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Modeling of Environmental Systems

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#30738 / #7

SoSe 2024 - SoSe 2025

Englisch

Modeling of Environmental Systems

12

Hellweger, Ferdinand Leberecht

Benotet

Portfolioprüfung

Englisch

Zugehörigkeit


Fakultät III

Institut für Technischen Umweltschutz

33331300 FG Wasserreinhaltung

MSc Technischer Umweltschutz

Kontakt


KF 4

Lemke, Frederik

ferdi.hellweger@tu-berlin.de

Keine Angabe

Lernergebnisse

Surfacewater Quality Modeling (SQM) After the successful completion of the module the students: Understand the mechanisms underlying phytoplankton ecology in surface waters, including transport growth and death, and toxin production; and can represent them quantitatively using mathematical modeling. - Understand basic eutrophication processes - Understand the modeling process, including selecting the optimal model and complexity, calibrating to field observations, applying and documenting/presenting the model - Can set up and solve differential mass balance equations using various techniques - Master basic principles of eutrophication modeling in lakes, rivers and estuaries - Have experience in setting up and applying off-the-shelf water quality modeling programs Das Qualifikationsprofil des Moduls ist: 40% Wissen und Verständnis, 20% Entwicklung und Design, 20% Recherche und Auswertung, 20% Anwendung in der Praxis Agent-based modeling (ABM) Die Studierenden: - Verstehen die Grundprinzipien von ABM und anderer Modellierungsmethoden (z. B. Differentialgleichung), verfügbare Software, Berechnungsstrategien (z. B. Hochskalierung, Agentenbuchhaltung), Modellentwicklung, Modellkalibrierung und -prüfung, sowie Modellanwendung. - Erfahrung in der eigenständigen Konzeption, Implementierung und Anwendung eines ABM. Das Qualifikationsprofil des Moduls ist: 40% Wissen und Verständnis, 20% Entwicklung und Design, 20% Recherche und Auswertung, 20% Anwendung in der Praxis

Lehrinhalte

Surfacewater Quality Modeling (SQM) The following topics will be covered: • Basic mechanisms through which environmental water quality becomes degraded by nutrients (eutrophication). • Transport processes in rivers, lakes and estuaries. • Kinetic processes governing phytoplankton ecology, including photosynthesis, respiration, grazing and others, and their mathematical description. • Mass balance equations and their analytical and numerical solutions. • Setup and parameterization of models for surface water systems. • Advanced topics: cyanotoxins, climate change, management. Agent-based modeling (ABM) - IV: Einführung und Motivation von ABM, Grundlagen, Vergleich mit anderen Methoden (z. B. Differentialgleichung), verfügbare Software, Rechenstrategien (z. B. Up-Scaling, Agent Accounting), Modellentwicklung, Modellkalibrierung und -test, sowie Modellanwendung. - UE: Praktische Übungen mit NetLogo

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWS ISIS VVZ
Agent-based modeling (ABM)UE0333 L 671WiSeen2
Agent-based modeling (ABM)IV0333 L 670WiSeen2
Surfacewater Quality modelingUE0333 L 621SoSeen2
Surfacewater Quality modelingIV0333 L 620SoSeen2
ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Agent-based modeling (ABM) (UE):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Pre/post processing15.03.0h45.0h
75.0h(~3 LP)

Agent-based modeling (ABM) (IV):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Pre/post processing15.02.0h30.0h
60.0h(~2 LP)

Surfacewater Quality modeling (UE):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Pre/post processing15.03.0h45.0h
75.0h(~3 LP)

Surfacewater Quality modeling (IV):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Pre/post processing15.02.0h30.0h
60.0h(~2 LP)

Lehrveranstaltungsunabhängiger Aufwand:

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Prüfungsvorbereitung1.090.0h90.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 360.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 12 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Surfacewater Quality Modeling (SQM) This module utilizes IV (lectures and discussions) and UE (problem solving) teaching methods. Agent-based modeling (ABM) Dieses Modul verwendet IV (Vorlesungen und Diskussionen) und PR (Projekt und Labor) Lehrmethoden. Im PR entwerfen, implementieren und wenden die Studierenden ein NetLogo ABM auf ein Problem ihrer Wahl an.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

keine

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Englisch

Prüfungselemente

NamePunkteKategorieDauer/Umfang
SQM: Homework10mündlichKeine Angabe
SQM: mid-term exam12schriftlichKeine Angabe
SQM: Term project presentation18schriftlichKeine Angabe
SQM: Term project report10schriftlichKeine Angabe
ABM: Homework17schriftlichKeine Angabe
ABM: mid-term exam23flexibelKeine Angabe
ABM: Term project10schriftlichKeine Angabe

Notenschlüssel

Notenschlüssel »Notenschlüssel 6: Fak III (2)«

Gesamtpunktzahl1.01.31.72.02.32.73.03.33.74.0
100.0pt90.0pt85.0pt80.0pt75.0pt70.0pt66.0pt62.0pt58.0pt54.0pt50.0pt

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Portfolio-Prüfung: Jeder Teil wird einzeln anhand einer Bewertungsrubrik bewertet und kann maximal 100 Punkte haben. Die Punkte werden wie folgt gewichtet und dann addiert.

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
2 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Winter- und Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Dieses Modul ist nicht auf eine Anzahl Studierender begrenzt.

Anmeldeformalitäten

Die Anmeldung erfolgt im MTS.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Literatur

Empfohlene Literatur
ABM: "Agent-Based Models (Quantitative Applications in the Social Sciences)" by Nigel Gilbert
ABM: "Cities and Complexity: Understanding Cities with Cellular Automata, Agent-Based Models, and Fractals" by Michael Batty
ABM: "Individual-based Modeling and Ecology" by Volker Grimm and Steven F. Railsback
ABM: "Managing Business Complexity: Discovering Strategic Solutions with Agent-Based Modeling and Simulation" by Michael J. North and Charles M. Macal
ABM: "NetLogo User Manual" by Uri Wilensky (2015), http://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/
ABM: "The Complexity of Cooperation: Agent-Based Models of Competition and Collaboration" by Robert Axelrod
ABM: Individual-based Models and Approaches in Ecology" by Donald L. DeAngelis and Louis J. Gross, Editors
SQM: Environmental Modeling by Jerry L. Schnoor, 1996, John Wiley, New York
SQM: Principles of Surface Water Quality Modeling and Control by Robert V. Thomann and John A. Mueller, 1987, HarperCollins, New York
SQM: Surface Water-Quality Modeling by Steven C. Chapra, 2008, Waveland Pr Inc, ISBN-10: 1577666054, ISBN-13: 978-1577666059
ABM: "Agent-based and Individual-based Modeling: A Practical Introduction" by Railsback and Grimm (2012)

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Technischer Umweltschutz (M. Sc.)13SoSe 2024SoSe 2025

Sonstiges

Keine Angabe