Anwendung und Interpretation informations- und komplexitätstheoretischer Methoden auf ökosystemare Zeitreihen

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Wasserflüsse als Schlüsselgrößen in bewaldeten Wassereinzugsgebieten, wie sie vom BITÖK schwerpunktmäßig untersucht werden, sollen mit neuen Methoden in ihrer zeitlichen Struktur analysiert und modelliert werden. Dabei soll nicht der traditionelle, prozessorientierte Zugang gewählt werden, der sehr viel und oft nicht vorhandenes Wissen über das System, z.B. zu hydraulischen Bodeneigenschaften und Geologie, verlangt. Vielmehr sind nichtlineare Methoden der Zeitreihenanalyse und modellierung gemeint, die mit einer möglichst kleinen Zahl von Parametern auskommen. Speziell werden sowohl die Austräge (Abflüsse) als auch die offensichtlichen Einflussgrößen am Eingang (Nie- derschlag und Temperatur) mit Wiederkehrdiagrammen, Multifraktalen, Wavelets und weiteren Verfahren detailliert charakteri- siert. Zusammen mit der Bestimmung der optimalen Transformation zwischen den Zeitreihen (ACE-Algorithmus) bilden diese Analysen die Basis und das Testkriterium für ein konzeptionell einfaches Abflussmodell (gewöhnliche Differenzialgleichung mit Gedächtnistermen), das an einer Reihe von konkreten Beispielen getestet werden soll. Welche Schwierigkeiten die einzelnen Datensätze für das Modell jeweils darstellen, kann durch vergleichende Komplexitätsanalysen, die projektbegleitend durchgeführt worden sind, ermittelt werden. Diese Analysen liefern ein Auswahlkriterium für die Testfälle, da das Modell vor allem an Datensätzen getestet werden sollte, die als "schwierig" einzustufen sind.