Klimawandel und Auswirkungen auf den Weinbau - TU Freiberg
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BIODIVina
Klimawandel und Auswirkungen auf den
Weinbau
Zusammengestellt von:
Dr. Barbara Köstner (LandCare gGmbH)
DAS-Projekt BIODIVina
Bildungsmodule zur Bedeutung der Biodiversität
bei der Anpassung des Weinbaus an den Klimawandel
(67DAS149B)
Gefördert vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMU)
aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen von
Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel
(Zuwendung aus dem EKF - Energie- und Klimafonds)
© BIODIVina 2021
Einführung: Wetter – Klima – Klimawandel
Bei der Bewirtschaftung eines Weinbergs ist vor allem das
Als Wetter wird der momentane, physikalische
Wetter bzw. seine Entwicklung über Tage oder Wochen, die
Zustand der Atmosphäre an einem Ort in einem
Witterung, von Interesse.
kurzen Zeitraum (Stunden, 1 Tag) bezeichnet. Es
Das Klima spielt hingegen für die Bewirtschaftung nur dann ist durch Klimaelemente wie Temperatur und
eine Rolle, wenn es darum geht, für die Weinbergslage eine Niederschlag und ihr Zusammenwirken
Rebsorte auszuwählen. Diese muss für das am Standort gekennzeichnet.
vorherrschende Klima geeignet sein.
Der gegenwärtig bereits beobachtete und zukünftig erwartete
Klimawandel hat bereits dazu geführt, dass bei Neuanlagen Als Witterung wird der vorherrschende Charakter
von Weinbergen auch Rebsorten ausgewählt werden, die vor des Wetterablaufs über mehrere Tage bis Monate
einigen Jahren nur in südlicher gelegenen Regionen bezeichnet (z. B. trockenes Frühjahr, heißer
anzutreffen waren. Sommer).
Der Klimawandel birgt für den Weinbau allerlei Gefahren, wie
z. B. Spätfroste oder lang andauernde Trockenperioden
welche die Rebe schädigen können. Allerdings können sich Das Klima ist durch die statistische Gesamtheit
auch Chancen bieten, die es zu nutzen gilt. von Klimaelementen als deren mittlerer Zustand
und Abweichung davon charakterisiert. Klima
wird über mehrere Jahrzehnte (mindestens 30
Jahre) charakterisiert. Der Klimawandel bezieht
sich auf die gegenwärtig beobachteten
(rezenten) und zukünftigen Klimaänderungen
(Klimaprojektionen).
Quelle: Definitionen nach Bernhofer et al. (2008): Sachsen im
Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für
Scheurebe, Schloss Wackerbarth, Arinto, Companhia das Lezirias,
Umwelt und Landwirtschaft.
Sachsen Portugal
© BIODIVina 2021 Fotos © B. Köstner 2
Bisherige weltweite Änderung der Temperatur
Aktuelle und zukünftige Räumliche Verteilung der
Entwicklung der mittleren Temperaturänderung auf der Erde
Globaltemperatur
Bandbreite
In den Jahren 2006-2015 hat die Globaltemperatur gegenüber dem vorindustriellen Zeitraum von 1850-1900
um ca. 0,9 Grad zugenommen. In den einzelnen Regionen der Erde schwankt die Temperaturänderung
zwischen -1 Grad (blau) und über +3 Grad (violett). Am stärksten ist die Temperaturzunahme auf der
Nordhemisphäre in den Monaten Dezember bis Februar.
© BIODIVina 2021 Quelle: IPCC 2018, Special Report 1.5°C, S. 60 3
Langfristige Entwicklung der Lufttemperatur in Sachsen
Seit den 1980er Jahren zeigt sich eine Zunahme (rot) der Lufttemperatur gegenüber den Jahrzehnten davor
(blau). Die Änderung in den letzten Jahrzehnten liegt im Trend der zukünftigen Klimaprojektionen (grau).
Das Trockenjahr 2018 zeigt ein Plus der Jahrestemperatur von 2,2 Grad.
© BIODIVina 2021 Quelle: J. Franke, LfULG, Statuskolloquium Klima 2019 4
Langfristige Entwicklung der Niederschläge in Sachsen
Die Entwicklungsrichtung des Niederschlags ist nicht eindeutig und bedarf weiterer Beobachtung. Im Vergleich
zur Periode 1961-1990 liegen Niederschläge in früheren Jahrzehnten höher (blau), im Jahrzehnt 2011-2018
deutlich niedriger (rot).
Szenario mit
starker Reduktion
der Emissionen
Szenario ohne
Reduktion der
Emissionen
Der abnehmende Trend entspricht den zukünftig erwarteten Niederschlagsdefiziten
(graue Linien der Klimaprojektionen). Das Trockenjahr 2018 zeigt ein Defizit von -33%.
© BIODIVina 2021 Quelle: J. Franke, LfULG, Statuskolloquium Klima 2019 5
Klimaänderungen bei Vergleich mit einem Referenzzeitraum
Bereits erfolgte Klimaänderung an den Station Hosterwitz bei Pillnitz Vgl. 1991-2020
mit 1961-1990
Huglin-Index: Heliothermal-Index zur
Bewertung der Sorteneignung
Das Diagramm zeigt die Änderung beim Vergleich der Periode
Station DD-Hosterwitz
1981-2010 mit dem Referenzzeitraum 1961-1990.
1961-1990: 1500 (Müller-Thurgau)
2000-2020: 1700 (Riesling, Spätburgunder)
2010-2030: 1800 (Cabenet franc, Merlot) In der Dekade 1911-2020 war die mittlere Temperatur in
2003: 2000 (Syrah) Sachsen um ca. 1,4°C gegenüber 1961-1990 erhöht.
2017: 1750 Das Trockenjahr 2018 zeigt ein Plus der Jahrestemperatur
2018: 2200 (Carignan) von 2,2 Grad gegenüber dem langjährigen Mittel.
© BIODIVina 2021 Quelle: Eigene Darstellung / Daten: ReKIS, DWD 6
Zunahme von Extremereignissen in Sachsen
Trockenheitsereignisse haben
vor allem in der
Vegetationsperiode I (April-Juni)
zugenommen.
> Vorzeitige Abnahme von
Bodenwasservorräten, fehlende
Wiederauffüllung bis zum
Frühjahr
Starkregenereignisse haben
in der Häufigkeit und in der
Intensität zugenommen
> Zunahme der Gefahr von
Bodenerosion
© BIODIVina 2021 Quelle: J. Franke, LfULG, Statuskolloquium Klima 2017 7
Sprünge zwischen Monatsmitteltemperaturen
Kritisch für den Weinbau können starke Temperaturwechsel von erhöhten Temperaturen im
Winter/Frühjahr auf darauffolgende kalte Monate sein. Die Pflanzenentwicklung wird vorzeitig
vorangetrieben, um dann auf Frostperioden zu treffen. Die Monatsmittel der Temperatur können
sich dabei zwischen aufeinanderfolgenden Monaten um 7 °C unterscheiden. Das entspricht einer
Größenordnung, wie sie üblicherweise nur zwischen aufeinanderfolgenden Jahreszeiten auftritt.
© BIODIVina 2021 Quelle: J. Franke, LfULG, Statuskolloquium Klima 2019 8
Klima im Weinberg und in Weinbergslandschaften
Das Klima an einem Standort wir nicht nur von global und regional
wirkenden Prozessen bestimmt, sondern auch von lokalen Geländeklima
Gegebenheiten. Diese beziehen sich vor allem auf die Geländeform, Das lokale Klima von
auf große Gewässer und in der Landschaft vorherrschende Weinbergen in Steillagen wird
Landnutzungstypen wie Wald, Ackerland oder Siedlungen. insbesondere von der
Hangneigung und Exposition
Kleinräumig schaffen die Strukturen im Weinberg selbst ein eigenes geprägt. Auch Talformen,
Mikroklima. Dies entsteht durch den Wechsel von Licht und Oberflächengewässer und die
Schatten, durch windexponierte und -geschützte Lagen, Erwärmung vorherrschende Landnutzung
und Abstrahlung von Strukturen und Verdunstung. beeinflussen das Geländeklima.
Mikroklima
Die kleinräumig wechselnden
Klimaverhältnisse, die durch
den Einfluss belebter und
unbelebter Strukturen
entstehen, werden in der
Ökologie Mikroklima genannt.
Im Weinberg sind solche
Strukturen zum Beispiel die
Laubwand der Reben,
Begleitpflanzen, Steinriegel und
Trockenmauern.
© BIODIVina 2021 Foto: © R. Achtziger 9
Klimaerfassung im Weinberg
Die Temperatur-, Feuchte- und Strahlungsverhältnisse, Lokale Ausprägung des Klimawandels
denen Reben oder andere Lebewesen im Weinberg Die Wirkung des Klimawandels kann durch
ausgesetzt sind, können aufgrund der Effekt von Gelände- Gelände- und Mikroklima lokal verstärkt oder
abgeschwächt sein. Es gilt, die Einflüsse von
und Mikroklima deutlich von den Werten abweichen, die Gelände und Weinbergsstrukturen zur Min-
an standardisierten Klimastationen erfasst werden. derung extremer Klimaverhältnisse zu nutzen.
Auch an einer Klimastation im Weinberg
wird die Lufttemperatur standardmäßig
belüftet und im Schatten gemessen.
Zur Erfassung des Mikroklimas, wie es
Pflanzen und Tiere erleben, werden
ungeschützte Sensoren eingesetzt. Sie
können z.B. auf Mauern oder in
Mauerspalten plaziert werden.
Klimastation im Weinberg Messung von Temperatur und Luftfeuchte auf Mauern und in Mauerfugen
© BIODIVina 2021 Fotos: © R. Achtziger, B. Köstner 10Geländeklima: Einstrahlung in Steillagen-Weinbergen
Breite Flusstäler führen zu hoher Einstrahlung am Hang und Hangneigung
großen warmen Luftmassen. Für den Anteil der photosynthetisch Die Sonneneinstrahlung an einem
aktiven Strahlung (PAR, Wellenlänge 300-700 nm) ist die Hang gehört zu den wichtigsten
reflektierte Strahlung von Oberflächengewässern und Umgebung Faktoren des Geländeklimas. In
genauso wichtig oder bedeutsamer als die senkrecht von oben gemäßigten Breiten mit niedrigeren
eintreffende Strahlung. Einfallswinkeln der Sonnenstrahlen
erhalten Steillagen die höchsten
Skizze zur Strahlungsverteilung des Strahlungswerte.
photosynthetisch aktiven Lichtes
(PAR) an einer Steillage im Maintal 18 %
nördl. von Würzburg (Volk 1934) Reflexion an der Oberfläche
44 % Ein generell für das Klima
bedeutender Faktor sind die
Reflexionseigenschaften der
Oberflächen. Dunkle Flächen
nehmen mehr Strahlungsenergie
auf, die in Wärmestrahlung
umgewandelt wird. Helle Flächen
reflektieren einen größeren Teil
Albedo der eintreffenden Strahlung,
Main Weiße, spiegelnde Flächen: 0,8- 1,0 erwärmen sich weniger, aber
Heller Sandboden: 0,2-0,45 geben Strahlung an die Umgebung
Hellgrüne Vegetation: 0,15-0,3 ab. Das Verhältnis von
Dunkelgrüne Vegetation: 0,05-0,2 reflektierter zu eintreffender
Brauner Boden: 0,05-0,15
Dunkle Flächen, Asphalt: 0,02-0,10
Strahlung nennt man Albedo.
nach Oke 1987
© BIODIVina 2021 Quelle: Volk,1934; Oke, 1987 11Geländeklima: Einstrahlung in Steillagen-Weinbergen
Mit Hilfe eines hochauflösenden digitalen Geländemodells lassen sich die Strahlungsbedingungen von einzelnen
Lagen abschätzen.
Beispiel: Goldener Wagen, Radebeul
© BIODIVina 2021 Quelle: Eigene Darstellung in ArcGIS; DGM 1m, GeoPortal Sachsen; Foto: © R. Achtziger 12Geländeklima: Einstrahlung in Steillagen-Weinbergen
21.6. Beispiel:
Klarer Tag Goldener Wagen, Radebeul
Vergleich der Strahlungsverhältnisse
für einen klaren Tag (links) und für
einen bedeckten Tag (unten).
An einem klaren Tag im Juni ist die
Gesamteinstrahlung (Globalstrahlung)
um ca. das 2,5-fache höher als an
einem bedeckten Tag. Der Anteil der
diffusen Strahlung ist dagegen an
bedeckten Tag etwas höher als an
klaren Strahlungstagen.
21.6.
bedeckter Tag Hohe Anteile diffuser Strahlung haben
für die Photosyntheseleistung der
Reben durchaus Vorteile: Es treten
keine harten Schatten auf und diffuse
Strahlung dringt tiefer in die Laubwand
ein (Halbschatteneffekt). Es herrscht
kein Hitzestress, der Wasserbedarf der
Reben ist geringer und die
Wassernutzungseffizienz höher.
© BIODIVina 2021 Quelle: Eigene Darstellung, Berechnung in ArcGIS; DGM 1m, GeoPortal Sachsen 13Mikroklima entlang der Rebgassen
Oberflächentemperaturen entlang von Laubwand und Mauer am Friedstein
40
Oberflächentempertatur (°C)
9.9.2021
35 Mauer
30
25
20
Laubwand Boden
15 (begrünt)
10
Zeit
Zum Vergleich:
Lufttemperatur, °C
In 2 m Höhe: 21,5
In der Rebgasse: 22,3
© BIODIVina 2021 Quelle: B. Köstner, M. Killinger; Fotos: © A. Ziemann, TU Dresden; B. Köstner 14Einfluss der Transpiration auf das Mikroklima
Blätter sind der direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt und würden Transpiration
sich ohne aktive Transpiration erhitzen, was zu Hitzestress, Mit Transpiration bezeichnet man die
Reduktion der Photosynthese und zu Gewebeschäden führen Verdunstung von Wasser aus Gewebe
würde. Blätter sind unter höheren Lufttemperaturen in der Regel von Lebewesen. Bei Pflanzen ist die
kühler als ihre Umgebung. Bei mangelnder Wasserversorgung Blatttranspiration für die Temperatur-
regulation am bedeutendsten. Die
oder wenn die Transpiration künstlich verhindert wird, erwärmen
Verdunstung entzieht der Umgebung
sich Blätter über die Umgebungstemperatur hinaus. Energie (ca. 2,45 MJ/kg Wasser) und
kühlt das Blatt (Transpirationskühlung).
Abgetrenntes
Blatt
Luft-
temperatur
°C
Intaktes Blatt
Heute werden Blatt-
temperaturen von
Laubwänden auch
Die Blatttemperatur eines intakten Blattes ist niedriger als die mittels Thermalfotos
Lufttemperatur und erhöht sich über Lufttemperatur, wenn das untersucht (Grant et
Blatt von der Pflanze abgetrennt wird (Lange 1954). al. 2006).
© BIODIVina 2021 Quelle: Lange 1954, s. auch Hoppmann et al. 2017; Grant et al. 2006 15Mikroklima: Oberflächentemperaturen im Weinberg
Beispiele kleinräumiger Variabilität gleichzeitig auftretender Oberflächentemperaturen
Temperaturen an der Temperaturen an der Temperaturen an Temperaturen von Temperaturen am
Schattenseite der besonnten Laubwand: unbewachsener Dickblattgewächsen an Boden:
Laubwand: 24,0-24,4° bis 28,9-30° Trockenmauer: Terrassenböschung: bewachsen: 27-36°
Rebholz: 28,7° Rebholz: bis 33,8° 36,5-38,8° 39,2-46,6° offen: bis 52,6°
Friedstein, 30.07.2020 Lufttemperatur um 13.00 h MEZ Mittlere Oberflächentemperaturen 12.00-13.00 h MEZ
In der Rebgasse: 28,0°C Laubwand: 26°C Mauer: 41°C Böschung: 38°C
Oberhalb der Laubwand: 27,5°C
© BIODIVina 2021 Quelle: M. Killinger, Projektarbeit, Meteorologie, TU Dresden 16Zusammenfassung von Veränderungen und Auswirkungen • Zunahme der mittl. Lufttemperatur bis 2020 bereits > 1 °C, letzte Dekade extrem • Zunahme der Temperaturspannen (Tmin-Tmax) innerhalb der Monate; • große Temperatursprünge zwischen aufeinanderfolgenden Monaten im Frühjahr (Unterschied der Monatsmittel bis 7°C). • Trend der Frosttage regional unterschiedlich > Verfrühung der Vegetationsentwicklung > Spätfrostschäden weiterhin möglich; Abnahme von Eistagen • Zunahme von Heißen Tagen und Tropennächten (> nächtl. Verdunstung) • Zunahme von Sonnenstunden (Anstieg Heliothermalindex), bis zu 70 % in einzelnen Monaten, 20-30% im Jahresdurchschnitt, aber größere Schwankungen zwischen den Monaten • Abnahme der Jahresniederschläge, vor allem Frühjahr bis Frühsommer (Apr.-Juni), letzte Dekade generelle Abnahme > Zunahme von Trockenheit • Zunahme von Starkregenereignissen im Sommer > höhere Erosionsgefahr © BIODIVina 2021 Quelle: u.a. LfULG 2021, Kompendium Klima, Foto: © R. Achtziger 17
Das Regionale Klimainformationssystem ReKIS
Mit dem Regionalen Klimainformationssystem ReKIS der Länder Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen
können im Modul ReKIS EXPERT Klimadiagramme für gewählte Klimastationen selbst erzeugt werden.
Des weiteren finden sich dort Informationen zum regionalen Klimawandel und zur Klimaanpassung.
Link zur website: www.rekis.org / URL: https://rekis.hydro.tu-dresden.de
Allgemeine Informationen: https://www.klima.sachsen.de/
© BIODIVina 2021 18Literatur Bernhofer et al. (2008): Sachsen im Klimawandel – Eine Analyse. Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft. ISBN: 3- 932627-16-4 IPCC, (2018): Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, H.-O. Pörtner, D. Roberts, J. Skea, P.R. Shukla, A. Pirani, W. Moufouma-Okia, C. Péan, R. Pidcock, S. Connors, J.B.R. Matthews, Y. Chen, X. Zhou, M.I. Gomis, E. Lonnoy, T. Maycock, M. Tignor, and T. Waterfield (eds.)]. S.60. J. Franke, (2017): Klimawandel in Sachsen – Erkenntnisstand und Ausblick. Statuskolloquium Klima 2017. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG). https://www.klima.sachsen.de/download/Klimawandel_Sachsen_jfranke_Internet.pdf J. Franke, (2019): Klimaentwicklung in Sachsen – Fakten und Trends. Statuskolloquium Klima 2019. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG). https://www.klima.sachsen.de/download/1_Aktuelle_Klimaentwicklung_Franke.pdf ReKIS (2020): Regionales Klimainformatonssystem für Sachsen, Sachsen-Anhalt und Thüringen. https://rekis.hydro.tu-dresden.de/ [abgerufen 10.03.2021]. Grant, O.M., Tronina, L., Jones, H.G., Chaves, M.M. (2006) Exploring thermal imaging variables for the detection of stress responses in grapevine under different irrigation regimes. Journal of Experimental Botany · February 2007 DOI: 10.1093/jxb/erl153 · Source: PubMed Hoppmann, D., Schaller, K., Stoff, M. (2017) Terroir. Wetter, Klima und Boden im Weinbau. Ulmer, Stuttgart Lange, O.L. (1959): Untersuchungen über Wärmehaushalt und Hitzeresistenz mauretanischer Wüsten- und Savannenpflanzen. Flora, 147 (4), 595-651 Volk, O. H. (1934): Ein neuer für botanische Zwecke geeigneter Lichtmesser. Ber. Dtsch. Bot. Ges. 195-202. Bildnachweise: © Roland Achtziger, Mabel Killinger, Barbara Köstner © BIODIVina 2021 19
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