Neuer KGE-Index berücksichtigt nicht-stationäre Systemveränderungen

In einer aktuellen Studie auf arXiv wird gezeigt, dass die klassische Annahme der statistischen Stationarität in der Wasserwirtschaft veraltet ist. Geowissenschaftliche Systeme verändern sich ständig – durch jahreszeitliche Schwankungen, Klimavariabilität und menschliche Eingriffe in Landnutzung und -bedeckung. Diese Dynamik führt zu nicht‑stationären Trends, die herkömmliche Modellmetriken nicht erfassen.

Um dem entgegenzuwirken, wurde der JKGE_ss‑Index entwickelt, eine Weiterentwicklung des KGE_ss. Der neue Index erkennt und berücksichtigt dynamische Nicht‑Stationarität in den statistischen Eigenschaften der Daten und legt dabei besonderen Wert auf die Reproduktion zeitlicher Schwankungen im Systemspeicher. Im Gegensatz zu NSE und KGE_ss, die sich auf den langfristigen Mittelwert stützen, fokussiert JKGE_ss auf die zeitliche Variation.

Die Robustheit des Index wurde an einer Vielzahl von physikalisch‑konzeptuellen und datenbasierten Flussmodellierungen getestet – von niederschlagsdominierten über schneebedingte bis hin zu stark ariden Einzugsgebieten. In allen Fällen zeigte sich eine deutlich verbesserte Reproduktion der systemischen Dynamik über sämtliche Zeitskalen hinweg, sowohl in nassen als auch in trockenen Jahren und über das gesamte Flussniveau, insbesondere in Rücklaufphasen.

Die Ergebnisse unterstreichen, dass traditionelle Metriken temporale Verschiebungen im System nicht adäquat berücksichtigen. Der JKGE_ss‑Index bietet damit ein leistungsfähiges Werkzeug, um die Modellleistung in nicht‑stationären Wasserressourcen zu steigern und die Wasserwirtschaft zukunftssicherer zu gestalten.