PFLAST : Aufbau einer Daten- und Modellierungsplattform zur Berechnung von Stickstoffflüssen in der Landwirtschaft sowie zur Bewertung von Minderungsmaßnahmen : Abschlussbericht / von Müller, Matthias, Heimburger, Jan (PIKOBYTES GmbH, Dresden) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Redaktion: Fachgebiet II 4.1 - Grundsatzfragen der Luftreinhaltung - Andreas Eisold

Abstract

Gegenstand des Vorhabens "PFLAST" war die Überführung eines Modells zur Stickstoffflächenbilanzierung auf landwirtschaftlichen Flächen auf Kreisebene nach der Methode von Häußermann et al. (2019)1 an das Umweltbundesamt (UBA). Das Bilanzierungsmodell wurde neu implementiert und in eine neue Systemarchitektur überführt, die künftig am UBA betrieben, gewartet und fortgeschrieben werden kann. Die wesentlichen Eingangsdaten stammen aus öffentlich zugänglichen Datenquellen. Diese Daten werden zunächst jahresscharf aufbereitet und versionierbar in einer definierten Datenstruktur abgelegt. Auf dieser Datengrundlage findet dann die eigentliche Bilanzierungsrechnung statt, die die Stickstoff-Flächenbilanzüberschüsse auf landwirtschaftlichen Flächen auf Ebene der Kreise liefert. Im Zuge der Bearbeitung wurde der Rechenkern des Modells in die Programmiersprache Python überführt und sämtliche Rechenwege im Detail validiert. Dieser Rechenkern ist auf die derzeitigen Bedürfnisse in der Bilanzierungsrechnung zugeschnitten und strukturell auf künftige Änderungsbedarfe in den Rechenvorschriften und Eingangsdaten vorbereitet. Die notwendigen Eingangsdaten und deren Vorverarbeitungsschritte wurden aufgrund ihres Umfangs zunächst nur in Teilen analysiert und für einzelne Eingangsgrößen ebenfalls in Python neu implementiert. Künftige Entwicklungsaktivitäten sollten die hier begonnenen Arbeiten fortführen und abschließen.

The aim of the 'PFLAST' project was to transfer a model for nitrogen balancing at district level based on the method developed by Häußermann et al. (2019)1 to the German Environment Agency (UBA). This balancing model was reimplemented and transferred to a new sustainable system architecture that can be operated and maintained by UBA staff. The main input data comes from publicly available data sources. This data is pre-processed and harmonized to an annual basis and stored in a defined data structure in a versionable format. Based on that data, the actual balancing calculation, which provides the nitrogen area balance surpluses on agricultural land, is then carried out. In the course of the project, the model's 'core' was transferred to the Python programming language, and all calculation methods were validated in detail. This new implemented core is tailored to the current requirements of the nitrogen balancing calculation and structurally prepared for future changes in the calculation rules and input data. Due to their quantity, the necessary input data and their pre-processing steps were only analysed in parts. The project has only created an inception to reimplement these pre-processing steps in Python which needs to be continued in follow-up activities.