PICUS v2.0


Die Entwicklung der Modellversion PICUS v2.0 basiert wie schon die Entwicklung von PICUS v1.4 auf der Kritik am traditionellen patch-Modellansatz, derzufolge wichtige physiologische Prozesse von diesem nicht adäquat repräsentiert werden (z.B. Norby et al. 2001). Während in PICUS v1.4 die Vorteile des patch-model Ansatzes (u.a. relativ leicht für viele unterschiedliche Baumarten zu parametrisieren) mit den Vorteilen eines ebenfalls einfach gehaltenen physiologisch basierten NPP-Modelles kombiniert wurden, wird in PICUS v2.0 ein grundsätzlich anderer Ansatz verfolgt.

In PICUS v2.0 werden die bewährte räumliche Struktur und die generelle Modell-Logik der Modellversion PICUS v1.2 in adaptierter und verfeinerter Form aufrechterhalten. Die ursprünglich 5m hohen Kronenzellen der Modellversion v1.2 sind in der Version v2.0 auf 1m reduziert, wodurch sich eine verbesserte Information über die vertikale Verteilung von Blattfläche und Strahlung im Bestand ergibt. Darüberhinaus ist das "one-layer-bucket"-Bodenmodell der Version 1.2 durch ein Mehrschicht-Bodenmodell mit frei wählbarer Anzahl der Bodenschichten ersetzt. Jede Bodenschicht ist charakterisiert durch zu definierende Schichtdicke, bodenartabhängige Wasserspannungskurve und hydraulische Leitfähigkeit. Der Wasseraustausch zwischen den einzelnen Schichten folgt der Darcy-Gleichung.

Die Modellkomponente mit den herkömmlichen integrativ-aggregierten Formulierungen für das Baumwachstum hingegen ist ersetzt durch ein Wachstumsmodul dessen Formulierungen auf physiologischen und dynamischen Prinzipien der Stoffproduktion und –allokation basieren. Die Berechnung der Stoffproduktion erfolgt in Tagesschritten, wobei die dabei ablaufenden physiologischen Prozesse explizit formuliert sind. Die Modellierung der Assimilation erfolgt auf Tagesbasis unter Verwendung einer vereinfachten Version des biochemischen Photosynthese-Modelles von Farquhar (Farquhar et al. 1982). Dabei werden die lichtgesättigte Photosyntheserate und Lichtquantennutzung als Funktionen der Lufttemperatur, blattinterner CO2-Konzentration und Blattstickstoff-Gehalt geschätzt. Die blattinterne CO2-Konzentration wiederum ist abhängig von dem CO2-Gehalt der Atmosphäre, dem Dampfdruckdefizit der Luft und dem Wasserstatus der Pflanze, der von der Menge an pflanzenverfügbarem Wasser im Boden abhängt. Die Modellierung der Stoffverteilung auf die einzelnen Baumkompartimente erfolgt in Jahresschritten unter Berücksichtigung struktureller und funktionaler Ausgewogenheit der Kohlenstoffverteilung im Baum (Mäkelä 1986). Die Allokation von Kohlenstoff folgt im Wesentlichen der Logik des Modells 4C (Bugmann et al. 1997, Lasch et al. 2002).

Derzeit sind Samenproduktion und –verteilung sowie die Verjüngungsetablierung ident zum Modelltyp PICUS v1.4. Ebenso das Managmentmodul zur Steuerung von waldbaulichen Eingriffen. Eine schematische Beschreibung von PICUS v2.0 gibt die folgende Abbildung.