Methoden & Modelle

SAGA GIS: The System for Automated Geoscientific Analyses, a Geographic Information System

Project website: www.saga-gis.org

SAGA is a GIS software with immense capabilities for spatial data analysis. SAGA runs under Linux as well as Windows operation systems. Since 2004 its source code has been published under a Free and Open Source Software license. Created by a small research team around Jürgen Böhner, who holds now the chair for Physical Geography at the University of Hamburg, and Olaf Conrad, who is mainly responsible for the software development, SAGA reflects the team's special research interests, particularly in physical geography: digital terrain analysis and geostatistics, soil sciences, hydrology and climatology. Apart from many special state of the art analyses and modellings, SAGA also offers a comprehensive list of standard GIS functions, so that it is an excellent alternative software for courses dealing with GIS and Remote Sensing. The numerous requests regarding SAGA show, that many of its users see a large potential in the software. In order to satisfy all wishes of the user community the development team appreciates any contribution and specially welcomes new developers joining the team. Have a look at saga-gis.org for further information.

One of SAGA's main objectives is to support scientists with an effective but easily learnable platform for the implementation of geoscientific methods. This is achieved by SAGA's Application Programming Interface, which is written in the very powerful object oriented programming language C++. Another objective is to make the methods instantly accessible in a user friendly way via a Graphical User Interface. As alternative SAGA functionality can be accessed from script language environments like Java, Python and R, which enables further integration and automation of complex workflows.

Some key features:

Object oriented system design, written in the powerful programming language C++
Modular structure to allow a framework independent implementation of methods
Application Programming Interface with strong support for geodata handling
Graphical User Interface for intuitive data management, analysis and visualization
Far over 300 different freely available methods for geodata analysis and manipulation
Runs on Linux and Windows operating systems
A portable software running without installation even from a memory stick (Windows only)
Free and Open Source Software

Range of functions:

Interfaces to numerous vector and raster file formats
Georeferencing and various cartographic projections
Gridding of vector data (triangulation, IDW, spline interpolations, ...)
Vector tools (intersection, buffers, contour lines, ...)
Raster tools (calculator, filter, resampling, ...)
Image analysis (unsupervised and supervised classification, composites, ...)
Geostatistics (regression analysis, variogram modeling, Kriging interpolation, ...)
Terrain analysis (slope gradient, contributing area, potential insolation, ...)
Simulation of dynamic processes (soil moisture, fire risk, landscape evolution, ...)

WRF:

Klimamodellierung mit dem Weather Research and Forecasting Model

Projektwebseite: www.wrf-model.org

Das mesoskalige / regionale Klimamodell WRF ist eine im anglo-amerikanischen Sprachraum weit verbreitete Open Source Software zur dynamisch-numerischen Modellierung von Wetter und Klima. WRF entstand auf Basis des nicht-hydrostatischen RCM MM5 (ARW-Kern) bzw. auf dem ebenfalls nicht-hydrostatischem RCM Eta (NMM-Kern) und besitzt Multinesting-Fähigkeiten.

Version 3 erlaubt die Modellierung bis zum globalen Maßstab, am Institut steht jedoch die Erforschung von regionalem und städtischem Klima im Vordergrund. Dank des offenen und modularen Softwaremodells erfolgt die Weiterentwicklung von WRF in hohem Tempo und zwar sowohl an den leitenden Instituten, dem National Center for Atmospheric Research (NCAR) und dem National Center for Environmental Prediction (NCEP) als auch durch die weltweite Community. Der WRF-Kern ARW des NCAR wird wie auch am Institut für Geographie in Hamburg hauptsächlich zu Forschungszwecken eingesetzt, während der alternative NMM-Kern des NCEP traditionell in der operationellen Wettervorhersage verwendet wird. So wurde mit NMM vom Institut ein operationeller Datenserver für die forstwirtschaftliche Versuchsanstalt Baden-Württemberg eingerichtet.

Typische ARW-Anwendungen, für die NMM nicht ausgelegt ist, sind Erforschung von Regionalklima, saisonalen Zeitskalen, Schadstoffausbreitung bzw. gekoppelte Chemie-Anwendungen (WRF-Chem), globale Simulationen, idealisierte Simulation breiter Skalenabdeckung von Konvektion über barokline Wellen bis hin zur Simulation großer Wirbel (large eddies) und die Erforschung verbesserter Datenassimilationsmethoden (WRF-Var und OBSGRID). Beide WRF-Kerne eignen sich für die Analyse neuer Parametrisierungen, neuer Atmosphärenphysik und idealisierter Strömungen sowie für Fallstudien, Echtzeit-Wettervorhersage und Vorhersageforschung.

Der modulare Aufbau der Modellinfrastruktur ermöglicht eine vergleichsweise einfache Einbindung verschiedener Komponenten und Parametrisierungen in das Modell. Derivate wie das leichter zu installierende WRF EMS, das auf Hurrikans spezialisierte HWRF oder gar das auf andere Planeten zuschneidbare PlanetWRF unterstreicht die Flexibilität des modularen Codes und die Leistungsfähigkeit der weltweiten Entwicklergemeinschaft.