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Calculation of microclimate under plastic mulches using an extended version of the SVAT model AMBETI

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Abstract:

The use of plastic mulches in agriculture has become a widespread technique for modifying the microclimate for different purposes. Vegetation periods are frequently to be extended and frost damage to be avoided. Even the heat caused by mulching is aimed for the reduction of pathogens. For their optimal use, it is vital to know the effects to be expected of different types of mulch. The SVAT-model AMBETI (BRADEN, 1995), which has been routinely used in the agrometeorological advisory service for a number of years, was modified and supplemented by a sub-model of energy balance and fluxes of the mulch in order to determine microclimate under the mulch. Following a short overview of the model AMBETI, the supplemented model components related to the modification of the incident short-wave and long-wave radiation, the energy balance of the mulch and the aerodynamic transport, as well as the coupling with the ordinary SVAT-model, are described. Modelled and measured air temperature and humidity below the mulch, as well as soil temperatures are presented as results. While there is still room to improve the parameterisations of the aerodynamic transports, the main effects of different types of mulch, namely punched mulch, two layers of punched mulch and fleece are modelled in accordance with the corresponding measurements. This is the pre-condition for the use of the model for advisory purposes.

German
In der Landwirtschaft ist der Einsatz von Folien zur Beeinflussung des Mikroklima weit verbreitet. Häufig dient er dem Ziel, die Anbauperioden auszudehnen und Frostschäden zu vermeiden. Aber auch zur thermischen Bekämpfung von Schaderregern durch die verursachte Temperaturerhöhung werden Folien eingesetzt. Die Kenntnis der durch unterschiedliche Folienarten erzielbaren Wirkungen ist für ihren optimalen Einsatz unerlässlich. Zur Berechnung des Mikroklimas unter landwirtschaftlich genutzten Folien wurde das SVAT-Modell AMBETI (BRADEN, 1995) ergänzt und modifiziert, das bereits seit Jahren in der agrarmeteorologischen Beratung des Deutschen Wetterdienstes eingesetzt wird. Nach einem kurzen Überblick über das Modell AMBETI werden die neuen Modellteile erläutert, mit denen die durch die Folie veränderten kurz- und langwelligen Strahlungsbedingungen sowie die Energiebilanz der Folie und die aerodynamischen Transporte berechnet werden. Außerdem wird die Kopplung des Modells AMBETI mit den ergänzenden Teilmodellen beschrieben. Als Ergebnisse werden berechnete und gemessene Temperaturen und Feuchten sowie Bodentemperaturen unter den Folienarten Lochfolie, Vlies und zweilagige Lochfolie dargestellt. Die Übereinstimmung der Modellergebnisse mit den Messwerten ist im Mittel gut, jedoch nicht an allen Tagen befriedigend. Möglicherweise kann die Übereinstimmung durch Überarbeitung der Parametrisierungen der aerodynamischen Transporte verbessert werden. Da die wesentlichen Wirkungen der einzelnen Folienarten vom Modell jedoch gut wiedergegeben werden, ist die Voraussetzung für den Einsatz des Modells zu Beratungszwecken gegeben.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2005/0018

Publication date: April 1, 2005

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