LWF-regional Unterfranken - Waldforschung für die Praxis Wasserhaushalt - Die Bedeutung des Örtlichen
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Waldforschung für die Praxis LWF-regional Unterfranken 26.04.2022 Wasserhaushalt - Die Bedeutung des Örtlichen Wendelin Weis, Wolfgang Falk, Axel Wellpott, Hans-Joachim Klemmt Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft
Wasserhaushalt im Wald: was bedeutet das?
Niederschlag
Regen/Schnee Transpiration
900 mm
Interzeptionsverdunstung 210 mm
Stammablauf Verdunstung des im Kronenraum
vor allem bei Buche aufgefangenen Niederschlags
Kronentraufe
Bodeninfiltration Bodenverdunstung 100 mm
und Schneesublimation (gering)
inkl. Schneeschmelze
690 mm Transpirationswasserentzug 320 mm
der Wurzelverteilung folgend
Wassergehalt im Boden
kann die Transpiration reduzieren Trockenstress
Sickerwasserspende 270 mm 2
Wasserflüsse: Baumartenunterschiede
gut wüchsige „Standardbestände“
mittl. Jahresflüsse 1981-2010 Fichte Buche Kiefer Eiche
Niederschlag 914
Gesamtverdunstung 774 659 739 675
Interzeptionsverdunstung 400 225 328 225
Bodenverdunstung 63 106 125 108
potenzielle Transpiration (Tpot) 320 363 290 377
Transpiration (T) 310 328 286 341
Sickerwasserfluss 141 255 175 239
Trockenstress (T / Tpot) 0,972 0,912 0,987 0,913
Fichte (Kiefer) mit höherer Gesamtverdunstung (Interzeption!)
Buche (Eiche) mit höherer Transpiration (Trockenstress!)
3
Motivation und Ziel im Projekt WHH-KW
Standortfaktor Wasserhaushalt im Klimawandel
(Walklimafonds, 01.01.2019 – 30.06.2022)
▪ objektive und im Kartierverfahren einheitliche Beurteilung und Darstellung
▪ kleinräumige Sensitivität hinsichtlich Boden und Klima
▪ Abbildung der Klimadynamik (Klimaprojektionen bis 2100)
▪ „physikalische“ Abbildung von Standorteffekten (Wasserhaushaltsmodell)
▪ Berücksichtigung von Staunässe und Grundwasser
▪ Abbildung von Baumarteneffekten
▪ Aufbereitung der Modellergebnisse zum Wasserhaushalt für die Forstpraxis
4
Standort – Boden – Wasserhaushalt
Standorteinheit Bodenprofil Modellierung Wasserhaushaltsklasse
Houbirg bei Happurg
304
frischer Lehm (Nürnberger Land)
und Feinlehm
Feinlehm
LWFBrook90
(Hammel & Kennel 2001)
442
mäßig frischer PTF
Kalkverwitterungslehm HYPRES (Wösten et al. 1999)
Parametrisierung
Validierung
Kalkverwitterungslehm
041
mäßig trockener
Humuskarbonatboden
Humuskarbonatboden
5
Klimadaten (Jan-A. Wehberg, Prof. Dr. Jürgen Böhner)
▪ räumlich hoch aufgelöst: 250 m x 250 m Raster
▪ zeitlich hoch aufgelöst: Tageswerte
▪ Zeitraum: 1961-2020 (Klimaregionalisierung aus den DWD-Messungen)
▪ geplant: Now- und Forecast (tagesaktuelle Werte und 5-Tages Vorhersage)
▪ RCP 2.6, 4.5, 8.5
▪ verschiedene Kombinationen von Global- und Regionalmodellen:
(Auswahl basierend auf Bund-Länder-Arbeitsgruppe und Audit des LfU)
EUR-11.MPI-M-MPI-ESM-LR. r1i1p1.CLMcom.CCLM4-8-17.v1 RCP 2.6, 4.5, 8.5 MPI.CLM
EUR-11.KNMI.ICHEC-EC-EARTH. r1i1p1.RACMO22E.v1 nur RCP 8.5 ECE.RAC
CCCma-CanESM2.r1i1p1.CLMcom-CCLM4-8-17.v1 nur RCP 8.5 CA2.CLM*
*trotz Ausschluss im LfU-Audit verwendet (Niederschlagsminimum im Sommer)
6
Klimawandel in Bayern: Temperatur
▪ deutliche Temperaturerhöhung in den letzten 30 Jahren
▪ Häufung sehr warmer Jahre im letzten Jahrzehnt
▪ Klimaprognosen: weiterer Anstieg unterschiedlicher Intensität
Jahresmitteltemperatur [°C] Periode Modell RCP 2.6 RCP 4.5 RCP 8.5
Bayern / Unterfranken 1961-1990 7,4 / 8,1
1991-2020 8,6 / 9,2
2051-2080 MPI.CLM 8,7 / 9,5 8,9 / 9,6 10,2 / 10,9
2051-2080 ECE.RAC - 10,6 / 11,2
2051-2080 CA2.CLM - 11,9 / 12,4 7
Klimawandel in Bayern: Niederschlag
▪ Im Mittel bisher wenig Veränderung
▪ Häufung von Trockenperioden vor allem im letzten Jahrzehnt
▪ Klimaprognosen: breites Spektrum (auch niederschlagsreichere Szenarien)
Jahresniederschlagssumme [mm] Periode Modell RCP 2.6 RCP 4.5 RCP 8.5
Bayern / Unterfranken 1961-1990 933 / 763
1991-2020 934 / 748
2051-2080 MPI.CLM 1090 / 871 1142 / 892 1114 / 877
2051-2080 ECE.RAC - 1061 / 880
2051-2080 CA2.CLM - 923 / 772 8
Wasserhaushaltsklassen (Trockenstressrisiko)
▪ Trockenstress:
Verhältnis von tatsächlicher zu potentieller Transpiration T/Tpot
für die Forstpraxis: Mittelwert Buche und Fichte
▪ gemittelt über Referenzperiode (z. B. 1991 - 2020)
▪ nicht lineare Einteilung: frisch (fein) trocken (grob)
▪ berücksichtigt Stärke und Häufigkeit von Trockenjahren
9
Wasserhaushaltsklassen: Einflussfaktoren (BWI Bayern)
heller: trockener; dunkler: feuchter
y-Achse: Änderung in der Wasserhaushaltsklasse (positiv: trockener; negativ: feuchter)
10Temperatur
Unterfranken: Klima
11
NiederschlagUnterfranken: dynamische Wasserhaushaltsklassen
Grundwasserproblematik (klimatisch trockene Standorte mit Grundwassereinfluss) noch in Arbeit
12kurzer Blick ins Detail: Bundorfer Forst, Hassberge
Bodeneinheiten BaSIS ▪ Höhengradient: 330 - 450 m NHN
▪ Niederschlagsgradient: 610 - 690 mm (1991-2020)
▪ Temperaturgradient: 8,0 - 8,9 °C (1991-2020)
▪ trockene Standorte: skelettreiche Böden, Tonböden
▪ frische Standorte: Höhenlagen, Bachtälchen
13… und die Baumartenwahl?
▪ objektiver und dynamischer Wasserhaushalt als wichtige Grundlage
(rein klimagetriebene Baumartenempfehlungen vernachlässigen den Standortswasserhaushalt)
▪ Kombination mit anderen Standortfaktoren nötig
(Hitze, Spätfrost, Windwurfrisiko, Schädlingsbefall, Nährstoffangebot, …)
▪ Expertenwissen vor Ort nutzen: erfolgreiche Baumarten extremer Standorte
(z.B. warm-trocken)
▪ Diversifizieren zur Risikostreuung: nicht allein auf eine Baumart setzen
14Zusammenfassung
Standortfaktor Wasserhaushalt im Klimawandel
▪ objektive + dynamische Wasserhaushaltsbeurteilung durch Kombination von
- Klima und Klimaszenarien
- Standortinformationen
- Analysedaten geeigneter Bodenprofile
- Wasserhaushaltsmodellierungen
▪ belastbare Aussagen durch intensive Validierung
▪ Einflussgrößen werden logisch korrekt wiedergegeben
▪ Staunässe und Grundwassereinfluss werden berücksichtigt
▪ Güte der Eingangsdaten sind von entscheidender Bedeutung
(Klimadaten, Bodeneinheiten, Bodenprofilzuordnung/-analyse, Grundwasserflurabstand)
15Ausblick: Projekt StWM-KPW (2021-2024)
Standortgerechtes Waldmanagement im Kleinprivatwald
Ziel:
Aufbereitung des aktuellen Stands der forstlichen Standortinformationen für Beratung
und beratungsbasierte Förderung im Kleinprivatwald
Durchgängige und aufeinander aufbauende Darstellung von:
▪ Informationen zu Lage, Klima und Boden (in Bayern wo immer möglich aus der
Standortkartierung sonst aus BaSIS)
▪ standortgerechte Baumartenwahl im Klimawandel („Anbaurisiko“)
▪ Nährelementansprüche von Baumarten und nährstoffnachhaltige Holzernte
▪ Objektivierung der Einschätzungen zum Wasserhaushalt
Geplante Ergebnisse:
▪ länderspezifische Standortinformationssysteme für die Anwendung in der forstlichen
Beratung im Kleinprivatwald (zunächst in Beispielgebieten)
▪ Entwicklung einer „Standort-App“ zur Nutzung der Standortinformationen über den
Zugriff mobiler Endgeräte auf WMS-Dienste
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