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Was kennzeichnet ein System ? Gliederung Das System als Objekt 1 Dynamische Systeme 2 Systemgrenzen und Systemumwelt 3 Skalenproblematik 4 Multiskalige.

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Präsentation zum Thema: "Was kennzeichnet ein System ? Gliederung Das System als Objekt 1 Dynamische Systeme 2 Systemgrenzen und Systemumwelt 3 Skalenproblematik 4 Multiskalige."—  Präsentation transkript:

1 Was kennzeichnet ein System ? Gliederung Das System als Objekt 1 Dynamische Systeme 2 Systemgrenzen und Systemumwelt 3 Skalenproblematik 4 Multiskalige Flusseinzugsgebietsanalyse 5 HRU-Ableitung 6

2 Was kennzeichnet ein System ? Merkmale von Systemen: Das System als Objekt Ein Umweltsystem ist ein Objekt, dessen Merkmale folgende Kriterien erfüllen: 1 Es läßt sich ein Systemzweck definieren, d.h. das Objekt erfüllt eine bestimmte Funktion. Bsp.:Gletschersystem, Talsystem, Flussnetz 1 Die Systemstruktur des Objekts besteht aus einer bestimmten Konstellation von Systemelementen und interaktiven Wirkungsverknüpfungen (Relationen), die seine Funktion bestimmen und kontrollieren. Gletschersystem:Gletscher, Moränen, Sander, etc. Talsystem:Hang, Talboden, Gerinne, etc. Flussnetz:Ober-, Mittel-, Unterlauf, Mündung 2

3 Was kennzeichnet ein System ? Das System als Objekt: Systemfunktion

4 Was kennzeichnet ein System ? Das System als Objekt: Systemfunktion

5 Was kennzeichnet ein System ? Das System als Objekt Ein System existiert erst dann, wenn ein Systemzweck (Funktion) UND eine Wirkungsstruktur (relationale Verknüpfung von Systemelementen) vorhanden ist. Anderfalls ist es kein System. 3 Bsp.: Schutthalde =kein System (Systemelement) Systemzweck =Lagerung von Schutt Systemidentität =Durch Wegnahme von Schutt nicht gestört Wirkungsstruktur =nicht vorhanden 1 Systemzweck (Funktion) und Systemstruktur (Wirkungsver- knüpfungen) definieren zusammen die Systemintegrität, d.h. die Eigenständigkeit des Systems. 2

6 Was kennzeichnet ein System ? Das System als Objekt Bsp.: Bach =System (viele Systemelemente) Systemzweck =Entwässerung und Ökotop Systemidentität =Durch Wasserentnahme oder Abflussänderung gestört Wirkungsstruktur =Ober-, Mittel-, Unterlauf, Ufer 3 Bsp.: Dorf =System (viele Systemelemente) Systemzweck =Wohnung und Landwirtschaft Systemidentität =Durch Änderung der Landwirt- schaft gestört Wirkungsstruktur =Bewirtschaftung - Vermarktung 4 Bsp.: Sander =kein System (Systemelement) Systemzweck =Ablagerung von Sediment Systemidentität =Durch Wegnahme von Sediment nicht gestört Wirkungsstruktur =nicht vorhanden 2

7 Was kennzeichnet ein System ? Das System als Objekt Ein System ist nicht teilbar, d.h. werden einzelne Elemente herausgelöst, geht die Systemidentität, d.h. Funktion und der Zweck gehen verloren. Gletschersystem:Abschmelzen der Gletscher Talsystem:Talungen (Schwäbische Alb) Flussnetz:Bifurkation, Flussanzapfung 4

8 Was kennzeichnet ein System ? Dynamische Systeme Prinzipiell gibt es keine statischen d.h. ruhenden geowissenschaftliche Systeme, betrachtet man geologische Zeiträume. In der Geographie gibt es keine Entropie! 1 Dynamische Systeme verändern ihren Systemzustand im betrachteten Zeitraum, d.h. ihr Zustand ist zeitabhängig. 2 Diese Veränderungen sind das Resultat aus dem 3 beobachtbaren, d.h. messbaren Verhalten und dem 1 ableitbaren, d.h. deduktiv hergeleiteten Verhalten. 2 Beide zusammen bestimmen die Systemdynamik, die sich aus 4 punktuell aufgenommenen Messreihen ergibt und 1 durch räumliche Analysen, mit Hilfe der Geoinformatik, z.B. Fernerkundung, GIS und Modellierung erschließt. 2

9 Was kennzeichnet ein System ? Dynamische Systeme Systemveränderung werden durch variable Zustandsgrößen des Systems, die messbar oder ableitbar hervorgerufen. Bsp.:Entstehung von Hochwasser Eintrag von Nährstoffen 5 Hochwasser: messbar: Niederschlag, Abfluss, Grundwasser, etc. ableitbar: Gebietsniederschlag, Oberflächen-, Hangwasser- und Grundwasserabfluss 1 Nährstoffeintrag: messbar: atmosph. Eintrag, Einleitungen, Düngung ableitbar: ober- und unterirdischer Flächeneintrag 2 Das dynamische Systemverhalten ergibt sich als Reaktion auf Eintragsveränderungen, wodurch sich die Zustandsgrößen verändern und ein korrespondierender Systemaustrag erzeugt wird. 6

10 Was kennzeichnet ein System ? Dynamische Systeme Zum Verständnis der Systemdynamik ist es demnach wichtig, den inneren Zustand des Systems zu analysieren, d.h. das System in einer ‚ganzheitlichen‘ Analyse als ‚Ganzes‘ zu verstehen. 7 Hierzu sind alle den Systemzustand bestimmenden, systemspezifischen Zustandsgrößen in ihrer Bedeutung und ihrer Wirkungsverknüpfung zu beschreiben. 8 Dies geht vielfach nur über Modelle, in denen der Systemzustand und seine Zustandsgrößen simuliert werden. 9

11 Was kennzeichnet ein System ? Systemgrenzen und Systemumwelt Systeme sind abgrenzbar. Sie haben eine Systemumwelt von der sie durch eine Systemgrenze getrennt sind. 1 System und Systemumwelt sind interaktiv miteinander verknüpft, d.h. die Systemgrenzen sind vielfach “permeabel”. 2 Aus der Systemumwelt heraus erfolgen Einträge in das System Bsp.:Atmosphärischer Eintrag, Gebietsniederschlag 3 Die Systemausträge werden in die Systemumwelt abgegeben. Bsp.:CO 2 -Emission, Gebietsabfluss, Verdunstung 4 Beeinflußt der Systemaustrag in die Systemumwelt den Systemeintrag, so spricht man von Rückkoppelungseffekten. Bsp.:CO 2 -Emission (Politik der ‘hohen Schornsteine’) Bsp.:Gebietsniederschlag - Gebietsverdunstung im äquatorialen tropischen Regenwald 5

12 Diese Definition gilt sowohl für die Abgrenzung von Systemen gegeneinander als auch für die Abgrenzung von Subsytemen innerhalb komplexer Hauptsysteme. 7 Was kennzeichnet ein System ? Systemgrenzen und Systemumwelt Es gilt bei der Systemanalyse eine Systemoberfläche zu finden, die folgender Definition genügt: “Eine Systemoberfläche ist diejenige ‚Grenzfläche‘ innerhalb derer eine Systemautonomie besteht.” 6 Die folgenden Kriterien, nach denen ein System oder ein Subsystem abgegrenzt werden, gelten einzeln oder miteinander kombiniert: 8 Die Koppelungen zur Systemumwelt sind schwächer als die Wirkungsverknüpfungen innerhalb des Systems Bsp.:Einzugsgebietsgrenze, Stadtgrenze, Blattoberfläche 1

13 Was kennzeichnet ein System ? Systemgrenzen und Systemumwelt Vorhandene Koppelungen zur Systemumwelt sind nicht relevant für die Funktion des Subsystems. Bsp.:Flusslaufabschnitte, Response Units (RU) oder HRU, Stadtbezirke, Blattstruktur 2 Rückkoppelungen zwischen Systemeintrag und Systemaustrag existieren nicht, oder sind vernachlässigbar. Bsp.:Gebietsniederschlag – Gebietsverdunstung Atmosphärische Imission - Emission 3 Generell gilt für die Festlegung der Systemabgrenzung: ‚ Jede Systemabgrenzung ist problem- und prozessorientiert, d.h. sie wird vom jeweiligen Untersuchungsziel und der Skale, auf der die Systemanalyse durchgef ü hrt wird bestimmt ‘. Bsp.:Mikro-, meso- und makroskalige Einzugsgebiete Hydrological Response Units (HRU) 9

14 Was kennzeichnet ein System ? Systemgrenzen und Systemumwelt Systemumwelt Systemeintrag Systemgrenze Systemrelation Systemaustrag Systemelement

15 Thür. Schiefergebirge: Weida = 102 km² Leipziger Loess-Gebiet: Parthe = 311 km² Harz: Bere = 62 km² Thüringer Schiefergebirge: Orla = 255 km² Thüringer Wald: Ilm bis Pegel Gräfinau-Angstedt = 155 km² Elbe Was kennzeichnet ein System ? Multiskalige Flusseinzugsgebiete in der Saale

16 Landnutzung Geologie RU-ModelparameterGIS-Datenflächen Böden Digitales Geländemodel Form, Gradient, Exposition, Länge, Fläche, Topologie DGM Versiegelte Fläche, Vegetation, Blattflächenindex, Verdunstung Landnutzung Porenvolumen, Feldkapazität, Textur, Durchlässigkeit Böden Speicherkapazität, Pororität, Transmissivität Geologie Hydrologische RU als homogene, prozess- basierte Modeleinheiten Overlay-Analyse (GIS)


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