@phdthesis{Schuh2011, author = {Schuh, Alfred}, title = {Eishochwasser an Oder und Elbe aus historischen und meteorologischen Gesichtspunkten und im Hinblick auf m{\"o}gliche Gef{\"a}hrdungen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23582}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2011}, abstract = {Die Dissertation gliedert sich in mehrere Teile. Der historische Teil zeigt die Chronologie der Eishochwasser an Oder und Elbe von 1700 bis heute und vergleicht die Ursachen von damals mit heute. Im meteorologischen Teil werden die Einfl{\"u}sse der Großwetterlagen und der Nordatlantischen Oszillation auf Eishochwasser untersucht mit dem Ziel, diese vorherzusagen. Im Gef{\"a}hrdungsteil wird das Bilden eines Eishochwassers dokumentiert, beginnend mit dem Eisbildungsprozess, dem Eisdickenwachstum, der fortschreitenden Eisstandsgrenze und den Eisversetzungen. Daraus ergeben sich starke Wasserstandsanstiege. Diese werden beg{\"u}nstigt durch bewachsene Vorl{\"a}nder, enge Br{\"u}cken{\"o}ffnungen, Sandb{\"a}nke, Einengungen des Abflussprofils, verringertes Gef{\"a}lle und durch die Tide. Aufgrund dieser Ursachen werden die Deiche, Hochwasserschutzanlagen und andere Bauwerke in den Fl{\"u}ssen gef{\"a}hrdet und gesch{\"a}digt. Im letzten Teil wird auf die Bek{\"a}mpfung von Eishochwassern durch Eisbrecher eingegangen.}, subject = {Inlandeis; Hochwasserschaden; Deich; Eishochwasser; Nordatlantische Oszillation; Prozess der Eisbildung; Schmale Br{\"u}cken{\"o}ffnungen; Blockaden durch Eis; North Atlantic Oscillation; Process of ice forming; Ice floods; Narrow bridge openings; Blockage through the ice}, language = {de} } @phdthesis{Trinh2023, author = {Trinh, Xuan Manh}, title = {A methodological framework for future flood risk assessment in ungauged and data-scarce coastal river catchments in Southeast Asia}, doi = {10.26127/BTUOpen-6441}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-64411}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2023}, abstract = {Ungauged and data-scarce coastal river catchments, small and medium-sized ones in particular, are popular worldwide, especially in developing countries in Southeast Asia. In general, coastal river catchments are exposed to various coastal hazards such as fluvial floods, typhoons, and sea-level rise. In addition, climate change and socio-economic development will substantially change global flood risks. However, in scientific research, flood risk and future flood risk assessments in such coastal river catchments have not been significantly considered. Therefore, the overall objective of this thesis is to propose an innovative methodological framework for modeling and evaluating flood risk in such river catchments in the future under the impacts of climate change, sea-level rise, and land-use change based on using numerical models (hydrological models and land-use change models) and remote sensing data (satellite images and precipitation) in combination with other state-of-the-art methods, tools and models, and new approaches, such as flood risk assessment methods, regionalization methods, and statistical downscaling methods. The proposed framework was adopted, applied, and validated successfully for a case study - Tra Bong River Catchment - on the south-central coast of Vietnam as a test application. The main conclusion of this research is that the proposed framework can provide valuable information and projections of changing future flood risk associated with climatic and socio-economic changes in ungauged and data-scarce coastal river catchments. The proposed framework is designed with free model and method choices, meaning that it can apply different methods and tools for each step depending on the natural characteristics of river catchments, data collection, tools, and understanding of models, etc. Finally, this research can be used as a technical reference for designing and building national, regional, or local frameworks/guidelines for assessing future flood risk in ungauged and data-scarce coastal river catchments in Vietnam and other countries in Southeast Asia.}, subject = {Methodological framework; Numerical models; Flood risks; Climate change; Ungauged catchments; Methodologisches Modellierungskonzept; Numerische Modelle; Hochwasserrisiko; Klimawandel; Einzugsgebiete ohne Messdaten; Mittelvietnam; K{\"u}stengew{\"a}sser; Klimawandel; Hochwasser; Datenerhebung; Methodologie; Modllierung; Numerisches Modell}, language = {en} } @article{FrimpongKorantengOpoku2023, author = {Frimpong, Bernard Fosu and Koranteng, Addo and Opoku, Fosu Senior}, title = {Analysis of urban expansion and its impact on temperature utilising remote sensing and GIS techniques in the Accra metropolis in Ghana (1986-2022)}, doi = {10.1007/s42452-023-05439-z}, year = {2023}, abstract = {The Accra Metropolis of Ghana has experienced rapid urban expansion over the past decades. Agricultural and forest-lands have been transformed into urban/built-up areas. This study analysed urban expansion and its relationship with the temperature of Accra from 1986 to 2022. Multi-source datasets such as remote sensing (RS) and other ancillary data were utilised. Land use land cover (LULC) maps were produced employing the random forests classifier. Land surface temperature (LST) and selected d(RS) Indices were extracted. Regression techniques assessed the interplay between LST and remote sensing indices. The LULC maps revealed increasing trends in the urban/built-up areas at the expense of the other LULC types. The analysis from the LST and the RS indices revealed a direct relationship between temperature and urban/built-up areas and an inverse relationship between temperature and vegetation. Thus, spatial urban expansion has modified the urban temperature of Accra. The integrated utilisation of RS and GIS demonstrated to be an efficient approach for analysing and monitoring urban expansion and its relationship with temperature.}, subject = {Urban expansion; Change detection; Land use land cover; Regression; Remote sensing; St{\"a}dtische Expansion; Erkennung von Ver{\"a}nderungen; Landnutzung Landbedeckung; Temperatur; Fernerkundung; Accra; Stadt; Expansion; Landnutzung; Temperatur; Fernerkundung}, language = {en} } @phdthesis{Bauer2003, author = {Bauer, Oliver}, title = {Potenziale des Wasser- und Stoffr{\"u}ckhalts in Niederungsgebieten des pleistoz{\"a}nen Tieflands zur Minderung der N{\"a}hrstoffbelastung in Fließgew{\"a}ssern}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-000000420}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2003}, abstract = {Die Arbeit dokumentiert die Entwicklung von Algorithmen, mit denen auf mesoskaliger Ebene die Auswirkungen des Wassermanagements in grundwasserregulierten Niederungen auf deren Wasserr{\"u}ckhalt abgesch{\"a}tzt werden k{\"o}nnen, ebenso wie damit verbundene {\"A}nderungen der N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge in Fließgew{\"a}sser. Dies geschieht auf der Grundlage breitenverf{\"u}gbarer Gebietsinformationen, die in dem Geographischen Informationssystem ARC/INFO verarbeitet werden. Den zeitlichen Bezug bilden langj{\"a}hrige Monatsmittel. Die Algorithmen wurden auf das ca. 1900 km² große Einzugsgebiet des Rhin im Nordwesten des Landes Brandenburg angewendet. Dazu wurde eine Grundvariante entwickelt, f{\"u}r die sich die Grundwasserhaltung aus der Landnutzungsverteilung der 1990er Jahre ableitet. Weitere f{\"u}nf Szenarien folgen m{\"o}glichen zuk{\"u}nftigen Zielstellungen der Land- und der Wasserwirtschaft. Der auch auf andere Gebiete des nordostdeutschen Tieflands {\"u}bertragbare Modellansatz reagierte auf s{\"a}mtliche Eingabeparameter plausibel. Ein Szenarienvergleich ergab eine Minderung des Gebietsabflusses um 45\% zur Grundvariante, was einer Minderung von Stoffeintr{\"a}gen in die Gew{\"a}sser von bis zu 177 t N/a und 11 t P/a entspricht.}, subject = {Deutschland ; Niederung; Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser; Eutrophierung; Wasserr{\"u}cklage; Mathematisches Modell; Wasserr{\"u}ckhalt; Stoffr{\"u}ckhalt; Wiedervern{\"a}ssung; Melioration; Grundwasserhaltung; Water table management; Controlled drainage; Subirrigation}, language = {de} } @phdthesis{Gaedeke2014, author = {G{\"a}deke, Anne}, title = {Climate and land use change impacts on water resources in the Lusatian river catchments (Germany) - Analysis and assessment considering modelling uncertainties}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-32519}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {In anthropogenically heavily impacted river catchments, such as the Lusatian river catchments Spree and Schwarze Elster in Germany, the robust assessment of potential impacts of climate change on the regional water resources is of high relevance for water resources management. Large uncertainties inherent in future scenarios may, however, reduce the willingness of regional stakeholders to develop and implement suitable adaptation strategies to climate change. This thesis proposes the use of an integrated framework consisting of i) an ensemble based modelling approach and ii) the incorporation of measured and simulated meteorological and hydrological trends to consider uncertainties in climate change impact assessments. In addition, land use, as the most responsive catchment characteristic to buffer potential climate change impacts, is considered as one suitable trigger for climate change adaptation. The ensemble based modelling approach consists of the meteorological output of four climate downscaling approaches (DAs): two dynamical and two statistical. These DAs drive different model configurations of the two conceptually different hydrological models WaSiM ETH and HBV light. The objective of incorporating measured meteorological trends into the analysis was twofold: trends in measured time series can i) be regarded as harbinger for future change and ii) serve as a mean to validate the results of the DAs. In order to evaluate the nature of the trends, both gradual (Mann Kendall test) and step changes (Pettitt test) are considered as well as temporal and spatial correlations in the data. The suitability of land use change as an adaptation strategy to climate change is evaluated in the form of different land use change scenarios: i) extreme scenarios where the entire catchment is parameterised as coniferous forest and uncultivated land and ii) scenarios of changes in crop cultivation and ii) a combination of a change in crop cultivation and forest conversion. As study areas serve three almost natural subcatchments of the Spree and Schwarze Elster (Germany). The results of the ensemble based climate change impact analysis show that depending on the type (dynamical or statistical) of DA used, opposing trends in precipitation, actual evapotranspiration and discharge are simulated in the scenario period (2031 2060). While the statistical DAs simulate a decrease in future long term annual precipitation, the dynamical DAs simulate a tendency towards increasing precipitation. The trend analysis suggests that measured precipitation has not changed significantly during the period 1961 2006. Therefore, the strong decrease in precipitation simulated by the statistical DAs should be interpreted as a rather dry future scenario. The dynamical DAs, on the other hand, are too wet in the reference period and needed to be statistically bias corrected which destroys the physical consistency between the parameters. Concerning temperature, measured and simulated trends agree on a positive trend. The uncertainty related to the hydrological model within the climate change modelling chain is comparably low when long term averages are considered but increases during low flow events. The proposed framework of combining an ensemble based modelling approach with trend analysis on measurements is a promising approach to gain more confidence into the final results of climate change impact assessments and to obtain an increased process understanding of the interrelation between climate and water resources. In terms of climate change adaptation, land use alternatives can have a considerable impact on the water balance components as the analysis of the extreme scenarios revealed. The scenarios of changes in crop cultivation in combination with forest conversion show, however, that the impact on the long term annual water balance is comparably low. An intra annual shift in the water balance components can be triggered which makes these scenarios suitable to reduce low flow risks during the summer. Overall, land use change can serve as one part of an integrated climate change adaptation strategy. Such as strategy needs, depending on the severity of the climate change impact, to include other, especially technical measures of water resources management, such as additional water storage, different strategies to manage the existing and new reservoirs. It may also consider additional water transfers from neighbouring, more water rich, river catchments. Regional adaptation planning needs also to consider problems related to water quality which are a consequence of the long term mining activities in the Lusatian river catchments. Last but not least, adaptation strategies should not only consider climate but also other aspects of global change.}, subject = {Land use change; Climate change impact assessment; Trend analysis; Lausitzer Flusseinzugsgebiete; Trendanalyse; Klimawandelimpaktanalyse; Landnutzungswandel; Unsicherheit; Uncertainty; Lusatian river catchments; Spree; Schwarze Elster; Einzugsgebiet; Klima{\"a}nderung; Klimamodell; Wasserwirtschaft; Landnutzung}, language = {en} } @phdthesis{Feldmann2009, author = {Feldmann, Lutz}, title = {Optimierung des Mitteleinsatzes f{\"u}r Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgew{\"a}ssern im urbanen Raum}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-11376}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2009}, abstract = {Die Ausarbeitung von wirtschaftlichen Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgew{\"a}ssern stellt insbesondere im urbanen Raum aufgrund vieler Randbedingungen eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Dar{\"u}ber hinaus ist die Variantenstudie mit hydraulischer Modellierung und belastbarer Kostenermittlung ein zeit- und kostenintensiver Prozess. Aus vielen herk{\"o}mmlichen Variantenstudien gehen Planungen hervor, ohne alle Einsparpotenziale auszusch{\"o}pfen. Mit dieser Arbeit wird ein Planungswerkzeug zur computergest{\"u}tzten automatischen Optimierung von Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgew{\"a}ssern entwickelt. Daf{\"u}r wird die Variantenstudie automatisiert, indem die Variantenbildung, die hydraulische Berechnung und die Variantenbewertung in einem Optimierungssystem miteinander verkn{\"u}pft werden. Nach entsprechender Konfiguration bewertet das Optimierungssystem automatisch verschiedenste Varianten in iterativer Vorgehensweise. Damit die Suche nach der Vorzugsvariante zielorientiert erfolgt, wird das System von einem heuristischen Optimierungsalgorithmus gesteuert. Das entwickelte Planungswerkzeug bietet eine substanzielle Unterst{\"u}tzung bei der Beantwortung gestalterischer Fragestellungen im Wasserbau und der Kostenoptimierung von Hochwasserschutzmaßnahmen an Fließgew{\"a}ssern. Zur Berechnung der Wasserspiegellage und anderer f{\"u}r die Bewertung einer Variante relevanter hydraulischer Parameter kommt das Programm WSPR2007 der Firma PSW-Knauf, Jugenheim zum Einsatz. Die Einbindung von anderen Programmen w{\"a}re nach der Entwicklung entsprechender Schnittstellen zum Datenaustausch zwischen hydraulischem Modell und Optimierungssystem m{\"o}glich. F{\"u}r die Variantenbildung sind zun{\"a}chst die Freiheitsgrade bei der Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen zu definieren. Um den Hochwasserschutz zu verbessern, werden Ufererh{\"o}hungen, Ver{\"a}nderungen der Gerinnebreiten sowie Ver{\"a}nderungen der Sohlenh{\"o}hen und des Sohlengef{\"a}lles untersucht. Zudem kann wahlweise die Anhebung von das Gew{\"a}sser kreuzenden Br{\"u}cken bei der Optimierung ber{\"u}cksichtigt werden. Im Rahmen dieser Arbeit gilt ein Planungsziel als erf{\"u}llt, wenn der Bemessungsdurchfluss ohne Ausuferungen abfließt. Bei der Automatisierung der Variantenstudie ist die Vorgabe des Optimierungsalgorithmus zu beachten, dass eine Variante {\"u}ber eine begrenzte Anzahl Entscheidungsvariablen abzubilden ist. Um dem gerecht zu werden, werden Parametrisierungsans{\"a}tze entwickelt, die die Schnittstelle zwischen dem Algorithmus und dem hydraulischem Modell bilden. Zur Parametrisierung werden B{\´e}zierkurven verwendet, mit denen die Gew{\"a}ssergeometrie nachgeformt wird. {\"U}ber die Ver{\"a}nderung der entsprechenden B{\´e}zierpunkte k{\"o}nnen verschiedenste Geometrien gebildet und hydraulisch untersucht werden. F{\"u}r den Optimierungsalgorithmus stellen die B{\´e}zierpunkte die Entscheidungsvariablen dar. Wahlweise k{\"o}nnen durch eine entsprechende Programmoption f{\"u}r den Planzustand Mittel- und Niedrigwasserrinnen im Gew{\"a}sser vorgesehen werden. Zur Variantenbewertung werden die Kosten f{\"u}r Hochwasserschutzmaßnahmen kalkuliert, die anfallen, um das Bemessungshochwasser schadlos abzuleiten. Hierf{\"u}r werden Kostenfunktionen f{\"u}r technische Hochwasserschutzmaßnahmen im Detaillierungsgrad einer Entwurfsplanung entwickelt. Um die Leistungsf{\"a}higkeit des entwickelten Optimierungssystems zu beurteilen, wird es an einfach nachvollziehbaren Testf{\"a}llen angewendet. Mit den Anwendungsbeispielen - die auf Daten der Vereinigten Weißeritz im Stadtgebiet von Dresden basieren - wird das Optimierungssystem zur L{\"o}sung praxisnaher Problemstellungen eingesetzt. Mit dem angesetzten Bemessungsdurchfluss werden Hochwasserschutzmaßnahmen erforderlich. Es wird untersucht, wie sich Sohleneintiefungen gegen{\"u}ber Br{\"u}ckenanhebungen verhalten und welche Auswirkungen Gerinneaufweitungen auf die Kosten haben. Im Vergleich zu L{\"o}sungen, die in herk{\"o}mmlicher Vorgehensweise ausgearbeitet wurden, zeigt sich die gute Leistungsf{\"a}higkeit des Optimierungssystems. Bei den verschiedenen Anwendungsbeispielen wird stets der richtige L{\"o}sungsansatz erkannt, und die Feinabstimmung erm{\"o}glicht die Ausarbeitung sehr detaillierter und kostenoptimierter Vorzugsvarianten. Aufgrund der Automatisierung der Variantenstudie wird es m{\"o}glich, nach der Konfiguration des Systems ohne viel Aufwand des Ingenieurs, die Auswirkungen von verschiedenen Bemessungsgr{\"o}ßen wie Durchfluss und Freibord auf die Kosten zu ermitteln. Die Ergebnisse der automatischen Optimierung sind gut nachvollziehbar, weil eine transparente Aufbereitung der kalkulierten Kosten m{\"o}glich ist. Dar{\"u}ber hinaus liegt von jeder optimierten Vorzugsvariante der Geometriedatensatz des hydraulischen Modells vor, so dass die M{\"o}glichkeit zur Pr{\"u}fung der hydraulischen Berechnungen gegeben ist. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Fragestellungen k{\"o}nnen ohne Anpassungen am Optimierungssystem auf andere Fließgew{\"a}sser angewendet werden. Es sind lediglich die f{\"u}r die Planung relevanten Randbedingungen {\"u}ber Schnittstellen einzupflegen.}, subject = {Fliessgew{\"a}sser; Hochwasserschutz; Kostenoptimierung; Automatische Optimierung; Hochwasserschutz; Wirtschaftliche Mittelverwendung; Wirtschaftlichkeit; Kostenfunktionen; Automatic optimization; Flood protection; Financial resources; Cost-efficient; Cost functions}, language = {de} } @techreport{GerwinSchaafBiemeltetal.2010, author = {Gerwin, Werner and Schaaf, Wolfgang and Biemelt, Detlef and Elmer, Michael and Maurer, Thomas and Schneider, Anna}, title = {The Artificial catchment 'H{\"u}hnerwasser' (Chicken Creek): construction and initial properties}, issn = {1867-7800}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-20725}, year = {2010}, abstract = {In this first volume of the series 'Ecosystem Development', the geographic situation of the artificial catchment 'Chicken Creek', its construction and fundamental structures, as well as an outline of the comprehensive monitoring program are introduced. Established in autumn 2005 thanks to financial support from the Brandenburg University of Technology and the State of Brandenburg itself, the monitoring program was set up in order to document the highly dynamic development of this initial-phase system and describe the newly emerging structures both qualitatively and quantitatively. The data provided by the central monitoring project can also be used as the fundamental basis for a number of other scientific projects. The objective of this series is to document this important research site, including the changes occurring during the ongoing initial stages of ecosystem development. Whereas this volume presents the site itself and the general concept of the monitoring investigations, the following volumes in the series will present the results gathered during each phase of the investigative period.}, subject = {Welzow; Braunkohlentagebau; Rekultivierung; Wassereinzugsgebiet; {\"O}kosystem; {\"O}kosystem; K{\"u}nstliches Wassereinzugsgebiet; H{\"u}hnerwasser; Ecosystem; Artificial catchment; Chicken Creek}, language = {en} } @techreport{ElmerSchaafBiemeltetal.2011, author = {Elmer, Michael and Schaaf, Wolfgang and Biemelt, Detlef and Gerwin, Werner and H{\"u}ttl, Reinhard F.}, title = {The artificial catchment 'Chicken Creek' - initial ecosystem development 2005-2010}, organization = {Forschungszentrum Landschaftsentwicklung und Bergbaulandschaften}, issn = {1867-7800}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23730}, year = {2011}, abstract = {This volume summarizes the monitoring activities and results at the 'Chicken Creek' catchment for the period 2005 to 2010. The development in all ecosystem compartments is assessed, classified, and compared to more mature systems with regard to functional relevance and succession stage. In a final synopsis, the whole catchment is evaluated with regard to ecosystem development and an outlook is given on the expected trends both in the short and the medium term.}, subject = {Welzow; Braunkohlentagebau; Rekultivierung; Wassereinzugsgebiet; {\"O}kosystem; {\"O}kosystem; K{\"u}nstliches Wassereinzugsgebiet; H{\"u}hnerwasser; Monitoring; Ecosystem; Artificial catchment; Chicken Creek; Monitoring}, language = {en} } @masterthesis{Niebisch2016, type = {Bachelor Thesis}, author = {Niebisch, Michael}, title = {Generierung von Niederschlagszeitreihen f{\"u}r Niederschlagsstationen in der Niederlausitz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-41565}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Die zeitliche Variabilit{\"a}t des Niederschlages auf Skalen von Jahren bis hin zu Ereignissen ist von wesentlicher Bedeutung f{\"u}r die Untersuchung hydrologischer Prozesse. Langj{\"a}hrige Reihen von Niederschlagsdaten mit einer hohen zeitlichen Aufl{\"o}sung stehen nur selten zur Verf{\"u}gung. Eine M{\"o}glichkeit, die Einfl{\"u}sse der Variabilit{\"a}t von Niederschl{\"a}gen auf die hydrologischen Prozesse dennoch zu quantifizieren, ist es, stochastisch generierte Reihen als Eingangsdaten f{\"u}r hydrologische Modelle zu nutzen. In dieser Arbeit wurde ein stochastischer Niederschlagsgenerator der aus zwei Stufen besteht, entwickelt. Zun{\"a}chst erfolgt die Generierung von Niederschlagsereignissen durch ein Poisson-Rectangular-Pulse (PRP) Modell, anschließend werden diese Ereignisse durch eine mikrokanonische multiplikative Zufallskaskade disaggregiert. Die Methodik wurde in die frei zug{\"a}ngliche Software R implementiert.}, subject = {Niederschlagsgenerator; Niederschlag; Disaggregierung; Niederlausitz; Disaggregation; Precipitation generator; Niederlausitz}, language = {de} } @phdthesis{He2020, author = {He, Qianwen}, title = {Evaluating the effect of multi-objective calibration on the modeling of catchment-scale hydrology and nitrogen load}, doi = {10.26127/BTUOpen-5233}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-52330}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2020}, abstract = {Process-based hydrological models, which simulate nitrogen load from its sources to the receiving waterbody, play an important role in supporting catchment management. The reliability of those models, such as the representative model SWAT used in this study, is determined by a sound calibration and the analysis of the prediction uncertainty. The multi-objective calibration approach prevails the classic single-objective calibration on the spatial parameterization of specific processes. However, the requirement of additional observations and practical procedures limits its application. Moreover, the prediction uncertainty of nitrogen load is inevitable and should also be quantified. This study is a scientific contribution to catchment management by overcoming the challenge with a systematic, well-founded concept of multi-objective calibration and uncertainty analysis for nitrogen load simulation in data-scarce catchments. The concept is tested and proofed by its practical applicability on the Yuan River Catchment (YRC) in China and leads to a generalized, recommended procedure for catchment management application as valuable progress in this field. The study proposed to apply three groups of objectives, multi-site, multi-objective-function, and multi-metric. The applicability and the advantages of two multi-objective calibration approaches, Euclidean Distance and Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm-II were analyzed. To quantify the prediction uncertainty, the study proposed to use the simulations with the highest or the lowest percent bias to represent the uncertainty band of the nitrogen load from the critical source areas (CSAs) and to the stream. The data-scarcity of the YRC was overcome by metrics obtained from open-access satellite-based datasets and metrics extracted from the existing discharge observations. Results show that multi-objective calibration has ensured the model's better performance in terms of the spatial parameterization, the magnitude of the output time-series and the water balance components, in comparison to single-objective calibration. The predicted CSAs showed that 50\% of the total nitrogen (TN) loading to the stream was from 26.3\% to 37.1\% of the area in the YRC. Meanwhile, over 50\% of those TN were from the paddy field. Recommendations for application go to the multi-objective calibration considering all three groups of objectives. Approaches to obtain multi-metric objectives in the YRC are also applicable for catchments with data-scarcity. Recommendations for nitrogen management in the YRC is to emphasize the CSAs identified, especially the paddy field.}, subject = {Multi-objective calibration; Prediction uncertainty; Hydrological modeling; Catchment with data-scarcity; Nitrogen load simulation; Multikriterielle Kalibrierung; Vorhersageunsicherheit; Hydrologische Modellierung; Datenarme Einzugsgebiete; Simulation der Stickstoffbelastung; Roter Fluss; Mathematische Modellierung; SWAT< Software>; Wasserherkunftsgebiet; Stickstoffbelastung; Mehrkriterielle Optimierung}, language = {en} }