A holistic microclimate model

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stadtbaum:start [2013/07/29 13:23] – [WP Plant vitality assessment (Implementation)] hsimonstadtbaum:start [2017/11/10 09:25] – external edit 127.0.0.1
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 ====== Allgemeines/ Intro ====== ====== Allgemeines/ Intro ======
 +
 +Argumentation könnte wie folgt strukturiert sein:
 +
 +ENVI-met ist wegen seiner einzigartigen Gesamtheit hinsichtlich des Simulation des Mikroklimas bereits im Einsatz. Hier kommen dann die Beispiele...
 +ENVI-met hat also den Vorteil bereits zur Beantwortung von Fragestellungen zur Klimaanpassung beizutragen (ist bekannt und respektiert).
 +
 +Bislang gibt es jedoch die in der Einleitung erwähnten Defizite (Ausweisung konkreter Standorte für Stadtgrün etc.) 
 +
 +ENVI-met liefert jetzt schon die meteorologischen und hydrologischen Parameter, verfügt über ein entwickeltes Pflanzenmodell und ist somit im Stande Standorte HOCHAUFLÖSEND mikroklimatisch zu bewerten.
 +
 +Andere Projekte (Stadtgrün 2021 etc.) sind mit der Findung von Bäumen für bestimmte Standorte beschäftigt - es fehlt aber die mirkoklimatische Übersetzung!!!
 +
 +Wenn diese geleistet wird (innerhalb des tatsächlichen Projekts) und eine Verscheidung der für einen Baum nötigen mikroklimatischen Parameterkombinationen mit den Modellergebnissen von ENVI-met können Standorte konkret ausgewiesen werden.
 +
  
 ===== Übersicht vergangene Aktivitäten ===== ===== Übersicht vergangene Aktivitäten =====
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 ==== unter Benutzung von ENVI-met ==== ==== unter Benutzung von ENVI-met ====
 +
 +Hier kommen Bsp., die zeigen, dass ENVI-met für die Stadtplanung und insbesondere für Klimaanpassungsstrategien bereits genutzt wird.
  
 === Land ===  === Land === 
  
   * NRW ([[http://www.umwelt.nrw.de/klima/klimawandel/index.php|Klimawandel allgem.]])     * NRW ([[http://www.umwelt.nrw.de/klima/klimawandel/index.php|Klimawandel allgem.]])  
 +  * Lanuv ([[http://www.lanuv.nrw.de/klima/anpassung.htm]])
   * Handbuch Stadtklima ENVI-met Regionalverband Ruhr ([[http://www.umwelt.nrw.de/umwelt/pdf/klimawandel/handbuch_stadtklima/kapitel4_S155-228.pdf| Handbuch Stadtklima]]) und ([[http://www.umwelt.nrw.de/klima/pdf/handbuch_stadtklima.pdf| dito]])    * Handbuch Stadtklima ENVI-met Regionalverband Ruhr ([[http://www.umwelt.nrw.de/umwelt/pdf/klimawandel/handbuch_stadtklima/kapitel4_S155-228.pdf| Handbuch Stadtklima]]) und ([[http://www.umwelt.nrw.de/klima/pdf/handbuch_stadtklima.pdf| dito]]) 
   * [[http://www.metropoleruhr.de/regionalverband-ruhr/umwelt-freiraum/klima/stadtklima/sonderuntersuchungen.html| Page RVR]])   * [[http://www.metropoleruhr.de/regionalverband-ruhr/umwelt-freiraum/klima/stadtklima/sonderuntersuchungen.html| Page RVR]])
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 Bislang werden (3D) Pflanzen zur Generierung der Blattflächendichten pro Gitterpunkt verwendet. Nach diesem Griddigprozess werden die an den Gitterzellen berechneten Prozesse (Transpiration, Stomata-Verhalten) nicht wieder zur Ursprungspflanze zurückgeführt. Daher ist eine Beurteilung der Pflanze als Organismus derzeit nicht möglich. Die Auswerteroutinen in ENVI-met werden dahingehen erweitert, dass die lokalen Prozesse wieder der zugrundeliegenden Pflanze zugeordnet werden. Hierdurch wird eine gesamtheitliche Beurteilung der Prozesse (z.B. Gesamtwasserverbrauch) aus der Sicht des Oranismus Pflanze möglich.  Bislang werden (3D) Pflanzen zur Generierung der Blattflächendichten pro Gitterpunkt verwendet. Nach diesem Griddigprozess werden die an den Gitterzellen berechneten Prozesse (Transpiration, Stomata-Verhalten) nicht wieder zur Ursprungspflanze zurückgeführt. Daher ist eine Beurteilung der Pflanze als Organismus derzeit nicht möglich. Die Auswerteroutinen in ENVI-met werden dahingehen erweitert, dass die lokalen Prozesse wieder der zugrundeliegenden Pflanze zugeordnet werden. Hierdurch wird eine gesamtheitliche Beurteilung der Prozesse (z.B. Gesamtwasserverbrauch) aus der Sicht des Oranismus Pflanze möglich. 
  
 +{{:stadtbaum:04.jpg?200|}}
 +{{:stadtbaum:a1.jpg?200|}}
 +{{:stadtbaum:c1.jpg?200|}}
 +{{:stadtbaum:3treesleo.jpg?200|}}
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 +{{:stadtbaum:3treesspaces.jpg?200|}}
 ==== Plausibilitätscheck und Kreuz-Validierung ==== ==== Plausibilitätscheck und Kreuz-Validierung ====
 Die auf Pflanzenobjekt ebene aggregierten Daten sollen mit anderen in der Lanschaftsarchitektur üblichen Verfahren z.B. zur Bestimmung der Verdunstung verglichen werden. Sollten sich gravierende Unterschiede herausstellen, ist eine Fehleranalyse vorzunehmen und ggf. das Transpirationsmodell anzupassen. Die auf Pflanzenobjekt ebene aggregierten Daten sollen mit anderen in der Lanschaftsarchitektur üblichen Verfahren z.B. zur Bestimmung der Verdunstung verglichen werden. Sollten sich gravierende Unterschiede herausstellen, ist eine Fehleranalyse vorzunehmen und ggf. das Transpirationsmodell anzupassen.
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 ==== Hochaufgelöste Pflanzenmodellierung mit L-Systemen ==== ==== Hochaufgelöste Pflanzenmodellierung mit L-Systemen ====
 (Vorteile L-Systeme kurz darstellen) (Vorteile L-Systeme kurz darstellen)
 +...modifizierte L-System (Idee der L-Systeme "nur" als Basis) --> dynamisch statt statisch; Parameter sind über die iterationen hin veränderlich (botanische Gesetzmäßigkeiten lassen sich somit abbilden ...)
 +
 +BILD
 +
 +Vorzüge der vektoriellen Darstellung gegenüber der Quaderdarstellung
 +Aus relativ wenigen Regeln und Parametern entsteht komplexe (Pflanzen)Struktur
 +Pflanzen lassen sich mit den modifizierten L-Systemen in einem 3D Editor
 +erzeuge und interaktiv verändern/anpassen... 
 +
 +Erzeugen und Dartstellen von diversen botanischen Begenheiten wie Verzweiungsstruktur, Blattstellung etc. ist möglich...
 +
 +BILD
 +
 +Ableitung der Quaderstruktur und Vegetationsparamtern (z.B. LAD) aus dem Vektormodell; Quaderstruktur repräsentiert 
 +"Datenmodell" in ENVImet ...
 +
 +BILD
 +
 +Aspekt der "detailgetreuen" Visualisierung
 +
 +"BILD"
  
 ==== Vegetationsmodell erweitern ==== ==== Vegetationsmodell erweitern ====
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 Shortcommings den momentanen Vegetationsmodells darstellen und Machbarkeitsstudien anschließen für: Shortcommings den momentanen Vegetationsmodells darstellen und Machbarkeitsstudien anschließen für:
   * Pflanze nicht als Objekt   * Pflanze nicht als Objekt
-  * teilweise momentan nicht Abbildbarkeit der CAM-Pflanzen regarding -> Physiologie - Wasserhaushalt aber auch unterschiedliche Transmission(!!)+  * teilweise momentan nicht Abbildbarkeit der CAM-Pflanzen regarding -> Physiologie - Wasserhaushalt aber auch unterschiedliche Transmission(!!) Was ist genau anders und wie ist das Abbildbar?
   * Auch vllt nicht unwichtig für die letztlichen Projektionsanalysen: Wachstumsprozesse(Behinderung dieser?!), Anfälligkeiten, Reaktion auf Umweltreize (bei uns Hauptsächlich: Klima und Gas+Partikel) z.b. Isopren   * Auch vllt nicht unwichtig für die letztlichen Projektionsanalysen: Wachstumsprozesse(Behinderung dieser?!), Anfälligkeiten, Reaktion auf Umweltreize (bei uns Hauptsächlich: Klima und Gas+Partikel) z.b. Isopren
 ==== Integration Internet-of-things: Machbarkeitsstudie ==== ==== Integration Internet-of-things: Machbarkeitsstudie ====
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 An den Raspberry kann man ein Pyrometer anschließen vllt auch interessant:  An den Raspberry kann man ein Pyrometer anschließen vllt auch interessant: 
 [[http://www.watterott.com/de/Infrared-Thermometer-MLX90614]] [[http://www.watterott.com/de/Infrared-Thermometer-MLX90614]]
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 +Wie LAD bestimmen, wie die Geometrie und Physiologie der Pflanzen bestimmen - Objekterkennung mit Kamera - siehe Arbeiten mit Jenny
 ==== Projektantragsphase ==== ==== Projektantragsphase ====
   * Konsortium zusammenstellen (JGU: EMG + AG Esper), Dt (), EU: () ggf. AUS? ()   * Konsortium zusammenstellen (JGU: EMG + AG Esper), Dt (), EU: () ggf. AUS? ()
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   * Statistisches Berechnen von Min/Max Temperaturen anhand von Ankerpunkten   * Statistisches Berechnen von Min/Max Temperaturen anhand von Ankerpunkten
  
 +===== WP Specific tree planning tool (Implementation) =====
 +Entwicklung eines Postprocessing Tools, das mittels der erweiterten Modellergebnisse von ENVI-met konkrete Planungshinweise für das Überleben, den mikrokliumatischen Nutzen und das "Verhalten" von Pflanzen liefert z.B.:
 +  * Schwellenwerte von meteorologischen Parametern lassen exakt die Bäume A,B,C in diesem Standort (durch ihre sog. evolutive Anpassung - Hitzeresistenz, Trockenresistenz)  zu - Überlebenswahrscheinlichkeit durch Wind, Temp, Strahlung, Wasser, Anfälligkeit etc. quantifieren
 +  * Quantifizierung der Resourcen (Wassser, vllt zusätzlicher Schatten) um diese Bäume dort am leben zu halten
 +  * Quantifizierung des Nutzens der Bäume in spezifischen Standorten
 +  * Verhalten der Bäume in den Standorten projezieren - Wird der Baum durch Trockenstress Isopren abgeben?
 +  * Pflanzen passen sich auch an Standort an -> sog. Modifikative Anpassung (Baum wird von Natur aus lange Äste und lichtes Blattwerk an Standort X/Y entwickeln weil z.b. wenig Licht) - (wie) können wir das abbilden?