Abteilung Oberflächengewässer

Simstrat

Simstrat ist ein eindimensionales physikalisches Seemodell für die Simulation der Temperatur und Mischungsprozesse in Seen. Das Modell wurde ursprünglich von Goudsmit et al. (2002) eingeführt und seither kontinuierlich weiterentwickelt. Es wurde erfolgreich für die Modellierung von sehr unterschiedlichen Seen eingesetzt. Einige Anwendungen sind in der Publikationsliste aufgeführt.

Alle grösseren und ausgewählte kleinere Schweizer Seen werden operationell mit Simstrat simuliert. Die Ergebnisse werden täglich aktualisiert und auf der Alplakes Plattform publiziert. Dargestellt werden die aktuellen Temperaturen, Vorhersagen für die nächsten fünf Tage und ein Vergleich der Temperaturen des laufenden Jahres mit den langfristigen Mittelwerten. Die Kopplung von Simstrat mit dem Modell AED2 der University of Western Australia ermöglicht auch Simulationen der Wasserqualität. Die Ergebnisse eines provisorischen Sauerstoffmodells für die Schweizer Seen sind ebenfalls auf Alplakes dargestellt.

Der Simstrat Code ist auf Github frei verfügbar. Simstrat ist auch in LakeEnsemblR enthalten, einem R-Paket, welches die gleichzeitige Simulation von Seen mit mehreren eindimensionalen Modellen ermöglicht.

Eigenschaften des Simstrat Modells

  • eindimensionales physikalisches Seemodell (vertikale Dimension aufgelöst)
  • simuliert Temperatur, Schichtung und Eisbedeckung in Seen und Stauseen
  • optionale Kopplung mit dem geochemischen Modell AED2 zur Simulation von biogeochemischen Prozessen
  • k-ε Modell für turbulente Mischung
  • berücksichtigt Mischung durch interne Wellen
  • Zuflüsse in festen Tiefen oder mit dichteabhängiger Einschichtung
  • variabler Seespiegel
  • programmiert in objektorientiertem Fortran 2003
  • Parameterschätzung mit PEST

Ausgewählte Publikationen

Gaudard, A.; Råman Vinnå, L.; Bärenbold, F.; Schmid, M.; Bouffard, D. (2019) Toward an open access to high-frequency lake modeling and statistics data for scientists and practitioners - the case of Swiss lakes using Simstrat v2.1, Geoscientific Model Development, 12(9), 3955-3974, doi:10.5194/gmd-12-3955-2019, Institutional Repository
Schmid, M.; Ostrovsky, I.; McGinnis, D. F. (2017) Role of gas ebullition in the methane budget of a deep subtropical lake: What can we learn from process-based modeling?, Limnology and Oceanography, 62(6), 2674-2698, doi:10.1002/lno.10598, Institutional Repository
Gaudard, A.; Schwefel, R.; Vinnå, L. R.; Schmid, M.; Wüest, A.; Bouffard, D. (2017) Optimizing the parameterization of deep mixing and internal seiches in one-dimensional hydrodynamic models: a case study with Simstrat v1.3, Geoscientific Model Development, 10(9), 3411-3423, doi:10.5194/gmd-10-3411-2017, Institutional Repository
Råman Vinnå, L.; Wüest, A.; Bouffard, D. (2017) Physical effects of thermal pollution in lakes, Water Resources Research, 53(5), 3968-3987, doi:10.1002/2016WR019686, Institutional Repository
Fink, G.; Schmid, M.; Wüest, A. (2014) Large lakes as sources and sinks of anthropogenic heat: capacities and limits, Water Resources Research, 50(9), 7285-7301, doi:10.1002/2014WR015509, Institutional Repository
Goudsmit, G. -H.; Burchard, H.; Peeters, F.; Wüest, A. (2002) Application of k-ϵ turbulence models to enclosed basins: the role of internal seiches, Journal of Geophysical Research C: Oceans, 107(C12), 3230 (13 pp.), doi:10.1029/2001JC000954, Institutional Repository