Modellbildung in der Geoökologie (G5, 103) SS 2004 29.4. Einführung, Modelle, Modellklassen 6.5. Zustandsmodelle, Rekursion 13.5. Beispiel Phyllotaxis, Definition von Ökosystemen 27.5. Definition von Ökosystemen 3.6. Populations- und Individuenbasierte Modelle (FK) 17.6. Individuenbasierte Modelle 24.6. Hydrologie, zelluläre Automaten 1.7. Konzeptionelle Modelle der Hydrologie, 8.7. Fallbeispiel, Modelle zur Gewässerversauerung 15.7. Zusammenfassung

Zusammenfassung: Zeitreihen-Modelle Erzeugung und Rekonstruktion von Mustern in Zeitreihen zum Populationswachstum Hydrologischen Zeitreihen Modelltypen Empirisch (logistisches Wachstum, Verweilzeitmodell): keine interpretierbaren Parameter, aber angemessen an die tatsächlich Datenlage Prozess-orientiert (explizite Geburtenraten, Richards-Gleichung): Lösungen gestatten keine (eindeutige) Parameter Interpretation, nicht invers modellierbar Ökosystem-Experimente Auch unter kontrollierten Bedingungen bisher keine erfolgreiche inverse Modellierung von Prozessmodellen

Rückblick: Zustands-Modelle Lassen sie sich durch gute Anpassungen nicht täuschen ! Das ist nur eine notwendige, keine hinreichende Bedingung dafür, dass sie das untersuchte System verstanden haben Hinreichend ist es, wenn das Modell nicht triviale, überprüfbare Schlüsse außerhalb der bisherigen Beobachtungen liefert. Achtung: dieses Kriterien wurde von ökologischen Modellen bisher nicht erfüllt. Zustandsmodelle von ökologischen Systemen werden meist zum Zweck der Vorhersage erstellt und Anschließend zur Dokumentation und Kommunikation genutzt Zwei Verwendungsarten von Zustandsmodellen In den Geowissenschaften zur Rekonstruktion und Vorhersage In der Ökologie zur Kommunikation von Beobachtungen Anpassung im Sinne einer Übereinstimmung gemessener und beobachteter Daten Der großen Unterschied erklären: im ersten Fall kommt es auf die Details an. Sie müssen die Differentialgleichung kennen, die Rand- und Anfangsbedingungen beobachten, das numerische Verfahren zur Lösung wählen, die Parameter messen, etc. und sie dürfen nicht kalibrieren! Eine schwere aber lohnende Aufgabe wie der Wetterbericht täglich demonstriert.

Phänomene der (Geo)Ökologie Einfache Phänomene z.B. zufällig, linear, ... Phänomene der (Geo)Ökologie Komplexität ? Interaktivität ? Bewerbungsgespräch mündliche Prüfung Schach Ziel: Bewertung Methode: interaktive Simulation (zum Training von Kompetenz) Ziel: Vorhersage Methode: Simulation (als Lösung einer Dgl.) Physik ist die Wissenschaft von den einfachen Dingen ... Fragebogen Klausur Dame

Schweres Problem der Klassifikation Die einfachen Systeme (z.b. linear und zufällig) liefern unzureichende Modelle für die Geoökologie Die übrigen können komplex oder interaktiv sein. Die Entscheidung zwischen dieser Alternative ist schwer und kann sich auch ändern In den Geowissenschaften treten meist die komplexen Fälle auf (Wetter, Meeresströmungen, etc.) In der Nutzung von Ökosystemen werden oft interaktive Situationen durch ein regelgerechtes Eingreifen beeinflusst. Diese Modelle sind das Thema im HS

Kernpunkte der Veranstaltungen in G5 erster Zugang: (Physik und Chemie) orientierte sich an den Stoff – und Energieflüssen Geo-Perspektive auf Ökosysteme (z.B. Bilanzierung) Wie gelangt man zu einer lokalen Beschreibung? zweiter Zugang: orientiert sich an den Organismen Bio-Perspektive auf Ökosysteme (z.B. Wachstum, Sukzession) Wie berücksichtigt man die Individualität und Geschichtlichkeit ? dritter Zugang: orientiert sich an der Ökosystemnutzung Diese Nutzungen kommen meist nicht aus der Wissenschaft Hier treten viele Umweltprobleme auf Geoökologie ist ein Lösungsansatz