Advancing global-scale hydrological modeling and the understanding of the global freshwater system by model development and calibration/data assimilation
通过模型开发和校准/数据同化推进全球规模水文建模和对全球淡水系统的理解
基本信息
- 批准号:397590905
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Units
- 财政年份:
- 资助国家:德国
- 起止时间:
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
During the first 28 months of the first phase of the research unit GlobalCDA, P2 finalized the new WaterGAP 2.2d version used in the research unit, which was adapted to enable EnCDA (Ensemble Kalman Filter calibration/data assimilation) and POC (Pareto optimal calibration). The development of a global gradient-based groundwater model was finalized in a stand-alone steady-state version; extensive sensitivity analyses and comparisons to other models and independent data identified scale-related difficulties for validating simulation results against groundwater well data. Multi-variable calibration of WaterGAP using EnCDA, POC as well as GLUE (Generalized Likelihood Uncertainty Estimation) for the Mississippi basin clarified conceptual and practical differences of the three ensemble-based calibration approaches. Calibration was successful in identifying behavioral and optimal parameter sets that lead to improved model performance as compared to the simple standard calibration procedure for WaterGAP. The main objectives of P2 for the second phase of GlobalCDA are 1) to refine, together with P1, P3 and P10, the calibration/data assimilation (C/DA) approach such that it can be applied globally to compute best estimates of WaterGAP output variables and their uncertainties, also by exploring together with P3 how to combine POC and GLUE, 2) to develop and improve components of WaterGAP (integration of gradient-based groundwater model and representation of man-made reservoirs) and to provide alternative model variants for C/DA, 3) to validate model outputs and 4) to assess water storages and flows in critical regions and globally as estimated by WaterGAP after C/DA, taking into account uncertainties.
在GlobalCDA研究单元第一阶段的前28个月,P2完成了研究单元使用的新的WaterGAP 2.2d版本,该版本经过调整,可以实现EnCDA(集成卡尔曼滤波校准/数据同化)和POC(帕累托最优校准)。全球基于梯度的地下水模型的开发以独立的稳态版本完成;广泛的敏感性分析和与其他模型和独立数据的比较发现了与地下水井数据验证模拟结果的规模相关的困难。利用EnCDA、POC和GLUE(广义似然不确定性估计)对密西西比流域的WaterGAP进行多变量校准,澄清了三种基于集合的校准方法在概念和实践上的差异。与WaterGAP的简单标准校准程序相比,校准成功地识别了行为和最佳参数集,从而提高了模型的性能。GlobalCDA第二阶段P2的主要目标是:1)与P1、P3和P10一起完善校准/数据同化(C/DA)方法,以便它可以在全球范围内应用于计算对WaterGAP输出变量及其不确定性的最佳估计,也通过与P3一起探索如何将POC和GLUE结合起来;2)开发和改进WaterGAP的组成部分(整合基于梯度的地下水模型和人工水库的表示),并为C/DA提供可替代的模型变体;3)验证模型输出;4)在考虑不确定性的情况下,评估在C/DA之后由WaterGAP估算的关键区域和全球的储水量和流量。
项目成果
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