Stickstoff ist nach Kohlenstoff der wichtigste Nährstoff für Pflanzen. Düngung mit Stickstoff birgt jedoch die Gefahr der nicht vollständigen Ausnutzung durch die Pflanze. Durch Auswaschung von Nitrat in tiefere Bodenschichten droht Eutrophierung in oberflächlichen Wasserkörpern. Die Simulation mittels prozessbasierter Modelle hat sich als gute Methode erwiesen, die Nitratverlagerung qualifiziert abzuschätzen. Das MOdel for NItrogen and Carbon dynamics in Agroecosystems (MONICA) wurde speziell für die Simulation von Wasser- und Stoffflüssen (Kohlenstoff und Stickstoff) auf der Feldskala entwickelt. Für die Information über die Verteilung der Landnutzung sind seit kurzer Zeit erstmalig Fernerkundungsdaten in ausreichender zeitlicher und räumlicher Auflösung verfügbar. Dichte Zeitreihen aus pixelweiser Komposition unterschiedlicher Sensoren erlauben, für einzelne Kulturen typische "Fingerabdrücke" im zeitlichen Verlauf der Vegetationsindizes abzuleiten, und diese dann für die Detektion von einzelnen Kulturarten auch über große Areale zu verwenden. Damit stehen erstmals hochaufgelöste Landnutzungsdaten als Input für Modelle zur Verfügung. Das Projekt Safe-H2O-Farm adressiert Tomaten- und Olivenproduktion im Mittelmeerraum. Ziel dieses Teilprojektes ist es, fundierte Entscheidungen über die Wasser- und Stoffdynamik zu treffen, die den N-Kreislauf und die Versalzung beeinflussen. Dazu werden Simulation ausgewählter Experimente mit Tomaten und Olivenbäumen durchgeführt. MONICA wird anhand der Versuchsdaten kalibriert, um die Wachstums- und Ertragsleistung der Pflanzen/Bäume und die Beobachtungen zur N-Auswaschung zu reproduzieren. Es werden Datenassimilationstechniken entwickelt und implementiert, um regelmäßig N-Simulationen innerhalb der Saison zu aktualisieren. Es werden verschiedene Bewirtschaftungsszenarien simuliert um einen allgemeinen Empfehlungsrahmens für den Einsatz von Stickstoffdünger und geeigneten Bewässerungsstrategien abzuleiten.