Abteilung Systemanalyse und Modellierung

Mathematische Modelle helfen uns dabei komplexe Umweltsysteme besser zu verstehen, ihr Verhalten vorherzusagen und ggf. zu kontrollieren. Unser Team bestehend aus Physikern und Mathematikern betätigt sich in den folgenden beiden Anwendungsgebieten:

Modellierung hydrologischer und ökologischer Systeme

Auf den ersten Blick erscheinen Umweltsysteme, mit ihren vielen Freiheitsgraden und komplizierten Interaktionen, als zu kompliziert um modelliert werden zu können. In vielen dieser Systeme beobachten wir allerdings erstaunlich universelle Phänomene, welche nicht von vielen Details der komplizierten Interaktionen ihrer Teilsysteme abhängen, und daher mit mathematischen Modellen beschrieben werden können. Wir verwenden Methoden aus der statistischen Physik sowie der Theorie nichtlinearer Systeme um solche Phänomene in hydrologischen sowie ökologischen Systemen zu beschreiben und vorherzusagen.

Entwicklung von Algorithmen

Die meisten unserer Modelle müssen anhand von Messdaten kalibriert werden. Es ist wichtig die daraus resultierende parametrische Unsicherheit zu quantifizieren, wenn wir zuverlässige Vorhersagen mit solchen Modellen machen wollen. Dies ist rechnerisch äusserst aufwändig, vor allem wenn die Modelle langsam oder stochastisch sind. Hierfür entwickeln und verwenden wir sowohl allgemein anwendbare als auch massgeschneiderte Verfahren.