Extrapolation von Beziehungen in Waldökosystemen auf den ...

BFH-Nachrichten 2/2003 x
Extrapolation von Beziehungen in Waldökosystemen auf den großflächigen Maßstab (Extrapolation
of relationships in forest ecosystems to the large scale)
[Schall, P.; Seidling, W.; Lorenz, M.]
Die Waldzustandserfassung der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa
(UNECE) und der Europäischen Union (EU) hat zum Ziel, die räumliche und zeitliche Variabilität
des Waldzustandes zu dokumentieren und zur Erklärung von Ursache-Wirkungsbeziehungen
beizutragen. Die Dokumentation der Variabilität des Waldzustandes im europäischen Maßstab
stützt sich auf ein systematisches, großräumig-repräsentatives Gitternetz (16 x 16 km) von ca.
6000 Monitoringpunkten (Level I). Von diesem Netz liegen Zeitreihen für den Kronenzustand
sowie die Ergebnisse einer Bodenzustandsanalyse und einer Analyse der Elementgehalte in Nadeln
und Blättern vor. Zur Erklärung von Ursache-Wirkungsbeziehungen dient ein intensives
Monitoring auf ca. 860 über ganz Europa verteilten und die wichtigsten Waldökosysteme repräsentierenden
Beobachtungsflächen (Level II). Auf diesen Flächen werden zusätzlich zum Kronen-,
Boden- und Ernährungszustand auch der Zuwachs der Bäume, die Deposition von Luftschadstoffen,
die Konzentration von Schadgasen, die Witterung, die chemische Zusammensetzung
der Bodenlösung, die phänologischen Reaktionen der Bäume und die Diversität der Waldvegetation
erfasst.
Das Institut für Weltforstwirtschaft der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft
stellt das Koordinierungszentrum der europäischen Waldzustandserfassung und ist am Datenmanagement
und den wissenschaftlichen Auswertungen maßgeblich beteiligt. Ein neuer Auswertungsansatz
besteht in der Extrapolation von auf Level-II-Flächen ermittelten Beziehungen auf
den großflächigen Maßstab mit Hilfe von Level-I-Daten.
Für eine Vielzahl von Beziehungen zwischen auf Level II erhobenen Parametern existieren bereits
statistische Modelle. In einer Sichtungsphase wurden diese Modelle auf ihre Interpretierbarkeit,
ihre statistische Sicherheit und die Verfügbarkeit der abhängigen und unabhängigen Variablen
- auf Levels I und II obligatorisch, optional oder nicht erhoben - hin überprüft. Für die weitere
Bearbeitung wurde ein aus acht Modellen bestehendes Set extrahiert, das die Spannbreite der
durchgeführten Studien (Bodenzustand, Bodenlösungschemie und Nährstoffstatus der Blätter),
der Modelltypen (bivariat und multivariat, linear und nichtlinear) und der Variablenverfügbarkeit
repräsentiert. Darunter sind Modelle für Schwefel- und Bleivorräte in der organischen Bodenschicht,
für Sulfat- und Nitratkonzentrationen in der Oberbodenlösung und für die Stickstoffkonzentrationen
in Nadeln. Häufige erklärende Variable in diesen Modellen sind die Klimaregion,
die Temperatur, der Niederschlag, die Seehöhe, die Baumart, die Schadstoffdepositionen sowie
der pH-Wert und das C/N-Verhältnis im Boden.
Die Extrapolation dieser Beziehungen auf den großflächigen Maßstab erfolgt durch Transfer der
statistischen Funktion. Dazu wird in einem ersten Schritt der funktionale und geographische Definitionsbereich
an Hand der Originaldaten bestimmt. So wird ausgeschlossen, dass eine Funktion,
die nur auf Daten aus z.B. Nord- und Mitteleuropa aufbaut, auf andere Regionen übertragen
wird oder dass eine Funktion, die - auch implizit - nur für saure Böden gilt, auf andere Böden
Anwendung findet.
Das weitere Vorgehen richtet sich nach der Verfügbarkeit der erklärenden Variablen auf Level-I-
Ebene. Für nicht vorliegende, erklärende Variablen wird geprüft, ob sich diese schätzen, ersetzen
(durch korrelierende gemessene) oder vernachlässigen (geringer Erklärungsverlust) lassen. Las-
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sen sich die Variablen schätzen, so bleibt das Modell unverändert, ansonsten wird es angepasst
und neu formuliert. Bei unterschiedlicher regionaler Datenverfügbarkeit erfolgt ggf. eine Aufspaltung
in mehrere Modelle mit regionalem Bezug. Anschließend wird das originale oder angepasste
Modell innerhalb seines funktionalen und geographischen Definitionsbereichs auf Level-I-
Monitoringpunkte angewendet. Die so ermittelten Variablenausprägungen können nun in Analysen
auf Level-I-Ebene einfließen. Ein gesonderter Fall sind Modelle mit einer erklärten Variablen,
die (wenigstens teilweise) auch auf Level I erhoben wurde. Diese dienen zur Überprüfung
der Vorgehensweise. (laufend)
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