Vorteil des vergangenen Jahres war die deutlich höhere Messfrequenz durch die Schüler:innen und Bürger:innen. Im Vergleich zum Vorjahr, wo durch wenige Messpunkte manche Details „verschwommen“ wirkten, zeigen die aktuellen Daten ein viel schärferes Bild: Erst durch die dichte Messreihe werden die tatsächlichen, teils starken Schwankungen im Wasserstand sichtbar, die bei geringerer Frequenz untergegangen wären. Diese Detailgenauigkeit ist der Schlüssel, um das Modell zu verbessern.
Ausblick: Verfeinerung von Boden und Bach
Genau hier setzen wir in der nächsten Phase an. Um die Abweichungen im Winter und die Unsicherheiten im Sommer zu reduzieren, werden wir:
- Das Bodenmodell verfeinern (wie genau versickert Wasser?).
- Das Oberflächenmodell verfeinern (wie fließt Wasser oberirdisch ab?).
- Die Bach-Modellierung verbessern, um die Dynamik des Fließgewässers realistischer abzubilden.
Ein herzliches Dankeschön an alle Messenden! Gerade Ihre vielen Beiträge haben uns diese detaillierten Einblicke erst ermöglicht und zeigen uns genau, wo wir unser Modell noch optimieren müssen.
Erste Ergebnisse des hydrologischen Modells
Im ersten Projektjahr 2024/25 konnte ein Prototyp des hydrologischen Modells entwickelt werden, das die Grundlagen des Wasserhaushalts im Projektgebiet simuliert. Das Modell nutzt die lokal gemessenen Niederschläge als Eingangsdaten und rechnet diese in Verdunstung und Abfluss um. Die Ergebnisse werden anschließend mit den von der Schul-AG „Wasser digital erforschen!“ des Hochfranken-Gymnasiums erhobenen Wasserständen im Bach verglichen, um zu prüfen, ob die Modellberechnungen die beobachteten Verhältnisse in der Landschaft plausibel widerspiegeln.
Die ersten Simulationen zeigen, dass die Abflusslinie des Modells die von den Teilnehmenden (insbesondere von Hannes Fischer) gemessenen Wasserstandswerte bereits erstaunlich gut wiedergibt. Besonders deutlich wird dies im Verlauf des Winterhalbjahres 2024/25: Der Anstieg von Abfluss und Wasserständen im Oktober sowie die anschließende trockenere Phase im November finden sich sowohl in den Modellberechnungen als auch in den Beobachtungen wieder. Auch die erhöhten Wasserstände in den Wintermonaten Dezember bis Februar werden vom Modell durch entsprechend höhere Abflusshöhen abgebildet. Im Frühjahr 2025 zeigt sich zudem, wie die Abflüsse in Folge der trockenen Witterung zurückgehen, während gleichzeitig die Verdunstung mit steigenden Temperaturen zunimmt.
Diese erste Plausibilisierung anhand der CrowdWater-Daten der Schul-AG kann als wichtiger Zwischenerfolg gewertet werden. Zwar konnten bisher nur vergleichsweise wenige Messungen gesammelt werden, doch ihr Mehrwert wird durch den Abgleich mit den Modellwerten klar sichtbar: Die Beobachtungen helfen dabei, die Modellrechnungen einzuordnen und zu verbessern. Perspektivisch wird das Modell durch zusätzliche Daten aus den neu angeschafften CRNS-Sensoren weiter überprüft und verfeinert werden.
Für das kommende Schuljahr ist zudem eine Erweiterung der Datengrundlage geplant: Am Hochfranken-Gymnasium in Naila wird ein P-Seminar in der Oberstufe die Messungen fortführen und ergänzen. So wächst nicht nur die wissenschaftliche Basis für die Modellierung, sondern auch die Beteiligung junger Menschen an der Forschung. Wir freuen uns darauf, die Fortschritte gemeinsam zu diskutieren und die Ergebnisse erneut vor Ort vorstellen zu dürfen.
