Neue Publikation über die Perfomance des MONICA Modells

Simulationsmodelle werden immer wichtiger für die Vorhersage von Veränderungen der Kohlenstoffvorräte im Boden. Eine vorherige Validierung ist jedoch unerlässlich, um die Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit der Modellergebnisse zu beurteilen. Ziel dieser Studie war es das prozessbasierte biogeochemische Modell MONICA (Model of Nitrogen and Carbon dynamics on Agro-ecosystems) im Hinblick auf den organischen Kohlenstoff (SOC) im Boden zu evaluieren, wobei Langzeitdaten niedersächsischer Bodendauerbeobachtungsflächen verwendet wurden. Das Original MONICA-Modell überschätzte systematisch die SOC-Abbauraten. Nach einer Analyse des Quellcodes des Modells wurden Schwachstellen in der Berechnungsgrundlage festgestellt, weshalb die Gleichungen für die abiotischen Faktoren für Bodentemperatur, Bodenwasser und Tongehalt und das händeln der kulturpflanzen- und düngemittelspezifischen C-Gehalte überarbeitet wurden. Eine Sensitivitätsanalyse nach Morris bestätigte die überragende Bedeutung von Umwelt- und Bewirtschaftungsfaktoren für die Performance des Modells. Das Modell wurde dann mittels Bayes'scher Inferenz unter Verwendung des Metropolis-Hastings-Algorithmus kalibriert. Die Leistung des MONICA-Modells wurde mit der Performance von fünf etablierten C-Modellen (CCB, CENTURY, C-TOOL, ICBM und RothC) verglichen. Durch die Modifikationen und Kalibrierung wurde die Performance des Modells erheblich verbessert. Folglich übertraf MONICA die Modelle CENTURY, CCB und C-TOOL und erreichte Ergebnisse, die mit ICBM und RothC vergleichbar waren. Die Verwendung des modifizierten Modells erreichte eine größtenteils adäquate Reproduktion der standortspezifischen SOC-Vorräte, während die Verfügbarkeit von Stickstoff-, Pflanzenwachstum- und Bodenwasser-Routinen eine vielseitige Anwendbarkeit ermöglicht.

https://doi.org/10.5194/gmd-17-1349-2024