vannbalansemodeller

Vannbalansemodeller er tekniske verktøy som anvender loven om bevaring av masse til å beskrive hvordan vann beveger seg mellom jord, overflate og under grunnen, og hvordan vannlagrene endres over tid. De brukes for å forstå og kvantifisere nedbør, evapotranspirasjon, infiltrasjon, avrenning, avsetninger og grunnvannsnivåer i et landskap eller hydrologisk system.

Modellene kan være enkle eller komplekse. Enkle eller “bucket” modeller bruker en eller få lagringer og en enkel avrenningsfunksjon for å skissere hvordan nedbør fyller lagringen og gir avrenning eller fordamping. Mer avanserte modeller kan være lumpede eller distribuerte og ta høyde for variasjon i jordegenskaper, terreng og planteevne. Prosessbaserte eller fysiske modeller implementerer ofte energi- og massebalanser og bruker parametere som jordporositet, feltkapasitet og hydraulisk conductivitet. Data-drevne tilnærminger, som maskinlæring, kan også integreres som komplementære verktøy.

Typiske inputs inkluderer nedbør, evapotranspirasjon, infiltrasjon, avrenning og lateral tilførsel; tilstandsmål om lagringer i jord, grunnvann og overflatevann; og outputs som flyt gjennom elver og avdampning. Modeller kalibreres mot observert data og valideres med historiske hendelser eller uavhengige datasett. Bruksområder inkluderer vannressursforvaltning, flomvarsling, tørkeanalyser, jord- og skogforvaltning samt klima- og landbruksstudier.

Begrensninger inkluderer usikkerhet i parametere, behov for kalibrering og utfordringer med skala og heterogenitet. Fortløpende utvikling omfatter dataassimilering, ensemblebasert usikkerhetsvurdering og kombinasjon med satellitt- og landoverflateinformasjon.