Boden-Vegetation-Atmosphäre-Transfer-Modelle (SVAT-Modelle) sind unverzichtbare Werkzeuge zur Simulation und Darstellung der dynamischen Wechselwirkungen der Wasserhaushaltskomponenten. Trotz ihrer Nützlichkeit wird die Zuverlässigkeit von SVAT-Modellen häufig durch Unsicherheiten beeinträchtigt, die sich aus unvollständigen oder ungenauen Eingabedaten ergeben. Diese Einschränkungen führen oft zu Modellannahmen, die zu einer Über- oder Unterschätzung kritischer Komponenten des Wasserhaushalts, wie z. B. der Grundwasserneubildung, führen können. Um die Parametrisierung und damit die Genauigkeit von SVAT-Modellen zu verbessern, werden beobachtete Bodenfeuchtedaten zur Kalibrierung genutzt. Es bestehen jedoch weiterhin Unsicherheiten hinsichtlich der Auswahl repräsentativer Bodenfeuchteprofile für die Kalibrierung und des Umfangs der Messungen, die für eine robuste Charakterisierung einer Fläche erforderlich sind.

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, untersucht die vorliegende Studie die räumliche Variabilität der Bodenfeuchte auf zwei Waldflächen mit unterschiedlichen Boden- und Vegetationsbedingungen durch den Einsatz eines umfangreichen Netzwerks von jeweils 11 Bodenprofilen mit je 4 installierten Bodenfeuchtesonden. Der Einfluss der Bodenfeuchtevariabilität auf die Anpassung der Modelleingangsparameter während des Kalibrierungsprozesses und dessen anschließende Auswirkungen auf die Berechnung der Grundwasserneubildung wurde im Rahmen der vorgestellten Studie bewertet.

Die Ergebnisse zeigen zunächst, dass die Bodenfeuchtevariabilität am Standort, der durch einen heterogenen Boden gekennzeichnet ist, während des gesamten Untersuchungszeitraums sowohl horizontal als auch in der Tiefe größer war als am Standort mit homogener Bodenmatrix. Diese Variabilitätsmuster spiegeln sich auch in den unterschiedlichen Parametersätzen des Modelles wider, die aus der Kalibrierung mittels der Bodenfeuchtedaten gewonnen wurden. Die signifikanteste Variabilität wurde hierbei bei den Infiltrations- und hydraulischen Bodenparametern beobachtet, wobei diese am Standort mit heterogener Bodenstruktur ausgeprägter war.

Die Ermittlung der Grundwasserneubildungsraten für jedes der 11 Bodenprofile an beiden Standorten erfolgte unter Verwendung der 30 Parametersätze mit der besten Übereinstimmung zwischen beobachteter und gemessener Bodenfeuchte. Dabei zeigten beide Standorte jedoch vergleichbare zeitliche Muster der Grundwasserneubildung und insbesondere ähnliche Schwankungen im Gesamtvolumen der Grundwasserneubildung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Model inhärente Unsicherheiten, einschließlich Parameterinteraktionen, Äquifinalität und Dimensionsvereinfachungen, einen stärkeren Einfluss auf die Modellergebnisse haben als Unsicherheiten, die sich aus der Variabilität der Bodenfeuchte aufgrund der räumlichen Heterogenität der Bodenbeschaffenheit und der hydraulischen Eigenschaften ergeben. Unter Berücksichtigung beider Unsicherheitsquellen zeigte die Anwendung von Bootstrapping-Techniken, dass die Grundwasserneubildung anhand von Daten aus 6 bis 7 Bodenprofilen pro Standort repräsentativ abgeschätzt werden konnte.