Extended multistep outflow method for the accurate determination of soil hydraulic properties close to water saturation W. Durner und S.C. Iden, SS2012.

Präsentation zum Thema: "Extended multistep outflow method for the accurate determination of soil hydraulic properties close to water saturation W. Durner und S.C. Iden, SS2012."—  Präsentation transkript:

1 Extended multistep outflow method for the accurate determination of soil hydraulic properties close to water saturation W. Durner und S.C. Iden, SS2012. Unsicherheiten – 0 Brown-Heuvelink (Un-)sicherheiten in der Ökosystemmodellierung

2 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.2

3 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.3

4 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.4

5 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.5

6 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.6 WAS IST UNSICHERHEIT? UND WIE KÖNNEN WIR DIESE QUANTIFIZIEREN?

7 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.7

8 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.8

9 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.9

10 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.10 UNSICHERHEITEN IN MODELLEN

11 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.11 Components of model uncertainty

12 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.12 Components of model uncertainty

13 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.13 Components of model uncertainty

14 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.14 Components of model uncertainty

15 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.15 my model has shown that your measurements are wrong

16 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.16 Structural model uncertainty

17 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.17 Structural model uncertainty

18 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.18 Structural model uncertainty

19 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.19 UNSICHERHEIT BEI MODELLEINGABEN

20 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.20 Unsicherheit bei Modelleingaben Unsicherheit im forcing (Randbedingungen, Anfangsbedingungen) Unsicherheit in den Parametern (Bodeneigenschaften, Wechselwirkungen, A Quantifizierung über Besimmung der Messunsucherheit Wiederholte Messung Messung mit unterschiedlichen Methoden

21 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.21 Fehlerdetektion Detektion grober Fehler durch... Rohdatensichtung Plausibilitätsüberlegungen Ausreißerbetrachtungen

22 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.22 Bsp.:Tensiometerwerte bei Eichung Visuelle Inspektion der Daten in Tabelle bringt wenig. Besser: graphische Visualisierung

23 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.23 Bsp.:Tensiometerwerte bei Eichung

24 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.24

25 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.25 Fehlerdetektion Detektion systematischer Fehler durch... Messvergleiche Standversuche

26 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.26 Bsp.: Systematische Temperaturdrift

27 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.27 Systematische Fehler... Können nicht aus Datenstreuung abgeleitet werden (nachträgliche) Korrektur der Daten möglich Vermeidung: durch Anwendung unterschiedlicher und voneinander unabhängige Verfahren Praxis: Ringversuche

28 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.28

29 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.29 Verringerung zufälliger Fehler durch Messwiederholung Zentraler Grenzwertsatz: n Zufallsvariablen X i, Erwartungswerte Varianz z ~ Z = (X 1 +...+ X n )/n n Z ist normalverteilt (unabhängig von der Verteilung von X i ) E(Z) = Var(Z) = /n

30 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.30 Verteilungen Kontinuierliche Wahrscheinlichkeitsverteilung 1D X 1 =-1.96X 2 =1.96

31 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.31 AUSDRUCK VON UNSICHERHEIT

32 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.32 Beste Schätzung Unsicherheit Range Signifikante Stellen Relative Unsicherheit

33 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.33 Verteilungen Kontinuierliche Wahrscheinlichkeitsverteilung 1D X 1 =-1.96X 2 =1.96 0.95

34 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.34 Ausreißer -, P( - <x< + ) ~ 68.3% P( -2 <x< +2 ) ~ 95.5% P( -3 <x< +3 ) ~ 99.7% P( -4 <x< +4 ) ~ 99.994% Beispiele

35 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.35

36 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.36 Stochastik Konfidenzintervalle: Mittelwert: Fehler des Mittelwertes: Konfidenzintervall (z.B. 95%):

37 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.37 Verteilungen Log - Normalverteilungen:

38 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.38 Bestimmen Sie Konfidenzintervalle für ihre Messungen von K s ! a)Programme Messung 1-3 im Verzeichnis Daten Bophys/Unsicherheiten! b)Führen Sie 5, 10, 100, 1000 Messungen durch und bestimmen die Konfidenzintervalle für ihre Schätzung des tatsächlichen K s -Wertes!

39 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.39 PROPAGATION VON UNSICHERHEITEN DURCH MODELLE (FEHLERFORTPFLANZUNG)

40 W. Durner und S.C. Iden: Unsicherheiten in der Ökosystemmodellierung, SS2012 Folie 0.40 Ende